飛機(jī)加油車平臺(tái)管道劈叉結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管大勝

（上海承飛航空特種設(shè)備有限公司，上海 201613）

目前中國民航機(jī)場處于快速發(fā)展階段，降落各大機(jī)場機(jī)型種類越來越多，日加油量逐步提高，在干線機(jī)場，管線加油車成為飛機(jī)加油的主力軍，在某些繁忙的機(jī)場，加油員日均加油航班量達(dá)到15個(gè)左右，目前機(jī)場主要產(chǎn)品是我公司生產(chǎn)的低高度管線車，由于其整車高度不超過2m的特點(diǎn)，可以在波音737機(jī)型下實(shí)現(xiàn)翼下加油，方便快捷，減輕加油員的工作量，管線加油車的平臺(tái)加油管有兩根膠管，但是在某些機(jī)型的機(jī)翼下進(jìn)行燃油加注時(shí)，僅需要使用一根膠管進(jìn)行加油，而另一個(gè)管道只能懸在半空中，使用起來非常不便利，也存在一定的安全隱患。本文正是對管線加油車平臺(tái)加油管進(jìn)行結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證加油平臺(tái)管既能滿足雙管加油需要，也能滿足單管加油需要，同時(shí)在使用單管加油作業(yè)時(shí)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

1 平臺(tái)加油管道結(jié)構(gòu)組成

圖1 平臺(tái)加油雙管結(jié)構(gòu)圖

圖2 懸臂升起狀態(tài)圖

平臺(tái)加油管主要是由底座、支撐油缸、拉桿、直管道、旋轉(zhuǎn)頭、懸臂等組成，如圖1所示，懸臂和直管道通過旋轉(zhuǎn)頭連接，這樣懸臂可以相對直管道做180度旋轉(zhuǎn)，支撐油缸的鋼筒底部通過銷軸與底座連接，活塞桿頂端與直管道也是通過銷軸連接，拉桿一端與底座連接，另一端與懸臂管道上的法蘭連接，當(dāng)支撐油缸活塞桿向外撐起時(shí)，會(huì)帶動(dòng)直管道抬升，直管道抬升的同時(shí)會(huì)帶動(dòng)拉桿繞著銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)抬升，最終帶動(dòng)懸臂的升起，如圖2所述，懸臂升起狀態(tài)圖，懸臂上設(shè)置的兩個(gè)管道是連接加油膠管，最終加油膠管與飛機(jī)油箱連接實(shí)現(xiàn)燃油輸送，在加油作業(yè)過程中，首先將平臺(tái)與加油管同時(shí)升起，到達(dá)飛機(jī)油箱位置，再將加油管道上的加油接頭與飛機(jī)對接，對接完成后需要將平臺(tái)降落下來，而平臺(tái)加油管則必須支撐在空中，針對不同的機(jī)型會(huì)選擇單管加油和雙管加油，當(dāng)需要同時(shí)使用兩個(gè)膠管加油，則將兩根膠管同時(shí)對接到飛機(jī)上，若是僅需要一個(gè)膠管加油，另一個(gè)膠管則懸在空中。

2 平臺(tái)加油管道劈叉管道結(jié)構(gòu)組成

圖3 懸臂劈叉狀態(tài)圖

圖4 控制系統(tǒng)原理圖

由于使用單管加油時(shí)，一根管道必須懸在空中，這樣給加油作業(yè)增加工作量，同時(shí)也給生產(chǎn)帶來一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此針對平臺(tái)加油管存在的缺陷進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，初步方案將懸臂上的雙管獨(dú)立開，實(shí)現(xiàn)A管和B管獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，A管的側(cè)邊管道上設(shè)置三通管道，三通管道與旋轉(zhuǎn)頭連接，旋轉(zhuǎn)頭和B管連接，這樣B管相對A管可以做180度全方位旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在A管和B管上設(shè)置了同步裝置，同步裝置主要由氣缸、頂頭、固定氣缸的底座以及限位座組成，氣缸底座固定設(shè)置在A管上，限位座固定設(shè)置在B管上，氣缸固定設(shè)置在氣缸底座內(nèi)，當(dāng)接收到用雙管加油的信號(hào)時(shí)，氣缸活塞帶動(dòng)頂頭出來，這樣頂頭會(huì)進(jìn)到限位座內(nèi)，此時(shí)就會(huì)將A管和B管鎖住，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，當(dāng)接受到使用單管加油信號(hào)，氣缸活塞桿收回頂頭，將A管和B管獨(dú)立開，當(dāng)使用A管為飛機(jī)提供燃油加注，B管會(huì)隨平臺(tái)一起降落，避免出現(xiàn)懸在空中的現(xiàn)象。

3 平臺(tái)加油管道劈叉管道控制系統(tǒng)

