某型電磁活門(mén)校驗(yàn)器的研制

呂孟軍，郭 琪，賈斯法

(1.空軍第一航空學(xué)院航空機(jī)械工程系，河南 信陽(yáng) 464000；2.長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410124)

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某型電磁活門(mén)校驗(yàn)器的研制

呂孟軍1，郭 琪1，賈斯法2

(1.空軍第一航空學(xué)院航空機(jī)械工程系，河南 信陽(yáng) 464000；2.長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410124)

針對(duì)某型電磁活門(mén)無(wú)專(zhuān)用校驗(yàn)設(shè)備和規(guī)范流程，故障定位困難、檢測(cè)程序復(fù)雜等問(wèn)題，制訂了準(zhǔn)確校驗(yàn)該型電磁活門(mén)性能的方法，并開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用校驗(yàn)設(shè)備，滿足了電磁活門(mén)技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)和性能校驗(yàn)需求；使用表明，該設(shè)備能夠可靠并準(zhǔn)確地對(duì)電磁活門(mén)進(jìn)行校驗(yàn)，確保了故障定位、性能判定的準(zhǔn)確性。

電磁活門(mén)；校驗(yàn)器；研制

為確保某型電磁活門(mén)性能的正常發(fā)揮，需要對(duì)其進(jìn)行定期準(zhǔn)確檢測(cè)，目前該電磁活門(mén)還沒(méi)有專(zhuān)用校驗(yàn)設(shè)備，僅憑人工經(jīng)驗(yàn)判斷，操作繁瑣、性能判定誤差大。為解決上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的檢測(cè)設(shè)備來(lái)完成此項(xiàng)工作。

1 設(shè)備功能及指標(biāo)要求

校驗(yàn)器的主要功能是確定待測(cè)電磁活門(mén)的性能指標(biāo)是否合格，為使用提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，具體包括：一是確定電磁活門(mén)的通電響應(yīng)性能，保持附件進(jìn)口壓力為3.92 MPa、供電電壓調(diào)整為18 V，接通電磁閥，油壓在2秒內(nèi)降為0且瞬時(shí)電流不超過(guò)3 A；二是確定電磁活門(mén)的控制動(dòng)作性能，附件進(jìn)口壓力在≤3.92 MPa范圍內(nèi)調(diào)整、供電電壓為27 V時(shí)，接通電磁閥，油壓在2秒內(nèi)降為0且瞬時(shí)電流不超過(guò)3 A；三是確定電磁活門(mén)的斷電密封性能，電磁活門(mén)斷電的前提下，將進(jìn)口壓力調(diào)至3.92 MPa，壓力表指示油壓在3 min內(nèi)應(yīng)不出現(xiàn)下降。

主要技術(shù)指標(biāo)包括：工作介質(zhì)為航空滑油(75%HO-8AGB439-9025%HH-20GB440-77)；校驗(yàn)工作壓力為3.92 MPa、最大壓力為6.86 MPa；電源輸入AC 220 V、輸出DC 0～30 V連續(xù)可調(diào)；過(guò)濾精度0.2 μ；手搖泵下壓力≤50 0N(產(chǎn)生最大壓力6.86 MPa對(duì)應(yīng)值)；使用環(huán)境溫度-10 ℃～+25 ℃、濕度≤80%；外形尺寸600×400×500 mm(長(zhǎng)×寬×高)、重量40 Kg；校驗(yàn)周期12個(gè)月；MTBF≥200 h。

2 技術(shù)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)功能模塊劃分，校驗(yàn)器主要由液壓部分和供電部分組成，關(guān)系如圖1所示。

圖1 校驗(yàn)器模塊組成

液壓部分主要包括液壓泵、液壓附件和液壓管路組件，為待測(cè)件提供壓力滑油，同時(shí)確保油壓的穩(wěn)定、連續(xù)調(diào)節(jié)和安全可靠無(wú)泄漏。電源部分主要包括控制、顯示和輸出組件，為待測(cè)附件提供直流電壓，同時(shí)確保供電的穩(wěn)定、電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)和安全可靠。

