試車臺發(fā)動機液壓泵負載系統(tǒng)分析

1、試車臺發(fā)動機液壓泵負載系統(tǒng)分析 飛機的操縱系統(tǒng)，如起落架收放、艙門收放、速度剎車等大多數(shù)采用電液伺服系統(tǒng)驅(qū)動。發(fā)動機作為飛機動力的重要核心，在研制過程中對每個部件均要嚴格考核，同時機載液壓系統(tǒng)對于飛機安全飛行起著舉足輕重的作用。地面試車臺液壓泵流量負載系統(tǒng)的作用就是模擬飛機上液壓泵的工作狀態(tài)，考核其輸出功率的大小和工作可靠性。本文通過論述試車臺液壓泵負載液壓管路系統(tǒng)的設(shè)計原理及方案，對改進和完善液壓負載模擬系統(tǒng)提出一些可靠建議。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案 本文研究發(fā)動機地面試車臺液壓泵負載系統(tǒng)，工作原理如圖1所示，系統(tǒng)包括液壓泵源系統(tǒng)和流量負載模擬系統(tǒng)兩大組成部分，其中液壓泵源系統(tǒng)模擬飛機液壓泵在工

2、作過程中提供的壓力，流量負載模擬系統(tǒng)模擬飛機液壓系統(tǒng)功能子系統(tǒng)在實際飛行過程中所需的流量，其流量載荷譜跟蹤精度和動態(tài)性能體現(xiàn)了其模擬液壓功能系統(tǒng)的能力。 液壓泵源系統(tǒng)為流量負載模擬系統(tǒng)提供兩方面的能量，一方面是給比例節(jié)流閥主閥芯提供負載液壓能，模擬飛機液壓功能子系統(tǒng)的流量壓力曲線；另一方面為比例節(jié)流閥的先導級提供液壓能。高壓油口都引自于壓力傳感器采集的同一高壓油路，負載流量最后都在流量計之前匯合。流量控制采用遠程操縱控制，通過工控機控制液控單向閥1和液控單向閥2的開閉，調(diào)節(jié)比例節(jié)流閥1和比例節(jié)流閥2 的閥芯開口大小來控制流量，從而實現(xiàn)系統(tǒng)流量的模擬。 液壓泵負載系統(tǒng)設(shè)計過程中所要解決的問題 2

3、.1.氣穴和管路的振動和噪聲較明顯 液壓系統(tǒng)的振動和噪聲是兩類相互依存的有害現(xiàn)象，兩者互相作用、共同影響。試車臺作為飛機發(fā)動機研制試驗的特殊場所，試車間為保證良好的進氣品質(zhì)，廠房空間很大，而液壓負載系統(tǒng)安裝在獨立的工藝設(shè)備間內(nèi)，液壓泵和液壓負載系統(tǒng)之間需敷設(shè)較長的管道。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，當液壓管路通過比例節(jié)流閥將流量從大到小和從小到大狀態(tài)瞬間切換時，液壓泵進出口壓力波動明顯見圖2，此時液壓泵進口壓力低于泵設(shè)計進口壓力值，油液來不及填充泵腔, 會造成局部真空,油液內(nèi)溶解的空氣就大量分解出來, 游離成氣泡。隨著泵的運轉(zhuǎn), 這種混在油中的氣泡帶進高壓區(qū), 并被擊破, 然后迅速縮小、溶解和消失。在氣泡被

4、擊破的瞬時, 局部范圍產(chǎn)生幅值很大的高頻沖擊力。 2.2.控制閥的選擇要合理 液壓泵選用斜盤式軸向恒壓柱塞變量泵，該液壓泵壓力控制范圍為128MPa，流量控制范圍為0300L/min。按變量泵P-Q曲線特性，壓力的變化范圍很小，而流量的變化范圍很大，此時負載系統(tǒng)節(jié)流閥閥芯的微小位移變化都會引起流量的較大變化。 在試驗過程中，根據(jù)試驗要求，在保持高壓力不變的情況下，對流量大小進行調(diào)節(jié)，大流量時要求選擇控制閥的通徑足夠大，其效果是微小閥芯位移所產(chǎn)生的等效節(jié)流孔的較大變化，會引起流量的較大變化，給小流量控制帶來困難。 解決液壓泵負載系統(tǒng)設(shè)計難題的對策 3.1.減少氣穴和管路振動和噪聲的對策 氣穴和管

5、路振動和噪聲的出現(xiàn)受多方面因素影響，液壓系統(tǒng)的安裝不當，液壓泵流量及壓力的波動，液壓泵出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。據(jù)探究，當管路長度正好為振動壓力一半波長的整數(shù)倍時，管路噪聲的頻率會更高。 基于此，減少振動和噪聲，首要的任務(wù)是選用直徑相對較大的吸油管，增加吸油濾器的容量，防范濾油器堵塞，最終達到防范液壓閥空穴情形的目的；其次，在設(shè)計管路時，要避免管路的截面急劇擴大或縮小，杜絕管路內(nèi)旋流的出現(xiàn)；第三，在試車臺建設(shè)前，合理選擇工藝設(shè)備間的位置，盡量減少工藝設(shè)備間液壓流量負載系統(tǒng)到試驗用液壓泵之間管路敷設(shè)的距離；在管路較長的情況下，在液壓泵的進口靠近位置增加一個補油裝置，解決管路內(nèi)流量突然大范圍變化時液壓泵進口壓

6、力低于液壓泵設(shè)計要求壓力，并產(chǎn)生氣穴；第四，在試車臺工藝設(shè)備間系統(tǒng)油箱中要設(shè)置隔板, 延長氣泡從油中分離的時間；第五，定期檢查油質(zhì), 按要求選擇液壓油的粘度, 對污染了的液壓油要及時更換；第六，針對液壓泵、閥等管道共振面所出現(xiàn)的噪聲，可經(jīng)由變化管道長度完成管道振動頻率的變換，以消除噪聲。 3.2.合理選擇控制閥 控制閥是系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。主要考慮其結(jié)構(gòu)特點、動態(tài)性能和穩(wěn)定性等參數(shù)。具有模擬大流量和高壓時不易卡死等特點，節(jié)流閥的主閥級應(yīng)采用插裝式；考慮液壓管路系統(tǒng)易耦合振動，閥的穩(wěn)定性能好，因此控制閥應(yīng)該具有內(nèi)部或可外部反饋；考慮泄漏小，閥芯應(yīng)選用錐閥結(jié)構(gòu)；快速性要求閥具有先導滑閥結(jié)構(gòu)。本文采用插裝式比例節(jié)流閥來實現(xiàn)流量負載模擬系統(tǒng)的設(shè)計。 流量負載模擬系統(tǒng)中為保證流量的準確測量，主回路采用并聯(lián)的安裝結(jié)構(gòu)。比例節(jié)流閥1選用通徑16mm，比例節(jié)流閥2選用通徑10mm，流量計選用通徑40mm和15mm兩種，工控機對采集到的流量計數(shù)值進行處理后，對