某型飛機(jī)電液伺服閥檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張婷，李大偉

(中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司，陜西西安710089)

電液伺服閥是液壓伺服控制系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，它能將微弱的電氣輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能輸出。它具有控制精度高和放大倍數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，在液壓控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。電液伺服閥的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式雖然很多，但都是由電氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置、液壓放大器和反饋裝置三大部分組成［1］。某型民用飛機(jī)中使用的電液伺服閥是電子防滑剎車(chē)系統(tǒng)的重要元件，主要功能是接受防滑控制系統(tǒng)的電信號(hào)以調(diào)節(jié)機(jī)輪的剎車(chē)壓力，保證機(jī)輪可靠剎車(chē)，防止機(jī)輪打滑和抱死。該電液伺服閥性能的優(yōu)劣、可靠性高低直接影響剎車(chē)效果和飛行安全。因此，在維修工作中，必須對(duì)該伺服閥進(jìn)行定期檢查以確保其正常工作［2］。根據(jù)飛機(jī)修理廠和總裝廠對(duì)伺服閥性能檢測(cè)及設(shè)備維護(hù)需要，設(shè)計(jì)了某型飛機(jī)電液伺服閥檢測(cè)系統(tǒng)。

1 檢測(cè)內(nèi)容

某型民用飛機(jī)使用的電液伺服閥性能指標(biāo)主要包括:低壓密封性、力矩馬達(dá)線圈電阻、電磁活門(mén)線圈電阻、絕緣電阻、內(nèi)漏、死區(qū)、松剎電流、滯環(huán)、分辨率、供油壓力死區(qū)、回油壓力死區(qū)、控制壓力穩(wěn)定性、安全活門(mén)開(kāi)啟壓力、安全活門(mén)關(guān)閉壓力的測(cè)試。

2 系統(tǒng)組成及原理

某型飛機(jī)電液伺服閥檢測(cè)系統(tǒng)外形如圖1所示，系統(tǒng)由動(dòng)力部分、測(cè)試及控制部分、液壓管路、連接電纜等組成。其中，動(dòng)力部分由液壓系統(tǒng)和配電系統(tǒng)組成，動(dòng)力部分單獨(dú)放置于可隔音的密閉空間，有效地減小了工作噪聲。該檢測(cè)設(shè)施將動(dòng)力部分、測(cè)試及控制部分集成在一輛可移動(dòng)的設(shè)備架上，按功能分區(qū)域設(shè)置，并配備保護(hù)蓋板和相關(guān)減振設(shè)施，保證外觀統(tǒng)一。

圖1 系統(tǒng)外形圖

2.1 動(dòng)力部分

某型飛機(jī)電液伺服閥檢測(cè)系統(tǒng)的液壓原理如圖2所示，液壓系統(tǒng)包括液壓泵站部分和測(cè)試臺(tái)。測(cè)試臺(tái)包括主油路分配閥塊、橋路加載閥塊和測(cè)試面板。測(cè)試面板由測(cè)試用快速連接接口、壓力調(diào)節(jié)手柄、數(shù)顯表、觸摸屏、控制按鈕、指示燈、調(diào)節(jié)用電位器、傳感器接口、電源接口、信號(hào)輸出接口所組成。

液壓泵站部分采用ABB 電機(jī)與PARKER 恒壓力變流量柱塞泵組合，作為檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，通過(guò)交流變頻電機(jī)調(diào)節(jié)柱塞泵組實(shí)現(xiàn)最大工作壓力32 MPa，最大流量60 L/min。依據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)功率需求調(diào)節(jié)工作壓力和流量。為盡量降低系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)，在泵組出口安裝蓄能器。系統(tǒng)供油通過(guò)蓄能器后進(jìn)入安全閥塊，在安全閥塊上設(shè)置單向閥，在進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)及清洗過(guò)濾器期間，發(fā)生油液反向流動(dòng)，在安全閥塊上設(shè)置手動(dòng)溢流閥，可根據(jù)需要，調(diào)定系統(tǒng)測(cè)試時(shí)需要的最大安全壓力;在安全閥塊出口到測(cè)試臺(tái)的管路中間安裝流量傳感器，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)流量，系統(tǒng)供油通過(guò)高精度過(guò)濾器，進(jìn)入測(cè)試臺(tái)。

圖2 伺服閥檢測(cè)系統(tǒng)液壓原理圖

主油路分配閥塊上安裝相應(yīng)的換向閥、比例溢流加載閥和比例流量控制閥，為被測(cè)伺服閥提供測(cè)試所需的壓力和流量。由液壓泵站部分供來(lái)的油液進(jìn)入主油路分配閥塊，首先進(jìn)入比例流量閥和比例溢流閥，再進(jìn)入方向控制閥，然后將油液供至供油A 口或供油B 口(選擇所需端口)，并在此閥塊上安裝了壓力傳感器用于測(cè)試系統(tǒng)壓力。

