關于飛機發(fā)動機噴口電磁閥液壓測試系統(tǒng)的設計

牛武

摘 要：根據(jù)某型航空發(fā)動機排氣噴嘴液壓電磁閥的試驗要求，設計了液壓電磁閥的測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)從測試內(nèi)容、系統(tǒng)組成、計算機控制原理、控制軟件等方面著手，由液壓控制系統(tǒng)、電子測量系統(tǒng)、軟件控制部分組成，形成了一套完整的電磁閥測試系統(tǒng)的設計方案。測試結(jié)果表明：該系統(tǒng)滿足飛機維修工廠的需要，工作狀況良好，并在應用中取得良好效果。

關鍵詞：航空發(fā)動機 電磁閥 軟件控制 測試系統(tǒng)

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0043-03

空氣發(fā)動機噴嘴電磁閥用于控制發(fā)動機噴嘴縮回油路的尺寸，并操作噴嘴動作筒以改變噴嘴的直徑。如果噴嘴電磁閥由于狀態(tài)轉(zhuǎn)換或內(nèi)部泄漏而失效，噴嘴調(diào)節(jié)不工作，就會影響發(fā)動機的正常運行，甚至導致空中停車，導致事故。目前，噴嘴電磁閥性能測試采用點模塊模式，包括許多測試鏈接和許多參數(shù)，測試效率低。根據(jù)“附錄操作手冊”和“發(fā)動機附件及維修標準”，噴油嘴電磁閥的特點，對航空發(fā)動機噴頭電磁閥試驗系統(tǒng)進行了設計。該系統(tǒng)是一個綜合測試設備，采用計算機控制，狀態(tài)監(jiān)測，參數(shù)采集和處理等新技術。該系統(tǒng)還可以擴展到其他不同類型的噴嘴液壓電磁閥性能測試。

1 噴嘴電磁閥工作原理與檢測內(nèi)容

1.1 工作原理

該型噴嘴電磁閥構(gòu)造如圖1所示。

該閥主要由殼體、電磁閥、雙液壓鎖、膨脹閥等組成。殼體上有四個端口：（1）通油泵的a端口；（2）通油箱的d端口；（3）通噴嘴動作筒的b端口；（4）通噴嘴動作筒的釋放腔的c端口。當兩個電磁閥動斷電時，滑閥芯作用力為彈簧力。兩對液壓鎖閥自動關閉，執(zhí)行缸關閉兩工作室，活塞桿不動，噴嘴直徑不變。當電磁閥關閉時，電磁閥向左移動，連接到油管路，堵塞管路并打開液壓鎖的右油閥。動作筒縮回，因為油進入動作缸接收空腔，噴嘴直徑變小。當噴嘴電磁閥通電時，工作條件類似，只有部件沿相反方向移動，噴嘴直徑變大。

1.2 檢測內(nèi)容

根據(jù)飛機噴嘴電磁閥的工作原理和使用技術標準，主要測試內(nèi)容包括以下幾點。

（1）泄漏試驗。

當電磁鐵斷電時，對端口b和端口c施加315 kg/cm2的液壓。6 min后，外部檢查應密封，端口c應密封。當端口b和端口c堵塞，端口d連接到出油管線時，對端口a施加315 kg/cm2的液壓，兩個電磁鐵通電，保持6 min，每個連接處應密封。

（2）膨脹閥調(diào)整試驗。

將壓力施加到端口c，將膨脹閥開啟壓力調(diào)節(jié)到260±20 kg /cm2。當膨脹閥打開時，油應從端口d成滴狀掉落。重復試驗3～5次，使膨脹閥的開啟壓力低于原始設定值，但不大于5 kg/cm2，保持在260±20 kg/cm2的范圍內(nèi)。檢查膨脹閥的關閉壓力不應小于220 kg/cm2。

（3）性能試驗。

當工作溫度為20±10 ℃時，b端口和c端口連接到執(zhí)行機構(gòu)油缸，d端口連接到油口，端口壓力為60 kg/cm2。當電磁鐵“下降”線圈電源時，執(zhí)行機構(gòu)氣缸活塞桿伸出。當螺線管斷電時，活塞桿應停止。電磁閥“閉合”線圈功率，應接收活塞桿氣缸的執(zhí)行機構(gòu)。當螺線管斷電時，活塞桿應停止。打開和關閉這些電磁鐵3～5次，工作應準確。

端口b和端口c連接到作用缸，端口d連接到出口油管線，并且對端口a施加60 kg/cm2的液壓壓力。并將返回壓力調(diào)整為20±3 kg/cm2，分別打開和關閉這些電磁閥3～5次，工作時應準確無堵塞現(xiàn)象。

端口c連接到密封容器，端口b連接到手動泵，并且210 kg/cm2的液壓施加到端口a。密封容器的壓力為210 kg/cm2，當電磁鐵斷電時，密封容器的壓力不小于190 kg/cm2。同時，在3 min內(nèi)漏油不得超過10 cm3。根據(jù)上述操作方法，監(jiān)視端口b的性能應滿足要求。

