一种液压试验台的研制_付敏.pdf

设备管理与维修2023 5（下）0引言随着航空事业的发展，飞机飞行安全不可忽视1，对飞机部件进行更为精密的检测十分重要2-3，为满足现代飞机部件管路系统检测需求，使用自动化和计算机全数字式控制方式，研制了红油液压试验台，用于检测飞机部件管路系统的密封性。系统采用进口气驱液体增压泵和电气比例阀组合对红油进行增压和控制，具有精度高、工作稳定、噪声小、无静电、寿命长等特点。1试验台的技术要求该液压实验台具备用户操作系统设置功能，试验过程全自动控制，可通过一体机和 PLC 控制，并实时显示试验压力，可完成对试件的增压、保压、泄压功能，并记录最终压力值。同时，实时监控出口压力，可在压力参数或电气异常时反馈声光报警，提示操作人员及时处理。液压试验台技术要求见表 1。表 1液压试验台技术要求2试验台的技术方案2.1试验台工作原理试验台主要由驱动气源装置、增压系统、电器控制系统、管路接头等组成（图 1）。试验台增压系统采用气驱液体增压泵（增压比为 60）为核心对氮气介质进行增压，其驱动气源压力约0.5 MPa，输出介质压力最高为 30 MPa。进气球阀 1、调压过滤器、压力传感器组成了该系统的驱动气源装置，该部分用于提供一定压力、流量的洁净气源。根据技术要求可知试验系统只有一路，为保证驱动气压的洁净稳定，在气驱液泵驱动口前安装过滤减压阀、电气比例阀和电磁阀，可通过电气比例阀和电磁阀控制气驱液泵的驱动气源压力，更精确地控制气驱液泵的工作状态。由气源、比例调压阀、通断阀、气驱液增压泵、电磁阀、气控截止阀（13）、压力传感器、流量计、管路接头等组成试验台增压系统，通过调整比例调压阀的压力范围进行气源压力控制，从而控制气驱液增压泵的启停，当流量计有读数后，电磁阀动作，控制气控截止阀关闭，系统开始升压，压力通过压力传感器读取。当压力达到设定值的时候，系统会记录这个数值，同时电磁阀动作，控制气控截止阀 3 关闭，开始保压。保压结束后打开气控截止阀 3，试件及系统开始泄压，完成试验。客户提供介质为 YT-15 号液压油，存储在油箱中。气驱液泵从油箱中吸取液体介质，控制系统可通过电磁阀开闭控制驱动气源为系统管路加压。设备具有独立的液体回收管路，控制系统可通过控制气控截止阀使加压后的液体回流到油箱中。为保证介质的洁净稳定，在气驱液泵进口前安装吸油过滤器。为方便控制截止保压，在气驱液泵出口与试件之间安装截止阀。为预防摘要：针对飞机部件管路系统的检测需求，采用自动化和计算机全数字式控制方式，设计研制红油液压试验台，能有效检测飞机部件管路系统的密封性，具有检测精度高、操作简单、工作稳定和使用寿命长等特点。关键词：自动化；数字式控制；液压试验台中图分类号：V245.1文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.05D.10一种液压试验台的研制付敏1，贾震2（1.沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁沈阳110850；2.沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136）名称项目参数设备外型试验台碳钢，表面喷塑处理外形尺寸参考1600 mm800 mm1600 mm设备用途试验项目加压、保压试验主要技术参数压力范围030 MPa，典型压力 28（+1.5，-1.0）MPa加压方式气驱液增压控压方式比例调压阀数据显示压力压力测量精度0.25%FS输出接口1 路试验介质AT-15 液压油介质温度常温动力源墙壁气源油箱容积35 L图 1液压试验台原理22设备管理与维修2023 5（下）设备出现故障超压，安装安全阀。为试验结束后方便泄压，安装气动泄压阀，为防止气动泄压阀失效，安装一个手动泄压阀。为监测试件中压力，在试件管路中安装传感器。2.2试验台控制原理试验台控制系统是整个系统数据采集、处理及控制的中心，主要包括气液控制系统、传感控制系统、电气控制系统及控制软件系统等。电气控制系统由强电控制系统和弱电控制系统组成。其中，强电控制系统负责供电变压以及供电系统的过载、短路等安全保护，弱电控制系统由 PLC 及电气阀等组成，控制整台设备的开关量控制与模拟信号的输出。