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        某型燃油電控調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究

        2019-07-18 11:11:50
        液壓與氣動(dòng) 2019年7期
        關(guān)鍵詞:回油油孔活門(mén)

        (中國(guó)航發(fā)西安動(dòng)力控制科技有限公司,陜西 西安 710077)

        引言

        某型發(fā)動(dòng)機(jī)是某型無(wú)人機(jī)的動(dòng)力裝置,采用全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控系統(tǒng))。該數(shù)控系統(tǒng)主要由燃油電控調(diào)節(jié)器、數(shù)字控制器、控制軟件和傳感器等組成,共同對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行控制,并保證發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行包線內(nèi)穩(wěn)定工作[1]。在廠內(nèi)調(diào)試和交付試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)該型燃油電控調(diào)節(jié)器在空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量檢查項(xiàng)上主要存在性能指標(biāo)調(diào)試?yán)щy和性能不穩(wěn)定這兩方面的問(wèn)題,無(wú)法滿(mǎn)足指標(biāo)要求。為了解決上述問(wèn)題,對(duì)該型燃油電控調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),尤其是提出了一種改進(jìn)的恒壓差的壓差回油裝置,提高了壓差活門(mén)的圓錐密封面與進(jìn)油孔的上沿口形成的活門(mén)結(jié)構(gòu)密封性能,減少了泄漏量,使燃油電控調(diào)節(jié)器空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量指標(biāo)符合要求,保證了燃油電控調(diào)節(jié)器流量性能穩(wěn)定性。另外,針對(duì)燃油電控調(diào)節(jié)器的殼體也進(jìn)行了局部改進(jìn),達(dá)到了結(jié)構(gòu)優(yōu)化要求。

        1 某型燃油電控調(diào)節(jié)器工作原理及問(wèn)題分析

        1.1 組成和功能

        該型燃油電控調(diào)節(jié)器與系統(tǒng)交聯(lián)關(guān)系框圖如圖1所示,燃油電控調(diào)節(jié)器是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成,具有以下功能:對(duì)供油進(jìn)行增壓后,向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室提供點(diǎn)火啟動(dòng)供油和主供油;根據(jù)數(shù)字控制器的指令對(duì)主供油進(jìn)行計(jì)量控制;具有正常停車(chē)功能;具有轉(zhuǎn)速和計(jì)量活門(mén)位置(LVDT)信號(hào)采集功能。

        圖1 某型燃油電控調(diào)節(jié)器與系統(tǒng)交聯(lián)關(guān)系框圖

        該型燃油電控調(diào)節(jié)器主要由齒輪泵、油濾、殼體、壓差回油裝置、計(jì)量活門(mén)、最小壓力活門(mén)、線位移傳感器、脈寬電磁閥、停車(chē)電磁鐵等組成。燃油電控調(diào)節(jié)器根據(jù)燃油數(shù)字控制器發(fā)出的控制指令,控制脈寬調(diào)制數(shù)字快速電磁閥來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)量活門(mén)開(kāi)度,從而向燃燒室提供相應(yīng)的計(jì)量燃油。通過(guò)線位移傳感器(LVDT)采集計(jì)量活門(mén)位移信號(hào)并反饋給燃油數(shù)字控制器,實(shí)現(xiàn)計(jì)量燃油的閉環(huán)控制。停車(chē)時(shí),電磁閥通電,壓差回油裝置彈簧腔燃油回低壓,同時(shí)最小壓力活門(mén)在彈簧力作用下關(guān)閉燃油出口,切斷向發(fā)動(dòng)機(jī)的供油,實(shí)現(xiàn)停車(chē)。壓差回油裝置感受計(jì)量活門(mén)前后壓差,當(dāng)壓差發(fā)生變化時(shí),通過(guò)壓差活門(mén)的移動(dòng)從而改變回油量,以保證計(jì)量活門(mén)前后的壓差恒定,燃油電控調(diào)節(jié)器工作原理框圖如圖2所示。