校驗(yàn)器的外觀如圖2所示，其布局充分考慮到模塊功能的相對(duì)獨(dú)立性，利于設(shè)備的檢查和維修。為防止安裝拆卸待測(cè)件時(shí)泄露的滑油污染接口和指示儀表，大部分功能閥、插頭、接口、表和調(diào)整旋鈕等均安裝在位置較高且傾斜的面板上，以便于操作和觀察。待測(cè)附件置于漏油槽上方，泄露的滑油流入油槽中收集，根據(jù)情況導(dǎo)出設(shè)備。右側(cè)為手搖泵組件即壓力源部分，同時(shí)提供加注滑油口、放油口及觀察窗等。設(shè)備內(nèi)部則安裝蓄能器、油濾等液壓元件和液壓管路等。

圖2 校驗(yàn)器外觀

2.2 液壓部分設(shè)計(jì)

液壓部分的原理如圖3所示。滑油箱中的滑油由手搖泵泵出，經(jīng)過(guò)單向截至、油濾濾清、蓄能器穩(wěn)壓后[1]，經(jīng)過(guò)閘閥通待測(cè)件，出口滑油流回滑油箱；管路中設(shè)置兩個(gè)油壓表進(jìn)行壓力讀取，同時(shí)為確保系統(tǒng)工作安全可靠，在進(jìn)油路上設(shè)置有安全閥進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。

圖3 液壓部分原理圖

2.2.1 液壓泵組件

手搖泵：雙柱塞手搖泵，單行程注油量20ml、最大泵壓10MPa。油箱：容量3L，外壁上加工加油/放氣口、泄壓口、觀察窗、放油口等。單向活門(mén)：鋼珠式，防止油液回流。泄壓閥及壓力表：校驗(yàn)結(jié)束回油泄壓，壓力表指示手搖泵后壓力。

2.2.2 液壓附件

蓄能器：0.8L，消除壓力脈動(dòng)和緩沖。油濾：過(guò)濾精度0.2μm。安全閥：打開(kāi)壓力7MPa，管路壓力過(guò)壓保護(hù)。壓力表：壓力指示范圍0～10MPa，指示待測(cè)件實(shí)際壓力。

2.2.3 液壓管路

待測(cè)件安裝平臺(tái)：通過(guò)密封圈與待測(cè)件緊密貼合，內(nèi)部提供進(jìn)油、出油管路，安裝面與電磁活門(mén)結(jié)構(gòu)一致。保壓閥：隔離待測(cè)件與其他液壓附件的通道，用于測(cè)試待測(cè)件的密封性。管路及接口：6mm不銹鋼管路，與待測(cè)件管徑和接口一致[2]。

2.3 電氣部分設(shè)計(jì)

為待測(cè)電磁閥提供符合指標(biāo)且連續(xù)可調(diào)的直流電，電源輸出通過(guò)電纜連接電磁閥的電氣接口。電源指標(biāo)為：輸入AC220V、輸出DC0-30V連續(xù)可調(diào)(調(diào)節(jié)精度0.1V)，最大輸出功率90W。電源邏輯關(guān)系如圖4所示。

圖4 電氣部分關(guān)系圖

2.3.1 控制組件

除電源開(kāi)關(guān)外，在電源表模塊上的“V/A”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用于電壓/電流的調(diào)節(jié)，正常情況下為“V”狀態(tài)；“HOLD”鍵為電壓鎖定鍵，正常情況下不需要操作。

2.3.2 顯示組件

電源表模塊上的LED顯示屏分別顯示電壓和電流，用于給附件加電讀取和電流值判定。

2.3.3 輸出組件

電源表模塊上的“ON/OFF”為電壓輸出/截止鍵，校驗(yàn)附件時(shí)根據(jù)需要按下，按一次切換一次。

2.4 操作流程設(shè)計(jì)

2.4.1 準(zhǔn)備

取下位于漏油盤(pán)上面的待測(cè)泵固定架蓋板，將待測(cè)件插入三個(gè)螺栓上，用扳手將緊固螺母擰緊。打開(kāi)油箱上的加油口蓋加注滑油，確認(rèn)加油口蓋處于松開(kāi)排氣或者擰下?tīng)顟B(tài)，確認(rèn)油箱內(nèi)滑油液位不低于觀察窗口。確認(rèn)手搖泵上的泄壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)，確認(rèn)面板上的保壓閥處于松開(kāi)狀態(tài)。將電纜的一頭連接于設(shè)備面板上的插座并擰緊，將另外一頭連接于待測(cè)件的插頭上并擰緊。將電源線連接于設(shè)備左側(cè)下部的插座上，接上220V電源。將手搖泵手柄插入手搖泵搖臂套筒上。