橋路加載閥塊上安裝溢流閥和單向閥，用于向被測(cè)伺服閥加載。通過(guò)連接測(cè)試臺(tái)前面板供油A 口或供油B 口接被測(cè)伺服閥進(jìn)口，被測(cè)伺服閥出口選擇橋路加載A 口(或橋路加載B 口)，橋路回油連接回油口，使用前面板“橋路壓力調(diào)節(jié)”手柄可調(diào)節(jié)被測(cè)伺服閥所需的背壓壓力。

配電系統(tǒng)是電氣部分的動(dòng)力源，為供油泵組、控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)供電，保障系統(tǒng)各個(gè)部分正常穩(wěn)定地運(yùn)行。配電系統(tǒng)包括電動(dòng)上閘線路，供油泵組控制線路，冷卻控制線路，電壓、電流顯示線路等。

2.2 測(cè)試及控制部分

測(cè)試系統(tǒng)主要包括工控機(jī)、模塊化傳感器供電電源和電磁閥供電電源、測(cè)試臺(tái)電源和各種電氣測(cè)試接口。該部分采用虛擬儀器開(kāi)發(fā)技術(shù)，將分離式設(shè)備經(jīng)過(guò)軟件開(kāi)發(fā)手段和特定的硬件環(huán)境，通過(guò)測(cè)試軟件系統(tǒng)和硬件的配套連接，將引入的干擾降低到最小;并通過(guò)軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理模塊中的數(shù)據(jù)濾波功能，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行再次數(shù)值濾波，使信號(hào)能夠達(dá)到數(shù)字測(cè)量的要求，進(jìn)而滿足電液伺服閥的測(cè)試要求;測(cè)試后自動(dòng)生成報(bào)表，產(chǎn)生測(cè)試所需要的各種電信號(hào)和邏輯功能，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的各種傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，實(shí)現(xiàn)阻抗變換、濾波等功能。

控制系統(tǒng)模塊包括安裝繼電器、電壓電流傳感器和系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量采集板等器件，實(shí)現(xiàn)控制泵組啟停、開(kāi)關(guān)量控制、開(kāi)關(guān)量采集等功能;一塊比例流量控制板用于控制比例流量閥完成系統(tǒng)流量調(diào)節(jié);兩塊比例壓力控制板分別用于控制比例壓力調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)和比例加載壓力調(diào)節(jié)。

3 電液伺服閥特性測(cè)試

電液伺服閥的動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)采用同一試驗(yàn)臺(tái)。在測(cè)試伺服閥空載流量特性、壓力流量特性、壓力增壓特性、內(nèi)泄漏特性等靜態(tài)特性時(shí)，系統(tǒng)供油B 口連接電液伺服閥進(jìn)油口，進(jìn)口連接“40 MPa 壓力傳感器”，用信號(hào)電纜分別與“40 MPa 壓力傳感器”接口連接;電液伺服閥的左右剎車(chē)腔接口接壓力傳感器組件，用信號(hào)電纜分別與“25 MPa 壓力傳感器”接口連接;電液伺服閥回油口連接流量傳感器，流量傳感器連接系統(tǒng)回油口，電液伺服閥回油口連接“4 MPa 壓力傳感器”，用信號(hào)電纜與“4 MPa 壓力傳感器”接口連接，用信號(hào)電纜與流量傳感器接口連接。如果測(cè)試伺服閥頻率特性、階躍響應(yīng)等動(dòng)態(tài)特性時(shí)，被測(cè)伺服閥左右剎車(chē)腔接口可連接一個(gè)帶速度傳感器和位移傳感器的油缸。由獨(dú)立的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生掃頻正弦信號(hào)，經(jīng)放大之后，輸入到伺服放大器，使動(dòng)態(tài)缸產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，根據(jù)安裝在動(dòng)態(tài)缸上的速度傳感器，可以求出被試伺服閥的輸出流量。而安裝在另一端的位移傳感器可用于防止動(dòng)態(tài)缸偏離中心位置［3-4］。

4 結(jié)束語(yǔ)

該檢測(cè)系統(tǒng)將機(jī)電液一體化技術(shù)相結(jié)合，引進(jìn)虛擬儀器技術(shù)，采用模塊化、集成化設(shè)計(jì)理念，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于搬運(yùn)、調(diào)試和維修。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集及處理、報(bào)表和曲線繪制，提高了檢測(cè)效率和精度。

［1］《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).液壓傳動(dòng)與控制［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［2］任再青，楊安元，王緒奇，等.某型飛機(jī)剎車(chē)伺服閥性能測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2012，40(20):135-135.

［3］逯九利，馬建峰，梁波，等.伺服閥試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)的研制應(yīng)用［J］.液壓與氣動(dòng)，2012(10):62-65.

［4］李葉妮，林少芬，陳水宣，等.基于LabVIEW 的液壓伺服測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)，2012，26(8):31-35.