某型飞机电液伺服阀检测系统设计

张婷，李大伟

(中航飞机西安飞机分公司，陕西西安710089)

电液伺服阀是液压伺服控制系统的核心和关键，它能将微弱的电气输入信号转换成大功率的液压能输出。它具有控制精度高和放大倍数大等优点，在液压控制系统中得到广泛的应用。电液伺服阀的类型和结构形式虽然很多，但都是由电气-机械转换装置、液压放大器和反馈装置三大部分组成［1］。某型民用飞机中使用的电液伺服阀是电子防滑刹车系统的重要元件，主要功能是接受防滑控制系统的电信号以调节机轮的刹车压力，保证机轮可靠刹车，防止机轮打滑和抱死。该电液伺服阀性能的优劣、可靠性高低直接影响刹车效果和飞行安全。因此，在维修工作中，必须对该伺服阀进行定期检查以确保其正常工作［2］。根据飞机修理厂和总装厂对伺服阀性能检测及设备维护需要，设计了某型飞机电液伺服阀检测系统。

1 检测内容

某型民用飞机使用的电液伺服阀性能指标主要包括:低压密封性、力矩马达线圈电阻、电磁活门线圈电阻、绝缘电阻、内漏、死区、松刹电流、滞环、分辨率、供油压力死区、回油压力死区、控制压力稳定性、安全活门开启压力、安全活门关闭压力的测试。

2 系统组成及原理

某型飞机电液伺服阀检测系统外形如图1所示，系统由动力部分、测试及控制部分、液压管路、连接电缆等组成。其中，动力部分由液压系统和配电系统组成，动力部分单独放置于可隔音的密闭空间，有效地减小了工作噪声。该检测设施将动力部分、测试及控制部分集成在一辆可移动的设备架上，按功能分区域设置，并配备保护盖板和相关减振设施，保证外观统一。

图1 系统外形图

2.1 动力部分

某型飞机电液伺服阀检测系统的液压原理如图2所示，液压系统包括液压泵站部分和测试台。测试台包括主油路分配阀块、桥路加载阀块和测试面板。测试面板由测试用快速连接接口、压力调节手柄、数显表、触摸屏、控制按钮、指示灯、调节用电位器、传感器接口、电源接口、信号输出接口所组成。

液压泵站部分采用ABB 电机与PARKER 恒压力变流量柱塞泵组合，作为检测系统的动力源，通过交流变频电机调节柱塞泵组实现最大工作压力32 MPa，最大流量60 L/min。依据检测系统功率需求调节工作压力和流量。为尽量降低系统的压力脉动，在泵组出口安装蓄能器。系统供油通过蓄能器后进入安全阀块，在安全阀块上设置单向阀，在进行系统维护及清洗过滤器期间，发生油液反向流动，在安全阀块上设置手动溢流阀，可根据需要，调定系统测试时需要的最大安全压力;在安全阀块出口到测试台的管路中间安装流量传感器，实时采集系统流量，系统供油通过高精度过滤器，进入测试台。

图2 伺服阀检测系统液压原理图

主油路分配阀块上安装相应的换向阀、比例溢流加载阀和比例流量控制阀，为被测伺服阀提供测试所需的压力和流量。由液压泵站部分供来的油液进入主油路分配阀块，首先进入比例流量阀和比例溢流阀，再进入方向控制阀，然后将油液供至供油A 口或供油B 口(选择所需端口)，并在此阀块上安装了压力传感器用于测试系统压力。

桥路加载阀块上安装溢流阀和单向阀，用于向被测伺服阀加载。通过连接测试台前面板供油A 口或供油B 口接被测伺服阀进口，被测伺服阀出口选择桥路加载A 口(或桥路加载B 口)，桥路回油连接回油口，使用前面板“桥路压力调节”手柄可调节被测伺服阀所需的背压压力。

配电系统是电气部分的动力源，为供油泵组、控制系统及冷却系统供电，保障系统各个部分正常稳定地运行。配电系统包括电动上闸线路，供油泵组控制线路，冷却控制线路，电压、电流显示线路等。

2.2 测试及控制部分

测试系统主要包括工控机、模块化传感器供电电源和电磁阀供电电源、测试台电源和各种电气测试接口。该部分采用虚拟仪器开发技术，将分离式设备经过软件开发手段和特定的硬件环境，通过测试软件系统和硬件的配套连接，将引入的干扰降低到最小;并通过软件系统中数据处理模块中的数据滤波功能，对采集的信号进行再次数值滤波，使信号能够达到数字测量的要求，进而满足电液伺服阀的测试要求;测试后自动生成报表，产生测试所需要的各种电信号和逻辑功能，对测试系统的各种传感器信号进行调理，实现阻抗变换、滤波等功能。

控制系统模块包括安装继电器、电压电流传感器和系统开关量采集板等器件，实现控制泵组启停、开关量控制、开关量采集等功能;一块比例流量控制板用于控制比例流量阀完成系统流量调节;两块比例压力控制板分别用于控制比例压力调节阀实现系统压力调节和比例加载压力调节。

3 电液伺服阀特性测试

电液伺服阀的动静态实验采用同一试验台。在测试伺服阀空载流量特性、压力流量特性、压力增压特性、内泄漏特性等静态特性时，系统供油B 口连接电液伺服阀进油口，进口连接“40 MPa 压力传感器”，用信号电缆分别与“40 MPa 压力传感器”接口连接;电液伺服阀的左右刹车腔接口接压力传感器组件，用信号电缆分别与“25 MPa 压力传感器”接口连接;电液伺服阀回油口连接流量传感器，流量传感器连接系统回油口，电液伺服阀回油口连接“4 MPa 压力传感器”，用信号电缆与“4 MPa 压力传感器”接口连接，用信号电缆与流量传感器接口连接。如果测试伺服阀频率特性、阶跃响应等动态特性时，被测伺服阀左右刹车腔接口可连接一个带速度传感器和位移传感器的油缸。由独立的信号发生器产生扫频正弦信号，经放大之后，输入到伺服放大器，使动态缸产生运动，根据安装在动态缸上的速度传感器，可以求出被试伺服阀的输出流量。而安装在另一端的位移传感器可用于防止动态缸偏离中心位置［3-4］。

4 结束语

该检测系统将机电液一体化技术相结合，引进虚拟仪器技术，采用模块化、集成化设计理念，使得系统结构简单，易于搬运、调试和维修。通过计算机辅助测试，实现了数据的采集及处理、报表和曲线绘制，提高了检测效率和精度。

［1］《机械设计手册》编委会.液压传动与控制［M］.北京:机械工业出版社，2007.

［2］任再青，杨安元，王绪奇，等.某型飞机刹车伺服阀性能测试装置的设计［J］.机床与液压，2012，40(20):135-135.

［3］逯九利，马建峰，梁波，等.伺服阀试验台计算机辅助测试系统的研制应用［J］.液压与气动，2012(10):62-65.

［4］李叶妮，林少芬，陈水宣，等.基于LabVIEW 的液压伺服测控系统开发［J］.重庆理工大学学报:自然科学，2012，26(8):31-35.