某型飛機(jī)多功能油泵車的設(shè)計(jì)

(空軍工程大學(xué) 航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校航空機(jī)械工程系， 河南 信陽 464000)

引言

某型飛機(jī)用液壓傳動(dòng)的部件較多,系統(tǒng)采用了供油壓力較高、流量較大的液壓泵以及較多的精密附件和設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)的污染度和可靠性提出了較高的要求[1]。日常維修工作中，須定期對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)的清洗、加放油、接地面泵等進(jìn)行檢測。目前液壓系統(tǒng)的清洗車、加油車、地面泵設(shè)備功能單一，地面維修保障中存在設(shè)備轉(zhuǎn)換耗時(shí)長、效率低下、易污染等問題[2]。多功能油泵車是基于飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗、加放油、飛機(jī)液壓泵工作性能而設(shè)計(jì)的。該油泵車同時(shí)具有對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)的清洗功能、加油功能、地面泵功能，且操作切換簡便，能縮短飛機(jī)再次出動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間，提高航空機(jī)務(wù)維修效率。

1 多功能油泵車的組成及參數(shù)

1.1 多功能油泵車的組成

油泵車為小車結(jié)構(gòu)，可兩人手推移動(dòng)，也可用汽車牽引；主要由小車主體、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)3部分組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。小車主體底盤用方剛焊接而成，在主承力區(qū)進(jìn)行了加強(qiáng)設(shè)計(jì)。在底盤上，安裝有4個(gè)耐油耐磨包膠輪，由安裝在底盤后部的牽引桿及操縱機(jī)構(gòu)操縱后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。車蓋可以向后60°開啟，前部左右及后部均設(shè)有散熱通氣窗[3-5]。前罩內(nèi)部上方設(shè)有儀表艙，艙內(nèi)安裝有觸摸控制屏、電源開關(guān)及電源指示燈。供壓軟管、吸油軟管分別纏繞掛在小車頂蓋兩側(cè)，電纜掛在小車后部。油泵車液壓系統(tǒng)組件安裝在小車內(nèi)底盤上。

1.牽引桿操縱機(jī)構(gòu) 2.散熱器 3.液壓系統(tǒng) 4.電氣系統(tǒng) 5.觸摸屏 6.自循環(huán)組件 7.連接軟管 8.扶手

1.2 多功能油泵車的技術(shù)參數(shù)

(1) 工作介質(zhì)： YH-15航空液壓油；

(2) 油泵的最大輸出壓力：35 MPa；

(3) 系統(tǒng)額定壓力：21～21.5 MPa；

(4) 回油系統(tǒng)的壓力：0.6～0.62 MPa；

(5) 工作流量：一擋80 L/min，二擋100 L/min，三擋120 L/min；

(6) 主電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速：45 kW,1450 r/min；

(7) 給飛機(jī)補(bǔ)充加油補(bǔ)油壓力：0.6～0.62 MPa，加油量5.8 L/min；

(8) 油箱：一體化可控油箱，壓力油箱容積為14 L；開放油箱為21 L；

(9) 在線污染度檢測靈敏度：4 μm；

(10) 液壓系統(tǒng)固體污染度不低于：GJB420,6/A級(jí)；

(11) 機(jī)動(dòng)牽引速度：不大于5 km/h；

(12) 介質(zhì)溫度(集成塊中)：≮80 ℃；

(13) 電源：AC380 V，50 Hz，80 A；

(14) 環(huán)境溫度：-30～+50 ℃；

(15) 外廓尺寸：2145 mm×1336 mm×1231 mm；

(16) 總重量：1100 kg。

2 多功能油泵車的工作原理

2.1 油泵車液壓系統(tǒng)工作原理

油泵車液壓系統(tǒng)工作原理如圖2所示[6]。

對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗時(shí)，首先將油泵車的供壓與吸油軟管與飛機(jī)上相應(yīng)的接頭對(duì)接。檢查油箱的油量符合要求后，關(guān)閉取樣閥開關(guān)、放氣卸壓開關(guān)，打開調(diào)壓回油開關(guān)。接通油泵車電源開關(guān)。油泵車液壓組合油箱中的液壓油經(jīng)大泵組件吸出后，通過泵上閥門、集成塊組件、高壓油濾以及供壓管路，輸出符合顆粒度、壓力及流量要求的液壓油到飛機(jī)液壓傳動(dòng)部分，然后用較大的速度前后左右偏轉(zhuǎn)駕駛桿及前后蹬踏板5～6 min，并使前緣襟翼收放20次。每清洗30 min，從取樣閥處采集油樣，并測定油液的污染度，若油樣的污染度高于GJB420-7級(jí)，則仍重復(fù)上述操作，直到油樣的污染度低于GJB420-7級(jí)為止[7]。

