某型飞机发动机加力试验器液压系统设计制造

赵方

摘 要：本设备是某型飞机发动机喷口随动系统试验专用设备，完全模拟发动机工作状态设计，其液压原理相同，是专门对某型飞机发动机喷口收放、工作位置、管路耐压等参数进行试验的。该试验器功能需同时满足试验工艺多项试验要求；试验器硬件配备需满足PLC自动控制要求；试验工作压力范围为18-37MPa，液压元件及管路计算选取时，要求设备运行可靠性高。根据实际需求，将液压密封试验系统与液压试验系统独立分开，可分别进行试验。

关键词：柱塞泵；活塞杆；YDF-13电磁阀；蓄能器；行程差；油温

中图分类号：TP271.31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）19-0077-02

飞机发动机修理是一项严谨的工程，各项性能参数都必须经过多次严格谨慎的试验，不能有一丝差错，其中发动机可调喷口组件液压性能试验和某部件液压密封试验是一项重要参数，根据修理工艺要求，试验时，发动机可调喷口直径、全加力直径与系统压力值呈现一定对应关系，同时作动筒活塞杆同步行程差不得超过一定值。某部件密封试验时压力最高为37MPa。

1 某型加力试验器结构组成

某型加力试验器按照功能划分为加力可调喷口组件的液压性能试验系统和某部件液压密封试验系统。以结构来划分，分为液压系统和控制系统，液压系统由电机泵总成、油冷机、蓄能器、打压系统、传感器、压力过滤器、电磁阀和溢流阀等液压原件组成。控制部分是该设备的“大脑”，保证各系统和执行原件按要求动作，完成任务。

2 外观设计

该设备集某型发动机加力可调喷口液压性能试验和某部件液压密封试验于一体，实现了设备多功能、集中化的设计理念。如图1所示。

3 液压系统设计

根据液压性能试验工艺要求，系统最低压力值为18MPa，最高压力值为21MPa，且要求压力值能够在18-21MPa之间平稳、连续可调控制，工艺要求系统液压油工作温度为60-80℃之间。而密封试验工艺要求试验压力值分别为24MPa和37MPa。综上要求，结合实际情况，将两系统整合为一台试验器，原理图如图2。

4 关键部件的选定

4.1 电机泵的选取

（1）确定液压泵的最大工作压力Pp：

Pp≥P1+∑△P=21+0.5=21.5MPa

注：∑△P—初步计算：管路简单、流速不大，取值为0.5MPa；P1—试验系统最大工作压力为21MPa。

（2）液压泵的流量Qp：

QP≥=0.19×10-3m3/s

注：K—系统泄漏系数，一般取K=1.2

Tt—液压设备工作周期（5s）

Vi—每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量m3（0.8×10-3）

z—液压缸个数为1

（3）选择液压泵的规格：所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%-60%。

（4）确定液压泵的驱动功率：

P===6.8Kw

注：Pp—液压泵的最大工作压力为21.5×106Pa。

Qp—液压泵的流量0.19×10-3m3/s。

ηp-液压泵的总效率，叶片泵的总效率为0.6-0.75

综上计算，结合实际情况，选取意大利萨姆电机泵总成一套（电机YB2-160M-6 B35 7.5KW柱塞泵H1020CFP1S×（M））。萨姆柱塞泵采用双柱塞结构，压力脉动小，宝石球寿命长，进口宝石柱塞和宝石球，确保流量精确，且具有耐压高、效率高、传输功率大、转速范围宽、寿命长等优点。

4.2 恒温机的选定

经过计算，液压系统发热功率远高于系统散热功率，短时间内，油温就会升高。液压油温度长时间过高会导致油品变稀，造成油的粘度下降，从而变质凝结。变质以后润滑效果减弱，导致液压缸和活塞杆加速磨损，造成不可估量的损失，同时油温过高，会使液压系统的密封件容易损坏，密封件长时间在高温下工作，容易碳化，造成密封件漏油。根据工艺要求油液温度应稳定在60℃-80℃之间，因此需另设恒温机，经过计算，选定DT-6W双机一体恒温机，它采用微电脑触摸式控制面板，摩擦式离心泵，具有操作方便，加温快，温度稳定，可靠性高等优点。

4.3 蓄能器的选择

柱塞泵的脉动流量会引起整个系统压力脉动，导致活塞杆运动速度不均匀，产生爬行或振动，影响喷口收放动作，甚至柱塞泵突然停车时，也会使管路内的液体流动发生急剧变化，产生油击，虽然有安全阀，但在高压系统中，容易造成仪表、元件和密封装置发生故障，甚至损坏，引发事故。

所以从功能性和安全性角度考虑，在泵的出口处，并联一个蓄能器，一方面用来吸收泵的脉动流量和压力，另一方面用来吸收和缓和泵的突然停车以及执行原件紧急制动所带来的冲击。

蓄能器有效工作容积为：

△V=∑AiliK-Qpt=0.001m3

注：A—液压缸有效作用面积0.66×10-2m2

L—液压缸行程0.168m

K—油液损失系数，一般取K=1.2

QP—液压泵流量0.024m3/s

结合实际需要，选取蓄能器型号为NXQ-A-10/31.5-L-Y（图3）。

5 结语

本设备集PLC与液压技术为一体，满足了某型飞机发动机修理工艺的要求，液压系统设计结构简单，可靠性强，稳定了动力源所带来的脉动流量和脉动压力，实现了系统压力在18-21MPa之间平稳、连续可调控制，同时还能够控制液压油温在60℃-80℃之间。

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