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

引言

飛機(jī)液壓實(shí)驗(yàn)臺是用于測試飛機(jī)液壓附件性能的專用設(shè)備，也是航空機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)學(xué)員必須很好掌握和使用的重要設(shè)備。然而學(xué)校在添置該設(shè)備時(shí)，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(jī)液壓實(shí)驗(yàn)臺基本都是采用該飛機(jī)真實(shí)的液壓泵等附件制作而成，對應(yīng)的機(jī)型具體、測試內(nèi)容單一并且價(jià)格昂貴，學(xué)校無力購置多種液壓實(shí)驗(yàn)臺；二是企業(yè)的液壓實(shí)驗(yàn)臺使用的工作壓力都是該飛機(jī)真實(shí)的高壓，由專業(yè)人員操作，而學(xué)校的學(xué)生都是從零開始練習(xí)操作，安全問題很是讓人擔(dān)心；三是企業(yè)所用液壓實(shí)驗(yàn)臺為減小噪音，一般都是將泵站設(shè)在一個(gè)獨(dú)立的房間內(nèi)，而且實(shí)驗(yàn)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(xué)生觀察和學(xué)習(xí)液壓實(shí)驗(yàn)臺的構(gòu)造和工作原理。針對這些問題，吉林化工學(xué)院航空工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院研發(fā)了教學(xué)專用的飛機(jī)液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺，該實(shí)驗(yàn)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(dǎo)軟件，有效地解決了各種問題，滿足了教學(xué)需求。

1 方案設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)與指導(dǎo)思想

設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)、安全、適合于學(xué)生學(xué)習(xí)和對飛機(jī)液壓附件、管路和收放回路進(jìn)行測試的飛機(jī)液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(以下簡稱實(shí)驗(yàn)臺)，以保障航空機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)人才培養(yǎng)方案對教學(xué)設(shè)備的需求。

所開發(fā)的設(shè)備不必追求技術(shù)多先進(jìn)、功能多齊全，而求的是實(shí)用、夠用、經(jīng)濟(jì)、安全、便于學(xué)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(shí)驗(yàn)臺所用的液壓附件勻采用民品件，而且實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的綜合測試；

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

(3) 為使測試飛機(jī)電磁開關(guān)等附件方便，在實(shí)驗(yàn)臺上設(shè)置油缸1個(gè)，27 V直流電源1個(gè)，三位電門1個(gè)；

(4) 為使學(xué)生能方便地觀察實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺的前后面都開設(shè)兩個(gè)開門；

(5) 為使學(xué)生能快速掌握和使用實(shí)驗(yàn)臺，編寫該實(shí)驗(yàn)臺的操作指導(dǎo)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(qiáng)度測試 附件、膠管和回路等耐壓強(qiáng)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(jī)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(jī)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(wù)，通過分析和計(jì)算以及參考借鑒其它液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[1-6]，最后確定該實(shí)驗(yàn)臺的主要理論性能參數(shù)如下：

電動(dòng)機(jī)功率 4.0 kW

電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1500 r/min

電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)與制作

實(shí)驗(yàn)臺由液壓系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)臺本體和電氣部分組成。

2.1 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)臺的供壓可采用手搖泵8或電動(dòng)泵5兩種方式，手搖泵供壓更加安全、過程緩慢，以便于學(xué)生的觀察和理解，相比之下電動(dòng)泵供壓更加省力、便捷和快速；通過對卸荷閥9和遠(yuǎn)程溢流閥14的配合使用可以實(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)臺的左側(cè)裝1個(gè)油缸，油缸的兩油缸口設(shè)置在面板上，便于和被測件連接。實(shí)驗(yàn)臺的右側(cè)安裝1個(gè)手搖泵，反復(fù)壓動(dòng)能代替電動(dòng)泵供壓。

1.油箱 2.油濾 3.空氣過濾器 4.液位計(jì) 5.油泵 6.電動(dòng)機(jī) 7.手搖泵高壓溢流閥 8.手搖泵 9.遠(yuǎn)程卸荷閥 10.電動(dòng)油泵先導(dǎo)溢流閥 11.手搖油泵低壓溢流閥 12.總壓力表 13.電動(dòng)油泵單項(xiàng)活門 14.遠(yuǎn)程溢流閥 15.手搖泵高壓單項(xiàng)活門 16.手搖泵低壓單項(xiàng)活門 17.調(diào)速閥 18.流量計(jì) 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(shí)驗(yàn)臺本體