        圖2 某型燃油電控調(diào)節(jié)器工作原理框圖

        1.2 問(wèn)題分析

        1) 空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量達(dá)不到指標(biāo)要求的原因

        空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量指標(biāo)要求:在泵轉(zhuǎn)速為150~160 r/min,某型燃油電控調(diào)節(jié)器的進(jìn)口壓力為0.1 MPa時(shí),控制器發(fā)出空中起動(dòng)信號(hào),此時(shí)某型燃油電控調(diào)節(jié)器的出口流量應(yīng)不小于40 L/h。空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量性能指標(biāo)調(diào)試?yán)щy,也就是說(shuō)出口流量過(guò)小,不能滿(mǎn)足不小于40 L/h的要求??罩衅饎?dòng)點(diǎn)火條件下,泵正常的理論供油量為91.7 L/h,若內(nèi)部燃油損耗過(guò)大或有異常損耗,則出口燃油流量將不能滿(mǎn)足流量指標(biāo)要求。從結(jié)構(gòu)原理上分析,內(nèi)部可能產(chǎn)生異常燃油泄漏或損耗的部件有壓差回油裝置、計(jì)量活門(mén)、停車(chē)電磁閥和最小壓力活門(mén)。壓差回油裝置的密封形式為錐面線密封,該結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)、加工或裝配使用不當(dāng)都有可能降低密封性,從而產(chǎn)生額外的燃油泄漏。因而壓差活門(mén)可能會(huì)產(chǎn)生異常的燃油損耗。計(jì)量活門(mén)的結(jié)構(gòu)是參考成熟產(chǎn)品相似零組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的,其不會(huì)產(chǎn)生異常的燃油泄漏??刂破靼l(fā)出控制指令,調(diào)節(jié)計(jì)量活門(mén)控制腔的壓力,進(jìn)而調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)計(jì)量活門(mén)的燃油流量。因此在計(jì)量活門(mén)控制腔處有一正常流量的燃油損耗,其耗油量可按計(jì)量活門(mén)控制腔前的層板限制器的流量300 mL/min考慮。停車(chē)電磁閥用于停車(chē),正常情況下不工作,除閥的內(nèi)漏外無(wú)異常的燃油損耗。最小壓力活門(mén)是控制供給發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的最小油壓,其密封形式為錐面橡膠密封,密封效果好,不會(huì)產(chǎn)生異常的燃油損耗。因此,內(nèi)部產(chǎn)生異常燃油泄漏或損耗可能性最大的部件是壓差回油裝置。設(shè)壓差回油裝置異常的燃油損耗為Q壓差(L/h);計(jì)量活門(mén)控制腔正常的最大燃油損耗為300 mL/min(18 L/h);那么出口流量QG(L/h)為泵的理論流量減去壓差活門(mén)的異常燃油損耗和計(jì)量活門(mén)控制腔的正常燃油損耗:QG=91.7-18-Q壓差=73.7-Q壓差。

        2) 壓差回油裝置處異常的燃油損耗計(jì)算

        (1) 假設(shè)壓差活門(mén)與殼體孔之間有一個(gè)高度為X的間隙,由間隙X所損耗的燃油流量為Q壓差X:

        (1)

        式中,μ——流量系數(shù),煤油一般取0.7

        A——由間隙X所產(chǎn)生的環(huán)形流通面積,mm2

        Δp——壓差(泵后高壓與低壓之間的差值),

        MPa

        A=25.4×π×X×sin60°=69X

        p=0.28 ;Q壓差X=67A=4627X

        在理論上X應(yīng)為0,但在實(shí)際使用中,可能會(huì)由于零件上的毛刺、長(zhǎng)時(shí)間使用所產(chǎn)生的毛邊等以及燃油中的雜質(zhì)卡滯等均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)X值。若X=0.01 mm時(shí),Q壓差X=46 L/h,此時(shí)QG=73.7-Q壓差X=27.7 L/h。則出口流量不能滿(mǎn)足不小于40 L/h的要求。

        (2) 假設(shè)壓差活門(mén)與殼體孔密封邊不同心,偏心距為Y,那么由偏心Y所產(chǎn)生的間隙而損耗的燃油流量為Q壓差Y。

        若中心偏移量Y=0.06 mm,則間隙面積S=1.5 mm2;由式(1)計(jì)算得:Q壓差Y=100 L/h,此時(shí)QG=73.7-Q壓差Y=-26.3 L/h。則出口流量不能滿(mǎn)足不小于40 L/h的要求。

        通過(guò)上述分析、計(jì)算可知:影響空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量性能的主要因素是壓差活門(mén)的異?;赜土繐p耗。導(dǎo)致性能不穩(wěn)定的可能因素是壓差活門(mén)回油量的異常變化。

