李穎，楊健，鄒炳燕，陳寬

(天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350)

飛機剎車組件液壓試驗臺設(shè)計

李穎，楊健，鄒炳燕，陳寬

(天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350)

飛機剎車組件是飛機制動系統(tǒng)中的一個重要部件。針對其性能測試要求，設(shè)計了測試飛機剎車組件性能的液壓試驗臺。該試驗臺可以對飛機剎車組件進行排氣功能、高壓保壓功能、往復(fù)試驗功能、低壓保壓功能、測間隙功能、微壓保壓功能等性能進行測試。為了滿足被測試壓力范圍極為寬泛和液壓閥切換的可靠性要求，采取了3套獨立的供油系統(tǒng)。針對具體的測試環(huán)境和性能要求，在設(shè)計上重點解決了幾個關(guān)鍵問題。結(jié)果表明，該試驗臺能夠滿足測試要求。

飛機剎車組件;測試;液壓試驗臺

飛機剎車組件是飛機制動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是飛機制動系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵部件，其性能和工作狀態(tài)直接關(guān)系到飛機起降過程的安全性。飛機剎車組件與其他設(shè)備主要區(qū)別之一是:不能等它出現(xiàn)故障時才進行檢修，而是需要根據(jù)操作和使用規(guī)程，定期對飛機剎車組件的性能和工作狀態(tài)進行檢測。這種檢測是離線檢測，也就是將飛機剎車組件從飛機上拆卸下來，在機場的檢修車間對其進行檢測。飛機剎車組件試驗臺即是用來對飛機剎車組件的性能和工作狀態(tài)進行檢測的一種裝置。該試驗臺一方面要模擬飛機剎車組件在飛機中的使用環(huán)境，另一方面要便于操作人員對飛機剎車組件進行監(jiān)測和調(diào)整。

1 飛機剎車組件試驗臺的功能

根據(jù)飛機剎車組件的性能檢測工藝要求，飛機剎車組件試驗臺需要完成飛機剎車組件在各種規(guī)定壓力下的密封性試驗、規(guī)定壓力下的動作間隙測量試驗、規(guī)定壓力下的往復(fù)動作試驗等。飛機剎車組件的核心部件是一組液壓缸，其性能檢測功能主要體現(xiàn)在液壓系統(tǒng)上，因此飛機剎車組件試驗臺的主體部分是一套液壓系統(tǒng)。

飛機剎車組件液壓試驗臺具體需要實現(xiàn)以下功能:

(1)排氣功能

飛機剎車組件從飛機上拆卸下來后，空氣會進入其中，當(dāng)打開飛機剎車組件上的排氣螺塞時，液壓系統(tǒng)能夠提供0.89 MPa的壓力 (對于不同型號的飛機剎車組件，此值可能有所不同)，飛機剎車組件在此壓力下進行排氣工作。

(2)高壓保壓功能

在此功能下，液壓系統(tǒng)要為飛機剎車組件提供20.9 MPa(對于不同型號的飛機剎車組件，此值可能有所不同)的壓力，在此壓力下，切斷液壓系統(tǒng)的油源，保壓5 min，由操作人員觀察飛機剎車組件是否有泄漏。

(3)往復(fù)試驗功能

飛機剎車組件中有若干個單作用的活塞液壓缸，加壓時，飛機剎車組件處于解除制動狀態(tài)，卸壓時，飛機剎車組件的摩擦片在單作用液壓缸復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，恢復(fù)制動狀態(tài)。在此功能下，液壓系統(tǒng)要為飛機剎車組件提供8.9 MPa(對于不同型號的飛機剎車組件，此值可能有所不同)的壓力，在此壓力下，設(shè)定一個往復(fù)運動周期 (一般為15 s左右)，一個周期內(nèi)，加壓和卸壓時間各一半左右，比方說加壓8 s，則卸壓7 s，由操作人員觀察是否有卡住或其他不良運動跡象，觀察往復(fù)運動過程中是否有泄漏的現(xiàn)象。

(4)低壓保壓功能

在此功能下，液壓系統(tǒng)要為飛機剎車組件提供0.89 MPa(對于不同型號的飛機剎車組件，此值可能有所不同)的壓力，在此壓力下，切斷液壓系統(tǒng)的油源，保壓5 min，由操作人員觀察飛機剎車組件是否有泄漏。

