教學專用飛機液壓綜合實驗臺的開發(fā)與應用

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(吉林化工學院 航空工程職業(yè)技術(shù)學院， 吉林 吉林 132102)

引言

飛機液壓實驗臺是用于測試飛機液壓附件性能的專用設備，也是航空機電設備維修專業(yè)學員必須很好掌握和使用的重要設備。然而學校在添置該設備時，卻被如下問題所困擾：一是航空維修企業(yè)所使用的某飛機液壓實驗臺基本都是采用該飛機真實的液壓泵等附件制作而成，對應的機型具體、測試內(nèi)容單一并且價格昂貴，學校無力購置多種液壓實驗臺；二是企業(yè)的液壓實驗臺使用的工作壓力都是該飛機真實的高壓，由專業(yè)人員操作，而學校的學生都是從零開始練習操作，安全問題很是讓人擔心；三是企業(yè)所用液壓實驗臺為減小噪音，一般都是將泵站設在一個獨立的房間內(nèi)，而且實驗臺的各種附件和管路都封閉在箱內(nèi)，不但體積大，也不便于學生觀察和學習液壓實驗臺的構(gòu)造和工作原理。針對這些問題，吉林化工學院航空工程職業(yè)技術(shù)學院研發(fā)了教學專用的飛機液壓綜合實驗臺，該實驗臺采用民品件，壓力調(diào)節(jié)范圍寬，配有手搖泵、油缸、配備操作指導軟件，有效地解決了各種問題，滿足了教學需求。

1 方案設計

1.1 設計目標與指導思想

設計一種經(jīng)濟、安全、適合于學生學習和對飛機液壓附件、管路和收放回路進行測試的飛機液壓綜合實驗臺(以下簡稱實驗臺)，以保障航空機電設備維修專業(yè)人才培養(yǎng)方案對教學設備的需求。

所開發(fā)的設備不必追求技術(shù)多先進、功能多齊全，而求的是實用、夠用、經(jīng)濟、安全、便于學生掌握和使用。

1.2 主要措施

經(jīng)綜合考慮采取如下措施：

(1) 為降低成本該實驗臺所用的液壓附件勻采用民品件，而且實現(xiàn)一機多用的綜合測試；

(2) 為使初學者操作安全和能觀察到壓力的漸變過程，在設備上添加一個手搖泵，可選擇電動泵和手動泵兩種供壓方式；

(3) 為使測試飛機電磁開關(guān)等附件方便，在實驗臺上設置油缸1個，27 V直流電源1個，三位電門1個；

(4) 為使學生能方便地觀察實驗臺的系統(tǒng)組成和連接等情形，在面板上配備該系統(tǒng)的原理圖，在實驗臺的前后面都開設兩個開門；

(5) 為使學生能快速掌握和使用實驗臺，編寫該實驗臺的操作指導軟件。

1.3 測試范圍

(1) 性能檢測 油缸、安全閥、換向閥等性能檢測；

(2) 強度測試 附件、膠管和回路等耐壓強度測試；

(3) 密封性檢測 油缸內(nèi)外滲漏、壓力閥和換向閥滲漏等檢測；

(4) 輸出流量檢測 油缸、飛機各部分收放回路等流量檢測；

(5) 測試壓力調(diào)節(jié)范圍；

(6) 測試飛機和各種收放回路。

1.4 主要性能參數(shù)

根據(jù)對所要測試的工作任務，通過分析和計算以及參考借鑒其它液壓綜合實驗臺的設計經(jīng)驗[1-6]，最后確定該實驗臺的主要理論性能參數(shù)如下：

電動機功率 4.0 kW

電動機額定轉(zhuǎn)速 1500 r/min

電動機電壓 380 V

允許流量調(diào)制范圍 0～14 L/min

允許壓力調(diào)制范圍 0～31.5 MPa

電動油泵排量 10 mL/r

手搖泵排量 低壓12.5 mL/次 高壓2.5 mL/次

2 實驗臺的設計與制作

實驗臺由液壓系統(tǒng)、實驗臺本體和電氣部分組成。

2.1 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)的設計原理圖如圖1所示。該實驗臺的供壓可采用手搖泵8或電動泵5兩種方式，手搖泵供壓更加安全、過程緩慢，以便于學生的觀察和理解，相比之下電動泵供壓更加省力、便捷和快速；通過對卸荷閥9和遠程溢流閥14的配合使用可以實現(xiàn)對壓力的調(diào)節(jié)；用調(diào)速閥17能控制流量；通過流量計18來顯示流量；通過A口和B口可連接被測工件；利用總壓力表12、A口壓力表20、B口壓力表21來分別指示各自的壓力值。以上各件都裝在液壓臺的控制面板上，如圖2所示(圖2中的序號與圖1一致)。實驗臺的左側(cè)裝1個油缸，油缸的兩油缸口設置在面板上，便于和被測件連接。實驗臺的右側(cè)安裝1個手搖泵，反復壓動能代替電動泵供壓。

1.油箱 2.油濾 3.空氣過濾器 4.液位計 5.油泵 6.電動機 7.手搖泵高壓溢流閥 8.手搖泵 9.遠程卸荷閥 10.電動油泵先導溢流閥 11.手搖油泵低壓溢流閥 12.總壓力表 13.電動油泵單項活門 14.遠程溢流閥 15.手搖泵高壓單項活門 16.手搖泵低壓單項活門 17.調(diào)速閥 18.流量計 19.三位四通換向閥 20.A口壓力表 21.B口壓力表 22.液壓油缸圖1 液壓系統(tǒng)

