飛機加油車平臺管道劈叉結構及其控制系統設計

管大勝

（上海承飛航空特種設備有限公司，上海 201613）

目前中國民航機場處于快速發展階段，降落各大機場機型種類越來越多，日加油量逐步提高，在干線機場，管線加油車成為飛機加油的主力軍，在某些繁忙的機場，加油員日均加油航班量達到15個左右，目前機場主要產品是我公司生產的低高度管線車，由于其整車高度不超過2m的特點，可以在波音737機型下實現翼下加油，方便快捷，減輕加油員的工作量，管線加油車的平臺加油管有兩根膠管，但是在某些機型的機翼下進行燃油加注時，僅需要使用一根膠管進行加油，而另一個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加油管進行結構以及控制系統設計，保證加油平臺管既能滿足雙管加油需要，也能滿足單管加油需要，同時在使用單管加油作業時，降低了安全風險，同時提高生產效率。

1 平臺加油管道結構組成

圖1 平臺加油雙管結構圖

圖2 懸臂升起狀態圖

平臺加油管主要是由底座、支撐油缸、拉桿、直管道、旋轉頭、懸臂等組成，如圖1所示，懸臂和直管道通過旋轉頭連接，這樣懸臂可以相對直管道做180度旋轉，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，當支撐油缸活塞桿向外撐起時，會帶動直管道抬升，直管道抬升的同時會帶動拉桿繞著銷軸轉動抬升，最終帶動懸臂的升起，如圖2所述，懸臂升起狀態圖，懸臂上設置的兩個管道是連接加油膠管，最終加油膠管與飛機油箱連接實現燃油輸送，在加油作業過程中，首先將平臺與加油管同時升起，到達飛機油箱位置，再將加油管道上的加油接頭與飛機對接，對接完成后需要將平臺降落下來，而平臺加油管則必須支撐在空中，針對不同的機型會選擇單管加油和雙管加油，當需要同時使用兩個膠管加油，則將兩根膠管同時對接到飛機上，若是僅需要一個膠管加油，另一個膠管則懸在空中。

2 平臺加油管道劈叉管道結構組成

圖3 懸臂劈叉狀態圖

圖4 控制系統原理圖

由于使用單管加油時，一根管道必須懸在空中，這樣給加油作業增加工作量，同時也給生產帶來一定的安全風險，因此針對平臺加油管存在的缺陷進行結構設計優化，初步方案將懸臂上的雙管獨立開，實現A管和B管獨立運動，具體結構如圖3所示，A管的側邊管道上設置三通管道，三通管道與旋轉頭連接，旋轉頭和B管連接，這樣B管相對A管可以做180度全方位旋轉，同時在A管和B管上設置了同步裝置，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，氣缸底座固定設置在A管上，限位座固定設置在B管上，氣缸固定設置在氣缸底座內，當接收到用雙管加油的信號時，氣缸活塞帶動頂頭出來，這樣頂頭會進到限位座內，此時就會將A管和B管鎖住，實現同步運動，當接受到使用單管加油信號，氣缸活塞桿收回頂頭，將A管和B管獨立開，當使用A管為飛機提供燃油加注，B管會隨平臺一起降落，避免出現懸在空中的現象。

3 平臺加油管道劈叉管道控制系統

改進后的平臺劈叉管道既可以獨立運動也可以同步運動，在正常的作業中，加油員并不能準確地將這兩種工作狀態控制好，因此就需要對結構部分進行自動化控制系統設計，首先需要了解其加油作業時的兩種工作狀態，第一種工作狀態是雙管加油，進行雙管加油時，需要將加油管道上的兩個加油接頭同時從安放筒內取出，與飛機油箱連接，此時氣缸需要頂出，第二種工作狀態是單管加油，氣缸需要收回，將A管和B管獨立運動，控制系統如圖4所示。控制系統主要由電氣和氣動控制系統組成，包括設置在加油接頭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；在加油作業前，加油接頭B處于復位狀態，傳感器1處于斷路狀態，同時電磁換向閥與電磁線圈未通電，進氣口和出氣口斷開，氣缸活塞桿處于復位狀態，這樣A和B獨立，當采集到加油接頭B被拔出來的時候，傳感器1采集到加油接頭B離位信號，此時電路導通，繼電器3工作，將兩位三通電磁換向閥線圈導通從而驅動換向閥換位，這樣氣缸在壓縮空氣作用下就會頂出來，從而實現A管和B管同步升降。若是B管上的加油接頭未離位，則默認車輛在使用單管加油，A和B管則獨立運動，使用A管進行加油作業，B管則隨平臺上下運動。

4 基于平臺加油管道劈叉管道控制設計升級

在樣車進行測試過程中，操作人員發現由于平臺最大升起高度較高，當達到一定高度后，接上飛機加油接頭后，單獨使用A管進行加油，而B管隨平臺一起往下落，則會出現B管懸臂與平臺圍欄碰擦現象，通過反復測量，當平臺升起高度達到3.6m后，則會出現這種現象，這樣就給安全生產帶來隱患，因此需要對平臺劈叉管道控制系統進行升級改造。通過反復計算分析，主要是因為使用單管加油時，B管需要隨平臺上下移動，其是以旋轉頭為圓心，以B管臂長為半徑做圓周運動，當懸臂升起的高度越高時，旋轉頭與平臺圍欄的垂直距離越短，最終出現平臺升起高度達到3.6m之后，B管的懸臂與平臺圍欄碰擦現象。針對樣車管道存在碰擦圍欄現象，制訂了多種方案，最終方案是在在平臺門架上增設了傳感器2，當平臺升起高度到達3.6m時，傳感器2發出動作信號，驅動氣缸活塞桿頂出，同時在懸臂復位支架上設置了傳感器3，當懸臂復位后，傳感器3發出動作信號，驅動氣缸活塞桿收回，改進后的控制原理圖如圖5所示。

改進后的控制原理在氣缸的進氣口管路上并聯了一個雙穩態兩位三通電磁換向閥5，通過梭閥實現兩組控制氣路來驅動氣缸活塞桿頂出，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控制氣缸頂出，增加的雙穩態兩位三通換向閥具有記憶功能，其受到兩組傳感器信號控制，當升降平臺升起高度達到3.6m時候，傳感器1A導通，此時驅動繼電器2A開關換位，雙穩態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的進氣口和出氣口導通，壓縮空氣就可以進入氣缸內，驅動活塞桿頂出，此時A管和B管即可同步，不會出現A管膠管擠壓平臺圍欄的現象，同時必須要求加油員使用雙管進行加油，這樣也避免了一根膠管懸空的現象。完成平臺加油作業后，加油員將懸臂降落到支架上，此時接受傳感器1B導通，驅動繼電器2B開關換位，雙穩態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，進氣口和出氣口斷開，此時，氣缸在彈簧的作用力下復位，將A管和B管獨立開，為下一次作業做好準備。

圖5 升級的控制系統原理圖

5 結語

平臺加油管道通過對其結構的劈叉設計，控制系統升級等技術手段，解決了低高度管線加油車在使用過程中出現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，其結構簡單、智能化程度高，一定可以取得廣大客戶的認可，不僅提高了燃油加注的生產效率，而且也降低了勞動強度。