(5)測間隙功能

飛機剎車組件中有若干組彈性摩擦片，各組摩擦片之間應(yīng)該存在一個合理的間隙。在此功能下，液壓系統(tǒng)要為飛機剎車組件提供0.89 MPa(對于不同型號的飛機剎車組件，此值可能有所不同)的壓力，在此壓力下，由操作人員利用測間隙的專用工具檢測各組摩擦片之間的間隙是否合理。

(6)微壓保壓功能

在此功能下，液壓系統(tǒng)要為飛機剎車組件提供0.034 MPa(對于不同型號的飛機剎車組件，此值可能有所不同)的壓力，在此壓力下，切斷液壓系統(tǒng)的油源，保壓5 min，由操作人員觀察飛機剎車組件是否有泄漏。

2 飛機剎車組件液壓試驗臺的構(gòu)成及其工作原理

為了實現(xiàn)飛機剎車組件的各項測試功能，設(shè)計飛機剎車組件液壓控制系統(tǒng)原理如圖1所示。以實現(xiàn)的功能和為飛機剎車組件提供的壓力高低劃分，該系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)組成:低壓、中壓和高壓子系統(tǒng);微壓子系統(tǒng);控制油路和保壓裝置子系統(tǒng);壓力檢測單元。這4個子系統(tǒng)既相互獨立，又相互關(guān)聯(lián)，前3個子系統(tǒng)各由1個液壓泵提供能源，互不干涉。

圖1 液壓系統(tǒng)工作原理圖

(1)低壓、中壓和高壓子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)需要為飛機剎車組件提供0.89、8.9、20.9 MPa 3個壓力等級，以滿足排氣、高壓保壓、往復(fù)試驗、低壓保壓、測間隙等性能測試的要求。

該子系統(tǒng)由吸油濾油器27、液壓泵28、聯(lián)軸器29、電動機30、電磁換向閥31、精密節(jié)流閥32、比例溢流閥17、壓力表開關(guān)15、壓力表16等元器件組成。電動機30通過聯(lián)軸器29和液壓泵28組合在一起，是該子系統(tǒng)的能源所在;比例溢流閥17根據(jù)系統(tǒng)的測試功能要求，接受控制器的電信號，用于設(shè)定液壓系統(tǒng)的工作壓力 (此系統(tǒng)中為2～25 MPa)，因此8.9和20.9 MPa兩個壓力等級由比例溢流閥17實現(xiàn);吸油濾油器27在系統(tǒng)中對液壓油進行過濾，保證液壓油的清潔，使整個系統(tǒng)工作可靠;精密節(jié)流閥32實現(xiàn)0.89MPa的壓力等級，當(dāng)4DT處于失電狀態(tài)、電磁換向閥31不通時，該子系統(tǒng)的壓力由比例溢流閥17設(shè)定，當(dāng)4DT處于得電狀態(tài)、電磁換向閥31接通時，該子系統(tǒng)的壓力由精密節(jié)流閥32設(shè)定。之所以0.89 MPa的壓力等級沒有用比例溢流閥17設(shè)定，是因為比例溢流閥17的壓力設(shè)定范圍沒有那么寬，盡管比例溢流閥產(chǎn)品樣本中認為可以，但經(jīng)過試驗后發(fā)現(xiàn)比例溢流閥不能滿足需要的壓力設(shè)定范圍。

排氣試驗時，4DT得電，系統(tǒng)壓力由精密節(jié)流閥32設(shè)定，液壓泵28排出的液體經(jīng)過液控截止閥22 (此時截止閥21截止，截止閥22和23接通)到達被測試的飛機剎車組件26，然后由操作人員進行排氣操作。

高壓保壓試驗時，4DT失電，系統(tǒng)壓力由比例溢流閥17設(shè)定，液壓泵28排出的液體經(jīng)過液控截止閥22(此時截止閥21、23截止，截止閥22接通)到達被測試的飛機剎車組件26，延時一段時間 (此時間可以設(shè)定)后，截止閥21、22、23均斷開，被測試的飛機剎車組件26處于保壓狀態(tài)，通過高壓傳感器24檢測其性能是否符合要求。