1.液壓泵 2.節(jié)流器 3.組合油濾 4.高壓油濾 5.取樣閥 6.壓力表 7.調(diào)壓回油開關(guān) 8.安全閥 9.散熱器 10.低壓油濾 11.單向活門 12.油箱 13.放氣卸壓開關(guān) 14.減壓閥A 15.液壓電磁閥 16.放油開關(guān) 17.減壓閥B 18.溫度傳感器 19.轉(zhuǎn)速傳感器

對(duì)飛機(jī)加油時(shí)，將油泵車供壓管路接在飛機(jī)加油活門上，吸油管路斷開，然后按照觸摸屏提示啟動(dòng)加油程序，油泵車液壓組合油箱中的液壓油經(jīng)大泵組件吸出后，通過泵上閥門、集成塊組件、高壓油濾以及供壓管路，輸出到飛機(jī)液壓油箱，當(dāng)飛機(jī)油箱滿油時(shí)，點(diǎn)擊觸摸屏“加油完畢”鍵，油泵停止工作。

對(duì)飛機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試時(shí)，將油泵車的供壓與吸油軟管與飛機(jī)上相應(yīng)的接頭對(duì)接后，按照觸摸屏提示選擇“聯(lián)機(jī)試驗(yàn)”鍵，并選擇好相應(yīng)所需系統(tǒng)擋位，油泵車上液壓泵通過散熱器，吸油管路從飛機(jī)液壓油箱吸油，泵出口的油液通過泵上閥門、組合油濾以及供壓管路，輸出到飛機(jī)液壓傳動(dòng)部分，可以試驗(yàn)飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)，襟副翼系統(tǒng)等的工作性能。

2.2 油泵車電氣系統(tǒng)工作原理

油泵車電氣系統(tǒng)工作原理如圖3所示，電氣系統(tǒng)主要由電源系統(tǒng)、觸摸屏和可編輯控制器(PLC)、多功能A/D、D/A板，液壓泵電機(jī)控制電路，壓力調(diào)節(jié)閥，液壓電磁閥，壓力、溫度、轉(zhuǎn)速傳感器電路等組成[8-9]。工作時(shí)，由觸摸屏和PLC配合工作對(duì)油泵車的狀態(tài)進(jìn)行操控，油泵車的電源開關(guān)信號(hào)以及觸摸屏發(fā)出的啟動(dòng)、清洗、加油等指令信號(hào)給PLC，PLC按照軟件程序發(fā)出DO信號(hào)，并通過電纜傳輸至繼電器板，繼電器板驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器閉合，控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和液壓電磁閥的換向，實(shí)現(xiàn)液壓泵壓力，油路的轉(zhuǎn)換。工作過程中，溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等傳感器信號(hào)傳給PLC，并通過觸摸屏顯示在主控界面上，對(duì)油泵車的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。另外，采用油污報(bào)警指示裝置監(jiān)控油液質(zhì)量，在油液過濾器上裝有壓力變送器，當(dāng)濾芯上的雜質(zhì)積累過多，便會(huì)導(dǎo)致濾芯兩側(cè)壓差過大(額定為0.35 MPa)。此時(shí)，油污報(bào)警指示裝置的指示燈閃亮，以示應(yīng)更換濾芯或清洗濾芯。

圖3 油泵車電氣系統(tǒng)原理圖

控制系統(tǒng)軟件是在Windows 7系統(tǒng)下，選用CVI6.0作為編程工具。由于虛擬儀表的應(yīng)用，界面美觀友好。測試系統(tǒng)所需要的各種功能分門別類地放在窗口的下拉式菜單和對(duì)話框中，用戶不必記憶每個(gè)任務(wù)所需的具體的命令，只需點(diǎn)按相應(yīng)按鈕即可。觸摸屏軟件控制主界面如圖4所示，控制二級(jí)界面如圖5所示。

圖4 油泵車觸摸屏控制主界面

進(jìn)行工作時(shí)，首先給油泵車接通電源線，再按下油泵車電氣控制盒內(nèi)的電源開關(guān)，將操作面板上的電源旋鈕置于“開”位置。此時(shí)觸摸屏通電，顯示系統(tǒng)主界面。檢查油泵車油箱的油位，油液在示油器有油位顯示，若油位無油，則應(yīng)加油至示滿油位置[10-11]。再根據(jù)測試需求，點(diǎn)擊主界面上需要進(jìn)行的試驗(yàn)功能模塊，然后進(jìn)入二級(jí)界面。