液压试验台控制原理如图2 所示，其中工作平板电脑安装有控制软件系统，进行耐压试验时的控制流程。3试验台方案实施试验台设备外表面进行 2 mm 钣金喷塑，同时采用自行研发的专用控制软件，试验过程全自动控制。试验台控制系统软件主要包括以下 5 项功能：（1）用户登录：在使用软件前进行用户登录。用户登录界面中有两个等级的用户密码登录权限，一级用户权限高于二级用户权限，一级用户登录后可以正常操作设备，但无法修改特殊参数，也无法查看隐藏参数；二级用户可以修改一些特殊参数，但无法查看隐藏参数。在这两个登录等级外，登录用户还可以选择“电气工程师”选项，以电气工程师身份登录后可以获取软件的所有权限，主要用于厂家的调试和现场售后问题的处理。除此之外，在忘记密码时还可以以电气工程师权限登录重新设置密码。（2）试验参数设置：对试验品参数进行设置，对试验工压力、时间等参数进行设定。（3）用户界面：根据试验要求进行测试试验。操作软件各按键，同时观察试验过程或试验曲线，得到试验结果。数据报告数据界面中包括数据报表、报表曲线、及数据查询等界面。点击数据报表可获得实验报表数据，如有需要可以手动修改任意数据，修改后点击菜单栏中的“试验数据保存”按钮进行保存即可。点击报表曲线可获得试验数据报表的数据曲线，如有需要可以手动修改曲线，点击“试验曲线路径”中的“重新选择”按钮会出现文件选择对话框，修改后点击“曲线保存”按钮进行保存即可。（4）数据存储：试验结束后保存试验数据，对试验的结果进行存储或打印，也可以调用以前存储的历史数据。点击数据查询按钮，在弹出的数据查询界面对话框点击当前查询按钮，查询历史记录。（5）系统参数设置：包含基础传感器参数、PLC 参数、通信参数等设置，系统参数为出厂时设置的默认参数，如有特殊需求可以进行修改。除试验台控制系统软件外，根据设备要求及其设计方案，选取试验台重要元件：根据气源压力选择 SMC AC30-03DG-A 型调压过滤器，压力范围为 0.050.85 MPa。试验台气源压力不超过 0.8 MPa，系统压力不超过 30 MPa，故选用抗干扰能力强的WSEN PWS11 型硅压力变送器。这是一种带隔离且经过精密补偿的高稳定性硅压阻式压力变送器，通过精密修调后的厚膜电路对压力敏感元件进行了宽温度范围的温度补偿和零点偏差修正。被测压力经过 316L 隔离膜片和内部介质传递到硅压阻式敏感元件，实现了压力到电信号的精确转换，检测精度为0.25%F.S。高压过滤器选用 SPIR STAR LF-NF6-15K 系列，耐压 15 000 psi（1 psi=6895 Pa），过滤精度 5 m，该过滤器流量大、工作压力高、安全性能可靠。根据气源压力，选择 HASKELMS-110 型气驱液增压泵，将气源压力控制在 25125 psi，增压泵 1110，其中手柄装置可有效地用于要求精确压力控制或无气源提供的地方。气控截止阀选用 SPIR STAR HVNF4-15K 系列的气控阀，耐压为 15 000 psi，此种阀流量大、流阻小、寿命长，能够保证系统的稳定性能。选取 SMC VXD230AG 型电磁阀（耐压1.5 MPa）、高精度的 VT307-5DZ1-02N3 型直通型通电磁阀及ITV2050-04N2BL 型比例调节阀（耐压 0.9 MPa）。为满足延长油品使用寿命及管路系统油箱排气设计需要，选择 DAB90-150 型吸湿过滤器，精度 3 m。为保证系统安全性，系统接头、进油管路及液体高压管路均采用不锈钢材料，管路的连接形式采用航标 74扩口管路连接，对各部件进行装配并经现场测试，该实验台满足所提技术要求。4结论该液压试验台研制过程中成功地应用了自动化和智能化技术，能够对飞机部件管路的密封性进行快速检测，准确检验出不合格或失效零件并进行提前维修和替换，同时节省了检测时间与人力，提高了检测效率，进一步提高了飞机系统的可靠性和安全性，有利于我国航空事业的健康发展。参考文献1何申奥.民用飞机安全性分析与评估 J.电子技术与软件工程，2018（19）：82-84.2张隽.探索军民融合航空维修之路 J.航空维修与工程，2015（9）：32-35.3魏若楠.基于检测信息的飞机部件健康状态诊断与分析 D.南京：南京航空航天大学，2021.编辑张韵图 2试验台控制原理23