往復(fù)試驗時，4DT失電，系統(tǒng)壓力由比例溢流閥17設(shè)定，液壓泵28排出的液體經(jīng)過液控截止閥22 (此時截止閥21、23截止，截止閥22接通)到達被測試的飛機剎車組件26，加壓和卸壓過程由比例溢流閥17輸入的電信號決定，當(dāng)給比例溢流閥17輸入零信號時，飛機剎車組件26處于卸壓狀態(tài)，當(dāng)給比例溢流閥17輸入相當(dāng)于8.9 MPa壓力的電信號時，飛機剎車組件26處于加壓狀態(tài)。

低壓保壓試驗時，4DT得電，系統(tǒng)壓力由精密節(jié)流閥32設(shè)定，液壓泵28排出的液體經(jīng)過液控截止閥22(此時截止閥21截止，截止閥22和23接通)到達被測試的飛機剎車組件26，延時一段時間 (此時間可以設(shè)定)后，截止閥21、22均斷開，23仍處于接通狀態(tài)，被測試的飛機剎車組件26處于保壓狀態(tài)，通過低壓傳感器25檢測其性能是否符合要求。

測間隙試驗時，4DT得電，系統(tǒng)壓力由精密節(jié)流閥32設(shè)定，液壓泵28排出的液體經(jīng)過液控截止閥22 (此時截止閥21截止，截止閥22和23接通)到達被測試的飛機剎車組件26，然后由操作人員進行間隙測量。

(2)微壓子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)需要為飛機剎車組件提供0.034 MPa的壓力等級，以滿足微壓保壓性能測試的要求。

該子系統(tǒng)由吸油濾油器1、液壓泵3、聯(lián)軸器4、電動機5、精密節(jié)流閥9、壓力表開關(guān)10、壓力表11等元器件組成。電動機5通過聯(lián)軸器4和液壓泵3組合在一起，是該子系統(tǒng)的能源所在;吸油濾油器1在系統(tǒng)中對液壓油進行過濾，保證液壓油的清潔，使整個系統(tǒng)工作可靠;精密節(jié)流閥9實現(xiàn)0.034 MPa的壓力等級。之所以單獨設(shè)立一個子系統(tǒng)來實現(xiàn)0.034 MPa的壓力等級，而沒有用比例溢流閥17來設(shè)定，原因與前相同，是因為比例溢流閥17的壓力設(shè)定范圍沒有那么寬。

微壓保壓時，截止閥21、23處于接通狀態(tài)，截止閥22處于截止?fàn)顟B(tài) (此時可以使比例溢流閥17處于卸荷狀態(tài)，也可以關(guān)掉液壓泵28)，液壓泵3排出的液體經(jīng)過液控截止閥21到達被測試的飛機剎車組件26，此時系統(tǒng)壓力由精密節(jié)流閥9設(shè)定為0.034 MPa，延時一段時間 (此時間可以設(shè)定)后，截止閥21、22均斷開，截止閥23處于仍處于接通狀態(tài)，被測試的飛機剎車組件26處于保壓狀態(tài)，通過低壓傳感器25檢測其性能是否符合要求。

(3)控制油路和保壓裝置子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的作用是為3個截止閥21、22、23提供其換向所需要的液體壓力，控制其是處于截止?fàn)顟B(tài)還是接通狀態(tài)。該子系統(tǒng)是一個獨立的液壓系統(tǒng)，之所以這樣設(shè)計，而沒有從低壓、中壓和高壓子系統(tǒng)中引出控制壓力，是為了可靠起見，避免油路間的互相干涉。

該子系統(tǒng)由吸油濾油器2、液壓泵6、聯(lián)軸器7、電動機8、壓力表開關(guān)12、壓力表13、溢流閥14、電磁換向閥18、19、20，截止閥21、22、23等元器件組成。電動機8通過聯(lián)軸器7和液壓泵6組合在一起，是該子系統(tǒng)的能源所在;吸油濾油器2在系統(tǒng)中對液壓油進行過濾，保證液壓油的清潔，使整個系統(tǒng)工作可靠;溢流閥14設(shè)定控制截止閥21、22、23換向所需要的壓力;電磁換向閥18控制截止閥21的換向，電磁換向閥19控制截止閥22的換向，電磁換向閥20控制截止閥23的換向;截止閥23的設(shè)置是為了保護低壓傳感器25，以免在飛機剎車組件處于高壓情況下對低壓傳感器造成破壞。