圖5 油泵車觸摸屏控制二級(jí)界面

如聯(lián)機(jī)試驗(yàn)， 進(jìn)入聯(lián)機(jī)試驗(yàn)二級(jí)界面后，選擇試驗(yàn)項(xiàng)目所需的擋位(一般情況：一擋80 L/min，二擋100 L/min，三擋120 L/min )；當(dāng)系統(tǒng)壓力顯示達(dá)到“21.5 MPa”可以試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，油濾狀態(tài)、油液溫度、回油壓力、系統(tǒng)壓力均實(shí)時(shí)顯示。試驗(yàn)完成后，輕觸“試驗(yàn)完畢”鍵，試驗(yàn)結(jié)束。觸摸屏重新回到主工作界面。輕觸“系統(tǒng)卸壓”鍵，回油壓力歸零后試驗(yàn)完畢。將操作面板上旋鈕開關(guān)置于“關(guān)”位置。聯(lián)機(jī)試驗(yàn)工作完成。其他的自循環(huán)清洗、加油、飛機(jī)清洗等工作，與聯(lián)機(jī)試驗(yàn)相似，均可按照提示完成每一步的操作。

3 試驗(yàn)效果

多功能油泵成交付機(jī)務(wù)部隊(duì)后，對(duì)油泵車的性能進(jìn)行測試，結(jié)果滿足部隊(duì)一線維修需求，具體情況如下：

(1) 聯(lián)機(jī)試驗(yàn)功能可以滿足部隊(duì)對(duì)飛機(jī)起落架，活動(dòng)舵面的檢測，工作壓力達(dá)飛機(jī)油液系統(tǒng)額定工作壓力21.5 MPa，起落架收放，舵面偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)，油泵車卸壓快捷；

(2) 加油功能能滿足部隊(duì)對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)液壓油的壓力加添，工作壓力達(dá)0.6～0.62 MPa，符合飛機(jī)液壓系統(tǒng)油箱的加油壓力要求，加油時(shí)間2～3 min，時(shí)間縮短80%；

(3) 清洗功能能夠滿足飛機(jī)液壓系統(tǒng)的清洗要求，清洗液壓系統(tǒng)固體污染度不劣于GJB420-6/A級(jí)，符合飛機(jī)一線維護(hù)要求；

(4) 油泵車自循環(huán)清洗功能能夠在油泵車添加了新的液壓油或油泵車油濾報(bào)警時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)清洗，避免油泵車液壓附件的拆裝，造成系統(tǒng)的二次污染，提高了工作效率。另外，油泵車具有離線和在線污染度檢測功能，能對(duì)系統(tǒng)工作中的油液污染狀態(tài)進(jìn)行在線連續(xù)檢測，并實(shí)時(shí)顯示相關(guān)信息。

4 結(jié)論

該型多功能油泵車基于飛機(jī)液壓系統(tǒng)的維修特點(diǎn)，針對(duì)航空機(jī)務(wù)維修一線工作中，飛機(jī)加油、液壓系統(tǒng)清洗、液壓系統(tǒng)收放性能檢測等工作，地面保障設(shè)備多，轉(zhuǎn)換過程繁瑣，工作效率低下等問題而設(shè)計(jì)。該油泵車采用了液壓組合油箱，污染自動(dòng)報(bào)警、壓力分擋調(diào)節(jié)、觸摸屏等技術(shù)，具有功能齊全、自動(dòng)化程度高、維修方便、安全可靠等特點(diǎn)[12]。

該清洗車自2016年首批交付某航空兵部隊(duì)以來，已安全保障飛行2000個(gè)起落。后續(xù)又多批次配發(fā)機(jī)務(wù)部隊(duì)，大大提高部隊(duì)的維修保障效率，另外，該油泵車與其他同類地面保障設(shè)備相比，雖然具備加油、清洗等多項(xiàng)維修保障功能，但是還缺乏為飛機(jī)供電的功能，后續(xù)還可進(jìn)一步研究在電氣系統(tǒng)模塊增加電源供電模塊，以替代飛機(jī)地面電源車的使用。自循環(huán)清洗部分油濾采取集成安裝模塊，工作噪聲偏大，后續(xù)研究中進(jìn)一步采取防振、降噪等措施加以改進(jìn)。