某型飛機發動機加力試驗器液壓系統設計制造

趙方

摘 要：本設備是某型飛機發動機噴口隨動系統試驗專用設備，完全模擬發動機工作狀態設計，其液壓原理相同，是專門對某型飛機發動機噴口收放、工作位置、管路耐壓等參數進行試驗的。該試驗器功能需同時滿足試驗工藝多項試驗要求；試驗器硬件配備需滿足PLC自動控制要求；試驗工作壓力范圍為18-37MPa，液壓元件及管路計算選取時，要求設備運行可靠性高。根據實際需求，將液壓密封試驗系統與液壓試驗系統獨立分開，可分別進行試驗。

關鍵詞：柱塞泵；活塞桿；YDF-13電磁閥；蓄能器；行程差；油溫

中圖分類號：TP271.31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0077-02

飛機發動機修理是一項嚴謹的工程，各項性能參數都必須經過多次嚴格謹慎的試驗，不能有一絲差錯，其中發動機可調噴口組件液壓性能試驗和某部件液壓密封試驗是一項重要參數，根據修理工藝要求，試驗時，發動機可調噴口直徑、全加力直徑與系統壓力值呈現一定對應關系，同時作動筒活塞桿同步行程差不得超過一定值。某部件密封試驗時壓力最高為37MPa。

1 某型加力試驗器結構組成

某型加力試驗器按照功能劃分為加力可調噴口組件的液壓性能試驗系統和某部件液壓密封試驗系統。以結構來劃分，分為液壓系統和控制系統，液壓系統由電機泵總成、油冷機、蓄能器、打壓系統、傳感器、壓力過濾器、電磁閥和溢流閥等液壓原件組成?？刂撇糠质窃撛O備的“大腦”，保證各系統和執行原件按要求動作，完成任務。

2 外觀設計

該設備集某型發動機加力可調噴口液壓性能試驗和某部件液壓密封試驗于一體，實現了設備多功能、集中化的設計理念。如圖1所示。

3 液壓系統設計

根據液壓性能試驗工藝要求，系統最低壓力值為18MPa，最高壓力值為21MPa，且要求壓力值能夠在18-21MPa之間平穩、連續可調控制，工藝要求系統液壓油工作溫度為60-80℃之間。而密封試驗工藝要求試驗壓力值分別為24MPa和37MPa。綜上要求，結合實際情況，將兩系統整合為一臺試驗器，原理圖如圖2。

4 關鍵部件的選定

4.1 電機泵的選取

（1）確定液壓泵的最大工作壓力Pp：

Pp≥P1+∑△P=21+0.5=21.5MPa

注：∑△P—初步計算：管路簡單、流速不大，取值為0.5MPa；P1—試驗系統最大工作壓力為21MPa。

（2）液壓泵的流量Qp：

QP≥=0.19×10-3m3/s

注：K—系統泄漏系數，一般取K=1.2

Tt—液壓設備工作周期（5s）

Vi—每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量m3（0.8×10-3）

z—液壓缸個數為1

（3）選擇液壓泵的規格：所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%-60%。

（4）確定液壓泵的驅動功率：

P===6.8Kw

注：Pp—液壓泵的最大工作壓力為21.5×106Pa。

Qp—液壓泵的流量0.19×10-3m3/s。

ηp-液壓泵的總效率，葉片泵的總效率為0.6-0.75

綜上計算，結合實際情況，選取意大利薩姆電機泵總成一套（電機YB2-160M-6 B35 7.5KW柱塞泵H1020CFP1S×（M））。薩姆柱塞泵采用雙柱塞結構，壓力脈動小，寶石球壽命長，進口寶石柱塞和寶石球，確保流量精確，且具有耐壓高、效率高、傳輸功率大、轉速范圍寬、壽命長等優點。

4.2 恒溫機的選定

經過計算，液壓系統發熱功率遠高于系統散熱功率，短時間內，油溫就會升高。液壓油溫度長時間過高會導致油品變稀，造成油的粘度下降，從而變質凝結。變質以后潤滑效果減弱，導致液壓缸和活塞桿加速磨損，造成不可估量的損失，同時油溫過高，會使液壓系統的密封件容易損壞，密封件長時間在高溫下工作，容易碳化，造成密封件漏油。根據工藝要求油液溫度應穩定在60℃-80℃之間，因此需另設恒溫機，經過計算，選定DT-6W雙機一體恒溫機，它采用微電腦觸摸式控制面板，摩擦式離心泵，具有操作方便，加溫快，溫度穩定，可靠性高等優點。

4.3 蓄能器的選擇

柱塞泵的脈動流量會引起整個系統壓力脈動，導致活塞桿運動速度不均勻，產生爬行或振動，影響噴口收放動作，甚至柱塞泵突然停車時，也會使管路內的液體流動發生急劇變化，產生油擊，雖然有安全閥，但在高壓系統中，容易造成儀表、元件和密封裝置發生故障，甚至損壞，引發事故。

所以從功能性和安全性角度考慮，在泵的出口處，并聯一個蓄能器，一方面用來吸收泵的脈動流量和壓力，另一方面用來吸收和緩和泵的突然停車以及執行原件緊急制動所帶來的沖擊。

蓄能器有效工作容積為：

△V=∑AiliK-Qpt=0.001m3

注：A—液壓缸有效作用面積0.66×10-2m2

L—液壓缸行程0.168m

K—油液損失系數，一般取K=1.2

QP—液壓泵流量0.024m3/s

結合實際需要，選取蓄能器型號為NXQ-A-10/31.5-L-Y（圖3）。

5 結語

本設備集PLC與液壓技術為一體，滿足了某型飛機發動機修理工藝的要求，液壓系統設計結構簡單，可靠性強，穩定了動力源所帶來的脈動流量和脈動壓力，實現了系統壓力在18-21MPa之間平穩、連續可調控制，同時還能夠控制液壓油溫在60℃-80℃之間。

參考文獻

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