(4)壓力檢測單元

壓力檢測單元的作用是檢測整個液壓系統(tǒng)作用在飛機剎車組件上的液體壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，傳送至計算機控制系統(tǒng)，一方面該信號與計算機給定的壓力信號進行比較，與比例溢流閥17一起構(gòu)成壓力閉環(huán)系統(tǒng)，另一方面該信號被送至計算機，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，在顯示界面中將壓力傳感器采集到的壓力信號實時地顯示出來。

該系統(tǒng)中采用了高壓24和低壓25兩個傳感器，這是因為該系統(tǒng)中需要采集的壓力范圍太寬 (0.034～25 MPa)，只用一個壓力傳感器無法滿足要求。高壓傳感器24采集8.9～25 MPa的壓力，低壓傳感器25采集0.034～0.89 MPa的壓力。為了在飛機剎車組件處于高壓情況下對低壓傳感器25不造成破壞，設(shè)置了截止閥23，當(dāng)飛機剎車組件處于超過0.89 MPa壓力的情況下，截止閥23處于關(guān)閉狀態(tài)，飛機剎車組件的壓力只用高壓傳感器24采集;而當(dāng)飛機剎車組件處于不超過0.89 MPa壓力的情況下，盡管此時高壓傳感器24和低壓傳感器25都在采集信號，但計算機控制系統(tǒng)只讀取低壓傳感器25的數(shù)據(jù)，這些功能由控制程序來實現(xiàn)。

3 特殊問題及其解決方法

飛機航空藍油的腐蝕問題。飛機航空藍油對普通的橡膠腐蝕很嚴(yán)重。因此，在買來所有標(biāo)準(zhǔn)液壓元件之后，要把其中的原有密封用特殊定制的密封更換，這是一個很繁瑣、很仔細的工作，稍有不慎遺漏了，不僅會出現(xiàn)泄漏，更重要的是普通橡膠被腐蝕后，會變成粉末進入系統(tǒng)，造成堵塞，系統(tǒng)出現(xiàn)故障。因為飛機航空藍油對有機物和人體有害，在對試驗臺進行總體布局時，要便于操作人員對飛機剎車組件進行各種操作、便于操作人員對整個系統(tǒng)進行檢修，計算機控制系統(tǒng)要離開液壓系統(tǒng)和操作臺一段距離，因此整個系統(tǒng)采用了分體式設(shè)計。

無泄漏問題的解決。在對飛機剎車組件進行性能測試中，有3項試驗是對飛機剎車組件進行的3個壓力等級的保壓試驗。無論是哪一個等級的試驗，其保壓原理是一樣的，就是在對飛機剎車組件施加了所需壓力后，要關(guān)閉所有和飛機剎車組件相通的管路，并且要保證試驗臺自身無泄漏，只有壓力傳感器與相關(guān)的密封容腔相通，這樣才能通過采集密封容腔內(nèi)壓力的變化，判斷飛機剎車組件本身是否存在泄漏。針對該要求，設(shè)計了無泄漏的截止閥21、22、23。其基本原理就是采用軟密封代替一般元件中的金屬密封，其截止和接通的狀態(tài)切換由外部提供的液體壓力來實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

飛機剎車組件液壓試驗臺研制完成后，對實際的被測試件進行了測試，試驗臺性能良好，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測工藝所需要的各項壓力等級和動作要求，操作過程簡單，替代了進口設(shè)備，滿足了機場飛機檢修的要求。

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Design of the Hydraulic Experiment Table for Braking Components of the Airplane

LI Ying，YANG Jian，ZOU Bingyan，CHEN Kuan
(Tianjin Sino-German Vocational Technical College，Tianjin 300350，China)

Airplane brake component is an important part of airplane braking system.According to the performance testing requirements，the hydraulic experiment table for braking components of the airplane was designed.The experiment table could be used to test the performances of the airplane brake components about discharging air，high-pressure maintaining，reciprocating，low-pressure maintaining，measuring gap，micro-pressure maintaining，etc.To meet the broad pressure range requirements and the reliability of the hydraulic valve switching，three sets of independent oil supply system were used.For specific test environment and performance requirements，several key problems were solved in design.Results show that the system can meet the test requirements.

Airplane brake components;Test;Hydraulic system

TH137

B

1001－3881(2014)8－096－3

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.032

2013－03－20

李穎 (1968—)，女，本科，副教授，主要從事流體傳動及控制、機電一體化方面的教學(xué)和科研工作。E－mail: liyingzhongde@163.com。