2.4.2 校驗(yàn)

打開(kāi)面板上的電源開(kāi)關(guān)。旋轉(zhuǎn)電壓指示表盤(pán)上的電壓調(diào)節(jié)旋鈕，進(jìn)行電壓調(diào)整到27V。通過(guò)小幅度搖動(dòng)手搖泵搖臂使滑油壓力上升到4MPa，壓力值可通過(guò)任何一塊壓力表觀察。將面板上的保壓閥擰緊、將手搖泵上的泄壓閥緩慢擰松，此時(shí)面板壓力表數(shù)值保持不變、手搖泵壓力表壓力降為0。此時(shí)面板壓力表數(shù)值應(yīng)在3分鐘內(nèi)不明顯下降，說(shuō)明待測(cè)閥的密封性符合規(guī)定，否則說(shuō)明待測(cè)閥不合格。按下電壓指示表盤(pán)上的“ON/OFF”鍵，此時(shí)面板壓力表數(shù)值應(yīng)該迅速降為0，且電壓表瞬時(shí)電流不超過(guò)3A，說(shuō)明待測(cè)閥的通電響應(yīng)和通油性能符合規(guī)定，否則說(shuō)明待測(cè)閥不合格。再次按下電壓指示表盤(pán)上的“ON/OFF”鍵，使待測(cè)閥不通電。將面板上的保壓閥擰松，將手搖泵上的泄壓閥擰緊。旋轉(zhuǎn)電壓指示表盤(pán)上的電壓調(diào)節(jié)旋鈕，進(jìn)行電壓調(diào)整到18V。可以根據(jù)需要反復(fù)進(jìn)行性能校驗(yàn)。

2.4.3 關(guān)機(jī)

取下手搖泵搖臂、蓋好油箱口蓋。關(guān)閉面板上的電源開(kāi)關(guān)，拔下設(shè)備電源線。取下電源插座與待測(cè)閥上的電纜。取下待測(cè)閥，蓋好待測(cè)泵固定架蓋板。

3 重難點(diǎn)問(wèn)題的解決

3.1 液壓動(dòng)力的產(chǎn)生

液壓動(dòng)力的產(chǎn)生，要綜合考慮便捷性、安全性、實(shí)用性和成本[3]。有兩種方式可以選擇：一是使用小型電動(dòng)泵站，二是使用手搖泵，究竟采用何種方式，要依據(jù)校驗(yàn)要求確定。由于設(shè)備工作時(shí)，管路中的油壓最大不到7MPa，單從壓力值來(lái)看，手動(dòng)方式就可以實(shí)現(xiàn)，且滑油流量很小，不需要大功率；如果采用電動(dòng)液壓泵站，雖然不需要人力驅(qū)動(dòng)，但是要進(jìn)行用電安全設(shè)計(jì)，同時(shí)壓力調(diào)節(jié)要設(shè)置調(diào)壓閥，必然導(dǎo)致部附件數(shù)量增多，系統(tǒng)可靠性下降。從研制成本看，采用電動(dòng)泵站的價(jià)格是手搖泵的5倍左右，因此從可靠性和成本兩個(gè)方面綜合考慮，手搖泵完全可以達(dá)到指標(biāo)要求且成本較低，操作性和可靠性好，選擇為動(dòng)力來(lái)源。

3.2 壓力脈動(dòng)處理和卸荷

由于通向待測(cè)電磁活門(mén)的滑油壓力要進(jìn)行調(diào)整和卸荷，勢(shì)必造成壓力存在脈動(dòng)，指示不準(zhǔn)確，而手搖泵本身不具有消除脈動(dòng)和卸荷功能，因此在管路中必須設(shè)置相應(yīng)附件。壓力的調(diào)整由手壓搖臂的行程決定，壓力脈動(dòng)的消除采用蓄能器實(shí)現(xiàn)，設(shè)置閘閥對(duì)壓力進(jìn)行卸荷[4]。在蓄能器的選型上，既要考慮平穩(wěn)壓力，又要考慮能及時(shí)體現(xiàn)壓力變化，容量大則即使待測(cè)電磁活門(mén)存在故障，壓力變化也很難體現(xiàn)出來(lái)，容量小則脈動(dòng)消除效果不好，在進(jìn)行科學(xué)論證和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)備采用0.8L容積蓄能器進(jìn)行消除壓力脈動(dòng)處理[5]。