3.2 實驗臺本體

實驗臺本體部分由箱體和面板構(gòu)成。箱體的骨架由角鋼焊制，外表為鐵，箱體的內(nèi)部安裝電機和液壓系統(tǒng)的動力附件、輔助附件還有電氣部分。面板由鐵皮制成，上面安裝人機交換的控制附件和儀表、按鈕、指示燈，如圖2所示。

3.3 電氣部分

在箱體內(nèi)部的左側(cè)端面上，安裝電動機啟動電路的接觸器、熔斷器、斷路器、熱繼電器、直流電源等。在面板的上面裝有急停開關(guān)、各種信號燈、直流電源外接座、電磁開關(guān)的操縱開關(guān)等。

圖2 實驗平臺本體

3 測試應用

以下通過幾個測試實例來介紹實驗臺的應用。

3.1 最低開啟壓力測試

分別以測試油缸和起落架電磁開關(guān)的開啟壓力為例，介紹采用手搖泵和電動泵兩種供壓方式的測試方法。

(1) 測試油缸的開啟壓力

方法一：分別把被測油缸的兩個油口連接到操作面板的A口、B口上，根據(jù)油缸與面板的連接情況，把換向閥19手柄換到A位置(或B位置)，關(guān)閉卸荷閥9，順時針關(guān)緊遠程溢流閥14。然后反復壓動手搖泵8，使液壓逐步緩慢上升，每次壓動手搖泵的同時注意觀察對應的A口壓力表20(或B口壓力表21)的值，當油缸開始運動時，壓力表顯示的壓力值就是該油缸最低開啟壓力。

方法二：采用電動泵供壓的測試方法與上述的方法一基本一致，所不同的是：先將遠程溢流閥14逆時針松開，開啟電動機6，然后再緩慢順時針調(diào)節(jié)遠程溢流閥14，使液壓逐步緩慢上升，當油缸開始運動時，壓力表顯示的壓力就是該油缸的最低開啟壓力。

(2) 測試飛機起落架電磁開關(guān)的開啟壓力

某型飛機起落架電磁開關(guān)維修工藝中規(guī)定啟動壓力應小于60 kg/cm2,學生修好該件后需進行開啟壓力等方面的測試。該起落架電磁開關(guān)是三位四通電磁閥，4個接頭和電源的連接方法如圖2所示：來油接頭接到A口，回油接頭接到B口，放下和收上接頭接到油缸口，電磁開關(guān)所需的直流電由面板引出。油路和電路接好后，再將操縱電門撥到起落架放下位置。接下來的測試的方法與油缸的一樣。

3.2 內(nèi)外滲漏測試

(1) 內(nèi)滲漏

方法一：用手搖泵測試，略。

方法二：把油缸的油口或者工件的一個口，連接到操作面板A、B口上，開啟電動機6，關(guān)閉卸荷閥9，將換向閥19手柄換到對應的A位置或B位置,順時針調(diào)節(jié)遠程溢流閥14，觀察對應的壓力表20或21，調(diào)到油缸或者工件的額定壓力。在油缸活塞到達行程的終點后，拆下回油接頭并將回油接頭放到一個量杯內(nèi)，保壓5 min，觀察量杯的滲漏量。

(2) 外滲漏

測試方法與內(nèi)滲漏基本一樣，只是保壓時不拆卸回油管，從外部觀察滲漏情況。

3.3 收放回路測試

飛機有起落架、減速板、襟翼等各種收放回路，學生對這些收放回路維修裝配后都需要進行綜合性能的測試。圖3為減速板收放回路的測試連接情況：將減速板工作臺的高壓接頭、回油接頭分別與試驗臺的A口和B口相連，再接上電源，即可按照減速板收放回路工藝單的要求進行逐項測試。

圖3 飛機液壓綜合實驗平臺測試減速板收放回路

4 指導軟件

為幫助學生快速學習和掌握該實驗臺的組成、工作原理、使用和測試方法。針對該實驗臺專門開發(fā)了操作指導軟件，其界面圖如圖4所示。界面的左下角有6個按鈕，單擊后可分別看到測性能、測強度、測內(nèi)外滲漏、測壓力調(diào)節(jié)范圍、測流量、測回路的操作方法。

圖4 飛機液壓綜合實驗平臺操作指導軟件

界面的下邊有一排按鈕，單擊后，分別顯示出實驗臺的工作原理、各部分名稱、測試范圍、工作臺的性能指標等。例如：單擊了左邊的第一個“工作原理”按鈕，則進入圖5所示的工作原理動畫界面。該動畫下邊有控制播放條，播放條上邊的“中”、“左”、“右”表示三位四通換向閥19的手柄扳到中間、左邊、右邊不同位置，例如當單擊“電動泵”下邊的“左”字按鈕，則動畫播放當手柄19扳到左邊時的工作過程，學生能看到此時電動泵轉(zhuǎn)動、油路的流動情況、閥和油缸的移動等詳細工作過程。同理，當單擊手搖泵部分的不同文字按鈕后，則動畫進入對應的手搖泵工作過程播放。

圖5 飛機液壓系統(tǒng)實驗平臺

5 結(jié)論

飛機液壓實驗臺是航空機電設備維修專業(yè)學生對所修的飛機液壓附件和回路進行測試所必須使用的設備。航空維修企業(yè)針對機型開發(fā)和使用的各種液壓實驗臺因其價格、安全、測試單一等原因，學校很難購置。學校根據(jù)飛機教學對液壓附件及回路的測試需要，開發(fā)了教學專用的飛機液壓綜合實驗臺，通過采取各種有效措施控制了成本、保證了安全、實現(xiàn)了一機多用、方便了學生的學習和使用。實踐證明：雖然航空教學設備稀缺，加之方方面面的困難使學校很難購置該類設備，但是只要教師結(jié)合實情、潛心研究，同樣能開發(fā)出適用的飛機教學設備。

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