實(shí)驗(yàn)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(jī)和液壓系統(tǒng)的動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(shí)驗(yàn)平臺本體

3 測試應(yīng)用

以下通過幾個(gè)測試實(shí)例來介紹實(shí)驗(yàn)臺的應(yīng)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(dòng)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(gè)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(shí)針關(guān)緊遠(yuǎn)程溢流閥14。然后反復(fù)壓動(dòng)手搖泵8，使液壓逐步緩慢上升，每次壓動(dòng)手搖泵的同時(shí)注意觀察對應(yīng)的A口壓力表20(或B口壓力表21)的值，當(dāng)油缸開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)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(yuǎn)程溢流閥14逆時(shí)針?biāo)砷_，開啟電動(dòng)機(jī)6，然后再緩慢順時(shí)針調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程溢流閥14，使液壓逐步緩慢上升，當(dāng)油缸開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jī)起落架電磁開關(guān)的開啟壓力

某型飛機(jī)起落架電磁開關(guān)維修工藝中規(guī)定啟動(dòng)壓力應(yīng)小于60 kg/cm2,學(xué)生修好該件后需進(jìn)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(gè)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(gè)口，連接到操作面板A、B口上，開啟電動(dòng)機(jī)6，關(guān)閉卸荷閥9，將換向閥19手柄換到對應(yīng)的A位置或B位置,順時(shí)針調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程溢流閥14，觀察對應(yīng)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(dá)行程的終點(diǎn)后，拆下回油接頭并將回油接頭放到一個(gè)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(shí)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(jī)有起落架、減速板、襟翼等各種收放回路，學(xué)生對這些收放回路維修裝配后都需要進(jìn)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(yàn)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(jìn)行逐項(xiàng)測試。

圖3 飛機(jī)液壓綜合實(shí)驗(yàn)平臺測試減速板收放回路

4 指導(dǎo)軟件

為幫助學(xué)生快速學(xué)習(xí)和掌握該實(shí)驗(yàn)臺的組成、工作原理、使用和測試方法。針對該實(shí)驗(yàn)臺專門開發(fā)了操作指導(dǎo)軟件，其界面圖如圖4所示。界面的左下角有6個(gè)按鈕，單擊后可分別看到測性能、測強(qiáng)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(jī)液壓綜合實(shí)驗(yàn)平臺操作指導(dǎo)軟件

界面的下邊有一排按鈕，單擊后，分別顯示出實(shí)驗(yàn)臺的工作原理、各部分名稱、測試范圍、工作臺的性能指標(biāo)等。例如：單擊了左邊的第一個(gè)“工作原理”按鈕，則進(jìn)入圖5所示的工作原理動(dòng)畫界面。該動(dòng)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(dāng)單擊“電動(dòng)泵”下邊的“左”字按鈕，則動(dòng)畫播放當(dāng)手柄19扳到左邊時(shí)的工作過程，學(xué)生能看到此時(shí)電動(dòng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)、油路的流動(dòng)情況、閥和油缸的移動(dòng)等詳細(xì)工作過程。同理，當(dāng)單擊手搖泵部分的不同文字按鈕后，則動(dòng)畫進(jìn)入對應(yīng)的手搖泵工作過程播放。

圖5 飛機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺

5 結(jié)論

飛機(jī)液壓實(shí)驗(yàn)臺是航空機(jī)電設(shè)備維修專業(yè)學(xué)生對所修的飛機(jī)液壓附件和回路進(jìn)行測試所必須使用的設(shè)備。航空維修企業(yè)針對機(jī)型開發(fā)和使用的各種液壓實(shí)驗(yàn)臺因其價(jià)格、安全、測試單一等原因，學(xué)校很難購置。學(xué)校根據(jù)飛機(jī)教學(xué)對液壓附件及回路的測試需要，開發(fā)了教學(xué)專用的飛機(jī)液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺，通過采取各種有效措施控制了成本、保證了安全、實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用、方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)和使用。實(shí)踐證明：雖然航空教學(xué)設(shè)備稀缺，加之方方面面的困難使學(xué)校很難購置該類設(shè)備，但是只要教師結(jié)合實(shí)情、潛心研究，同樣能開發(fā)出適用的飛機(jī)教學(xué)設(shè)備。

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