        3) 某型燃油電控調(diào)節(jié)器的原壓差回油裝置的結(jié)構(gòu)分析

        某型燃油電控調(diào)節(jié)器的原壓差回油裝置的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

        1.端蓋組件 2.壓差活門(mén)襯套 3.壓差活門(mén) 4.殼體 5.彈簧 6.密封圈圖3 原壓差回油裝置圖

        某型燃油電控調(diào)節(jié)器的原壓差回油裝置包括端蓋組件1、壓差活門(mén)襯套2、壓差活門(mén)3、殼體4、彈簧5和密封圈6。在殼體4的外圓柱面的上部有1個(gè)感壓孔1a,在殼體4的外圓柱面的下部有1個(gè)出油孔1b;端蓋組件1通過(guò)螺釘與殼體4連接;壓差活門(mén)襯套2為具有臺(tái)階軸外形的筒狀結(jié)構(gòu),壓差活門(mén)襯套2的上段筒位于殼體4內(nèi)孔的上段孔內(nèi),壓差活門(mén)襯套2的下段筒位于殼體4內(nèi)孔的下段孔內(nèi)并保持間隙配合,在壓差活門(mén)襯套2下段筒的外圓柱面上有1個(gè)環(huán)形的密封槽,密封圈6位于該環(huán)形密封槽內(nèi),在壓差活門(mén)襯套2的上部有沿圓周均布的徑向通油孔,使感壓孔1a與壓差活門(mén)襯套2的內(nèi)孔連通;壓差活門(mén)3為下端口封閉、上端口敞開(kāi)的圓筒,在壓差活門(mén)3的下端面與外圓柱面之間有1個(gè)圓錐密封面,壓差活門(mén)3位于壓差活門(mén)襯套2內(nèi)并保持間隙配合,彈簧5的下端頂住壓差活門(mén)3內(nèi)孔的孔底。壓差活門(mén)3的圓錐密封面與殼體4進(jìn)油孔的上沿口形成1個(gè)線密封結(jié)構(gòu)。其工作原理是:當(dāng)進(jìn)油孔的壓力p1與感壓孔1a的壓力p2之差大于等于閾值時(shí),壓差活門(mén)3的圓錐密封面與殼體4進(jìn)油孔的上沿口形成的線密封結(jié)構(gòu)處于打開(kāi)狀態(tài),進(jìn)油孔與出油孔1b連通;當(dāng)進(jìn)油孔的壓力p1與感壓孔1a的壓力p2之差小于閾值δ時(shí),壓差活門(mén)3的圓錐密封面與殼體4進(jìn)油孔的上沿口貼合,活門(mén)結(jié)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài),進(jìn)油孔與出油孔1b斷開(kāi);δ=0.2~0.3 MPa。

        其缺點(diǎn)是:該結(jié)構(gòu)的加工困難,加工精度低。壓差活門(mén)3的圓錐密封面與殼體4進(jìn)油孔的上沿口之間的同軸度的最大偏差達(dá)到了0.06 mm(單邊),導(dǎo)致壓差活門(mén)3的圓錐密封面與進(jìn)油孔的上沿口形成的結(jié)構(gòu)的密封性能差,泄漏量大。另外,壓差活門(mén)3的圓錐密封面與進(jìn)油孔的上沿口在運(yùn)動(dòng)中雖然可以自動(dòng)對(duì)心,但由于殼體4的材料為鋁,壓差活門(mén)3的材料為鋼,在泵后油壓脈動(dòng)的影響下,壓差活門(mén)3不停的沖擊進(jìn)油孔的上沿口,加之同軸度的偏差,這將進(jìn)一步破壞壓差活門(mén)3圓錐密封面與殼體4進(jìn)油孔的上沿口的密封性,進(jìn)一步加大泄漏量。上述問(wèn)題造成燃油電控調(diào)節(jié)器空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量指標(biāo)不符合要求,燃油電控調(diào)節(jié)器流量性能的穩(wěn)定性差。

        2 某型燃油電控調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)及靜差分析

        2.1 壓差回油裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

        壓差回油裝置燃油的異常損耗過(guò)大導(dǎo)致經(jīng)過(guò)計(jì)量活門(mén)的燃油流量過(guò)低,由理論計(jì)算可知,壓差活門(mén)與殼體之間有0.01 mm的間隙就會(huì)造成46 L/h的燃油損失;壓差活門(mén)與殼體孔之間的偏心為0.06 mm時(shí),會(huì)造成100 L/h的燃油損失。