改進(jìn)后的平臺(tái)劈叉管道既可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)也可以同步運(yùn)動(dòng)，在正常的作業(yè)中，加油員并不能準(zhǔn)確地將這兩種工作狀態(tài)控制好，因此就需要對結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先需要了解其加油作業(yè)時(shí)的兩種工作狀態(tài)，第一種工作狀態(tài)是雙管加油，進(jìn)行雙管加油時(shí)，需要將加油管道上的兩個(gè)加油接頭同時(shí)從安放筒內(nèi)取出，與飛機(jī)油箱連接，此時(shí)氣缸需要頂出，第二種工作狀態(tài)是單管加油，氣缸需要收回，將A管和B管獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)如圖4所示。控制系統(tǒng)主要由電氣和氣動(dòng)控制系統(tǒng)組成，包括設(shè)置在加油接頭B上的傳感器1、繼電器2、兩位三通電磁換向閥3以及氣缸4；在加油作業(yè)前，加油接頭B處于復(fù)位狀態(tài)，傳感器1處于斷路狀態(tài)，同時(shí)電磁換向閥與電磁線圈未通電，進(jìn)氣口和出氣口斷開，氣缸活塞桿處于復(fù)位狀態(tài)，這樣A和B獨(dú)立，當(dāng)采集到加油接頭B被拔出來的時(shí)候，傳感器1采集到加油接頭B離位信號(hào)，此時(shí)電路導(dǎo)通，繼電器3工作，將兩位三通電磁換向閥線圈導(dǎo)通從而驅(qū)動(dòng)換向閥換位，這樣氣缸在壓縮空氣作用下就會(huì)頂出來，從而實(shí)現(xiàn)A管和B管同步升降。若是B管上的加油接頭未離位，則默認(rèn)車輛在使用單管加油，A和B管則獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，使用A管進(jìn)行加油作業(yè)，B管則隨平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)。

4 基于平臺(tái)加油管道劈叉管道控制設(shè)計(jì)升級

在樣車進(jìn)行測試過程中，操作人員發(fā)現(xiàn)由于平臺(tái)最大升起高度較高，當(dāng)達(dá)到一定高度后，接上飛機(jī)加油接頭后，單獨(dú)使用A管進(jìn)行加油，而B管隨平臺(tái)一起往下落，則會(huì)出現(xiàn)B管懸臂與平臺(tái)圍欄碰擦現(xiàn)象，通過反復(fù)測量，當(dāng)平臺(tái)升起高度達(dá)到3.6m后，則會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，這樣就給安全生產(chǎn)帶來隱患，因此需要對平臺(tái)劈叉管道控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。通過反復(fù)計(jì)算分析，主要是因?yàn)槭褂脝喂芗佑蜁r(shí)，B管需要隨平臺(tái)上下移動(dòng)，其是以旋轉(zhuǎn)頭為圓心，以B管臂長為半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)懸臂升起的高度越高時(shí)，旋轉(zhuǎn)頭與平臺(tái)圍欄的垂直距離越短，最終出現(xiàn)平臺(tái)升起高度達(dá)到3.6m之后，B管的懸臂與平臺(tái)圍欄碰擦現(xiàn)象。針對樣車管道存在碰擦圍欄現(xiàn)象，制訂了多種方案，最終方案是在在平臺(tái)門架上增設(shè)了傳感器2，當(dāng)平臺(tái)升起高度到達(dá)3.6m時(shí)，傳感器2發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿頂出，同時(shí)在懸臂復(fù)位支架上設(shè)置了傳感器3，當(dāng)懸臂復(fù)位后，傳感器3發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿收回，改進(jìn)后的控制原理圖如圖5所示。

改進(jìn)后的控制原理在氣缸的進(jìn)氣口管路上并聯(lián)了一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)兩位三通電磁換向閥5，通過梭閥實(shí)現(xiàn)兩組控制氣路來驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿頂出，一組是利用高度傳感器控制氣缸頂出，另外一組是利用雙管加油信號(hào)控制氣缸頂出，增加的雙穩(wěn)態(tài)兩位三通換向閥具有記憶功能，其受到兩組傳感器信號(hào)控制，當(dāng)升降平臺(tái)升起高度達(dá)到3.6m時(shí)候，傳感器1A導(dǎo)通，此時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器2A開關(guān)換位，雙穩(wěn)態(tài)兩位三通電磁換向閥5線圈5A通電，將換向閥5的閥桿換位，這樣換向閥5的進(jìn)氣口和出氣口導(dǎo)通，壓縮空氣就可以進(jìn)入氣缸內(nèi)，驅(qū)動(dòng)活塞桿頂出，此時(shí)A管和B管即可同步，不會(huì)出現(xiàn)A管膠管擠壓平臺(tái)圍欄的現(xiàn)象，同時(shí)必須要求加油員使用雙管進(jìn)行加油，這樣也避免了一根膠管懸空的現(xiàn)象。完成平臺(tái)加油作業(yè)后，加油員將懸臂降落到支架上，此時(shí)接受傳感器1B導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器2B開關(guān)換位，雙穩(wěn)態(tài)兩位三通電磁換向閥5線圈5B通電，將換向閥5的閥桿換位，進(jìn)氣口和出氣口斷開，此時(shí)，氣缸在彈簧的作用力下復(fù)位，將A管和B管獨(dú)立開，為下一次作業(yè)做好準(zhǔn)備。

圖5 升級的控制系統(tǒng)原理圖

5 結(jié)語

平臺(tái)加油管道通過對其結(jié)構(gòu)的劈叉設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)升級等技術(shù)手段，解決了低高度管線加油車在使用過程中出現(xiàn)的不便以及安全隱患，尤其適合在低高度管線加油車上的推廣，其結(jié)構(gòu)簡單、智能化程度高，一定可以取得廣大客戶的認(rèn)可，不僅提高了燃油加注的生產(chǎn)效率，而且也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。