2 測試系統(tǒng)的組成

測試系統(tǒng)模擬實際工作環(huán)境的配件進行測量，目的是方便性能參數(shù)的真實測量，設計的測試系統(tǒng)主要由液壓系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)，測控軟件組成。

2.1 液壓系統(tǒng)原理

液壓系統(tǒng)由兩部分組成，分別如圖2、圖3所示。圖2主要用于密封試驗，包括燃油箱、液壓泵、濾油器、蓄能器、調(diào)壓閥、開關等。圖3主要用于膨脹閥的調(diào)整試驗和性能試驗，包括燃油箱、液壓泵、手動泵、濾油器、蓄能器、溢流閥、開關、壓力表、測量零件、氣缸等。液壓系統(tǒng)的兩個部分分別在不同的試驗平臺上設立，目的是建立系統(tǒng)試驗的條件和轉(zhuǎn)換。并在測試過程中控制四個油口的油流量。同時使用D/I，D/O板敏感濾油器工作狀態(tài)（報警），溫度傳感器（過溫）工作狀態(tài)，并及時進行控制。被測量的噴嘴電磁閥所需的壓力、流量由液壓系統(tǒng)的溢流閥和壓力、流量傳感器的D/O，D/A和A/D板進行設置，調(diào)整和測量記錄。

2.2 計算機控制原理

計算機控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和輸入部分，工業(yè)計算機，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分，電力設備等組成。數(shù)據(jù)采集和輸入部分主要由壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器，模擬信號轉(zhuǎn)換板，開關信號轉(zhuǎn)換板，定時器/計數(shù)器和相應的連接測試電路組成。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分由多通道DIDO板，D/A轉(zhuǎn)換板，接線板和各種電磁閥，油泵電機，油溫控制電磁部件的附件和連接的轉(zhuǎn)換電路組成。工業(yè)計算機連接鍵盤、鼠標、打印設備，內(nèi)部測控軟件，可激發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換板。測量和控制軟件根據(jù)預定的時間表改變噴嘴電磁閥的狀態(tài)。實施電磁閥數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換和輸出。測試數(shù)據(jù)可以及時響應測試板到顯示設備，如果需要，可以打印和分析。

2.3 測量和控制軟件

測量和控制軟件在Windows 8系統(tǒng)下運行，使用Visual Studio 2012軟件開發(fā)。軟件界面簡單，易于操作。噴嘴電磁閥通過菜單和形式進行各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，用鼠標點擊完成開關。并且各種狀態(tài)測試結(jié)果通過在界面的另一側(cè)形成，一個打印按鈕打印測試結(jié)果，使用戶易于分析。（如圖4）

3 采用的主要技術

3.1 系統(tǒng)壓力與流量控制技術

根據(jù)各種使用說明書和附件的要求，對軍用電磁閥的維護標準及相關試驗要求：噴嘴電磁閥在一定壓力和流量條件下的密封性能和工作性能試驗。通過工業(yè)計算機作為控制器，根據(jù)計劃改變使用監(jiān)控軟件的規(guī)則，使壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)閥的控制實現(xiàn)噴頭電磁閥PID壓力參數(shù)控制，流量傳感器控制和安全閥，電磁閥噴嘴流量參數(shù)PID控制。

3.2 采用液壓集成技術

根據(jù)噴嘴電磁閥的高頻特性，要求噴嘴電磁閥試驗裝置移動方便，維護方便。測試系統(tǒng)與液壓電路模塊集成。液壓部件安裝在每個塊上的液壓元件上。它們可以安裝在面板或濾芯安裝系統(tǒng)中，例如：回油過濾器、止回閥、阻風門、路障壓力調(diào)節(jié)器。以這種方式，測試設備滿足便攜式要求和良好的可維護性。（如圖4）

4 結(jié)語

在該文中，進行了飛機的機載電磁閥測試系統(tǒng)的設計。設計了工業(yè)計算機，D/I，D/O板，各種傳感器和壓力調(diào)節(jié)閥。工作環(huán)境測量，模擬和實時測量工作狀態(tài)，溫度數(shù)據(jù)和控制，及時檢測電磁閥性能。測試系統(tǒng)具有簡單、交互、準確、安全可靠的測試結(jié)果等的良好控制。自2011年交付飛機維修店后，測試系統(tǒng)已經(jīng)固定10批次，超過50臺（套），已經(jīng)解決工廠測試設備測試現(xiàn)有低效率，容易污染和損壞被測物體。

參考文獻

[1] 99-J7B-FF，助力器噴口電磁閥技術條件[S].2014.

[2] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊：液壓傳動與控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3] 劉強，胡樹欣.一種電磁活門工作行程檢測裝置[J].企業(yè)導報，2016（9）：55.

[4] 丁德鵬，江建東，劉玉營.基礎教練機起落架收放動作筒異常開鎖故障分析[J].教練機，2013（4）：30-36.

[5] 王曉東.電磁閥工作狀態(tài)[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（21）：15-16.