        為保證壓差回油裝置處密封結(jié)構(gòu)的密封性,需從密封配偶零件的材料、裝配使用時(shí)的同軸度及零件的形狀誤差等方面進(jìn)行考慮。從材料考慮,將密封處密封配偶件材料統(tǒng)一,針對(duì)壓差活門(mén)材料為鋼,而殼體配合孔材料為鋁易磨損,在改進(jìn)中將密封配合孔材料改為鋼。從同軸度和間隙考慮,盡量減少活門(mén)錐面和密封配合孔的不同軸度,并盡量減少密封處密封配偶件的形狀誤差。提出一種改進(jìn)的恒壓差的壓差回油裝置如圖4所示,以便提高壓差活門(mén)的圓錐密封面與進(jìn)油孔的上沿口形成的錐面線密封結(jié)構(gòu)的密封性能,減少泄漏量,使燃油電控調(diào)節(jié)器空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量指標(biāo)符合要求,保證燃油電控調(diào)節(jié)器流量性能的穩(wěn)定性。

        1.端蓋組件 2.壓差活門(mén)襯套 3.壓差活門(mén) 4.殼體 5.彈簧 6.密封圈 7.轉(zhuǎn)接襯套圖4 改進(jìn)的壓差回油裝置圖

        某型燃油電控調(diào)節(jié)器的改進(jìn)壓差回油裝置包括端蓋組件1、壓差活門(mén)襯套2、壓差活門(mén)3、殼體4、彈簧5、密封圈6和轉(zhuǎn)接襯套7。其與原壓差回油裝置的區(qū)別在于:壓差活門(mén)襯套2的下端向下延長(zhǎng)出1個(gè)密封段2a,密封段2a的下部與殼體4進(jìn)油孔的內(nèi)徑間隙配合,壓差活門(mén)襯套2的內(nèi)孔是臺(tái)階孔,該臺(tái)階孔的下段孔的內(nèi)徑小于上段孔的內(nèi)徑,在密封段2a的上部有沿圓周均布徑向回油孔2b;在密封段2a的外圓柱面上、出油孔1b下方的位置有1個(gè)密封槽,密封圈6位于上述密封槽內(nèi);當(dāng)進(jìn)油孔的壓力p1與感壓孔1a的壓力p2之差大于等于閾值時(shí),壓差活門(mén)3的圓錐密封面與壓差活門(mén)襯套2的密封段2a下段孔的上沿口形成的錐面線密封結(jié)構(gòu)處于打開(kāi)狀態(tài),進(jìn)油孔與出油孔2b連通;當(dāng)進(jìn)油孔的壓力p1與感壓孔1a的壓力p2之差小于閾值δ時(shí),壓差活門(mén)3的圓錐密封面與壓差活門(mén)襯套2的密封段2a下段孔的上沿口貼合,錐面線密封結(jié)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài),進(jìn)油孔與出油孔1b斷開(kāi);δ=0.2~0.3 MPa。維持計(jì)量前后壓差值δ不變,即要補(bǔ)償壓差活門(mén)的受力面積,則在壓差活門(mén)3與壓差活門(mén)襯套2之間增加1個(gè)轉(zhuǎn)接襯套7。

        將壓差活門(mén)3的圓錐密封面與殼體4進(jìn)油孔的上沿口形成一個(gè)線密封結(jié)構(gòu)改為壓差活門(mén)3的圓錐密封與壓差活門(mén)襯套2的密封段2a下段孔的上沿口形成的錐面線密封結(jié)構(gòu),大大減小了加工難度,試驗(yàn)證明,按改進(jìn)后的結(jié)構(gòu),測(cè)試了壓差回油裝置的泄漏量,完全達(dá)到了使用要求。由于壓差活門(mén)襯套2和壓差活門(mén)3均采用鋼材制造,減小了因沖擊造成的活門(mén)座刃口的變形,防止了因變形導(dǎo)致的泄漏量增大。