3.3 安全保障措施

設(shè)備中有滑油有強(qiáng)電，雖然滑油本身性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易燃燒，但是為確保絕對(duì)安全，還是要想辦法使油、電在物理上完全隔絕。解決的方案是，設(shè)備分為左右兩部分，右側(cè)完全為液壓管路部分，左側(cè)完全為電氣部分，油與電只在待測(cè)電磁活門(mén)處接觸，由于活門(mén)本身具有安全設(shè)計(jì)，因此課保證設(shè)備的使用安全。此外電氣部分的所有電路接頭均采取防爆處理，避免出現(xiàn)裸線，線路中設(shè)置保險(xiǎn)絲，防止短路等情況的出現(xiàn)。為防止靜電的出現(xiàn)，電源線保留地線，使機(jī)殼接地。此外，為防止打壓過(guò)高損壞零件和待測(cè)電磁閥，在管路上設(shè)置安全閥，超過(guò)壓力后油液回流。

3.4 校驗(yàn)通用化的保證

校驗(yàn)器的研制充分考慮到了升級(jí)換代及通用性擴(kuò)展需求，在壓力值、電源指標(biāo)設(shè)計(jì)等方面，具有較大的拓展空間，不需要更換內(nèi)部零部件即可獲得更高一級(jí)的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)不同的電磁活門(mén)接口特性，設(shè)備在僅僅更換待測(cè)件固定架的前提下，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)電磁活門(mén)的有效校驗(yàn)，理論上能夠滿足所有接口相似的電磁活門(mén)的測(cè)試需求，產(chǎn)品通用性良好，具有廣泛的應(yīng)用和拓展空間。

4 結(jié)論

校驗(yàn)器使用的反饋情況表明：該設(shè)備的檢測(cè)精度高、可靠性好、性能判定準(zhǔn)確率高、測(cè)試性能參數(shù)和檢查內(nèi)容合理，而且操作簡(jiǎn)單、使用方便、易于維護(hù)，能夠極大提高對(duì)某型電磁活門(mén)的校驗(yàn)效率，有助于裝備維護(hù)水平的提升。

[1] 鄭洪生.氣壓傳動(dòng)與控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

[2] 郭琪，溫海濤.某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)油啟封設(shè)備的研制[J].化工自動(dòng)化及儀表，2013,(9).

[3] 李小剛，曹克強(qiáng)，候艷艷，等.某型油液流量計(jì)量試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2012,(8).

[4] 楊安元，王緒奇，張軍，等.飛機(jī)液壓剎車(chē)活門(mén)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2013,(9).

[5] 郭北濤，柳洪義，田洪海，等.蓄能器組在電磁閥試驗(yàn)臺(tái)中的應(yīng)用[J].液壓與氣動(dòng)，2010,(6).

[編校：楊 琴]

Development of a Certain Type of Electromagnetic Valve Calibrator

LV Mengjun1，GUO Qi1，JIA Sifa2

1.AviationmechanicalengineeringdepartmentoftheFirstAeronauticalCollegeofAirForce,XinyangHenan464000；2.ChangshaAeronauticalVocationalandTechnicalCollege,ChangshaHunan410124)

There are no special calibration equipment and standard process for a certain type of electromagnetic valve. Also, it is difficult to locate the fault and the detection program is complex. Therefore, a method of accurately calibrating electromagnetic valve's performance was worked out and a special calibration equipment has been developed to meet the needs of detection and check technical performance parameters. It is indicated that the device can reliably and accurately calibrate the electromagnetic valve so as to ensure the accuracy of fault location and performance determination.

electromagnetic valve; calibrator; development

2015-07-08

呂孟軍(1978- )，男，山東煙臺(tái)人，講師，工學(xué)碩士，研究方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與檢測(cè)。

V235

A

1671-9654(2015)03-044-04