        某型燃油電控調(diào)節(jié)器改進(jìn)的壓差回油裝置,通過(guò)零組件試驗(yàn)和產(chǎn)品的調(diào)試及交付試驗(yàn)驗(yàn)證,該改進(jìn)結(jié)構(gòu)不僅便于產(chǎn)品的性能調(diào)試(空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量指標(biāo)已調(diào)整到(50±3)L/h),還能提高附件流量性能的穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

        表1 壓差回油裝置改進(jìn)前后的對(duì)比

        2.2 壓差回油裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

        計(jì)量前后壓差為(0.25±0.05)MPa;最大回油量不大于2920 L/h;p泵后為0.59~0.98 MPa,p進(jìn)口為0.1~0.147 MPa。

        1) 流通面積計(jì)算

        泵的理論供油量QL的計(jì)算如下:

        (2)

        式中,QL——泵的理論供油量,L/h

        η——齒輪泵的容積效率0.92

        Qsj——齒輪泵的設(shè)計(jì)流量3791.22,L/h

        由式(2)計(jì)算QL=4120.89 L/h,最大回油量Qrmax=QL為出口流量,主要控制損耗流量=4120.89-1200-65.3=2855.59 L/h。

        由流量公式可得流經(jīng)壓差活門(mén)的最大回油面積為[2]:

        (3)

        式中,Armax——最大回油面積,mm2

        Qrxmax——最大回油量2855.59,L/h

        μ——流量系數(shù)0.62

        g——重力加速度9.8,m/s2

        γ——液體重度0.78,kg/L

        Δp回油——泵后壓力與進(jìn)口壓力之差,MPa

        Δp回油=p泵后-p進(jìn)口=0.833 MPa,計(jì)算得Armax=27.67841 mm2。

        2) 流通面積與活門(mén)位移的關(guān)系

        由圖5可知此壓差活門(mén)結(jié)構(gòu)為截錐通道類(lèi)型,則回油面積Ar為由直徑D1與D2組成圓臺(tái)的側(cè)面積[2-3]:

        (4)

        D2=D1+2×ysinα×cosα

        (5)

        式中,Ar——回油面積,mm2

        y——活門(mén)位移,mm

        α——錐閥半錐角,(°)

        D1——錐閥閥芯直徑,mm

        D2——錐閥座孔直徑,mm

        則由式(4)和式(5)聯(lián)合推導(dǎo)可得式(6):

        Ar=πD2ysinα-πy2(sinα)2cosα

        (6)

        假設(shè)D2=25.4 mm,α取60°,

        代入?yún)?shù)可得:

        Ar=69.2y-1.18y2

        (7)

        當(dāng)開(kāi)到最大回油面積Armax時(shí),可得活門(mén)最大位移ymax,令A(yù)r=Armax=27.67841 mm2,代入式(7),可得ymax=0.4 mm。

        圖5 截錐通道結(jié)構(gòu)圖

        由式(7)可得回油面積與活門(mén)位移的關(guān)系曲線如圖6所示。

        圖6 回油面積與活門(mén)位移的關(guān)系曲線圖

        由式(3)和式(7)聯(lián)合推導(dǎo)可得式(8):

        (8)

        式中,Qr——回油量,L/h

        y——活門(mén)位移,mm

        μ——流量系數(shù),0.62

        g——重力加速度,9.8 m/s2

        γ——液體重度,0.78 kg/L

        Δp回油——0.833 MPa

        代入?yún)?shù)可得:

        Qr=7138.23y-121.72y2

        (9)

        由式(9)可得回油量與活門(mén)位移的關(guān)系曲線如圖7所示。

        圖7 回油量與活門(mén)位移的關(guān)系曲線圖

        2.3 彈簧參數(shù)計(jì)算[4]

        (1) 初步確定彈簧剛度

        設(shè)計(jì)壓差Δp=(0.25±0.05)MPa,設(shè)彈簧初始?jí)嚎s量X預(yù)壓=14.6 mm,Δp=p泵后-p計(jì)后。

        由于該錐閥閥芯位移很小,可不考慮閥芯上的液動(dòng)力,估算彈簧最大受力Fmax和彈性系數(shù)K壓差。根據(jù)力平衡方程式可得:

        p泵后×A壓差1=K壓差×X壓差+p計(jì)后×A壓差2

        (10)

        式中,p泵后——泵后高壓油壓,MPa

        p計(jì)后——計(jì)量活門(mén)后油壓,MPa

        X壓差——壓差活門(mén)彈簧的壓縮量,mm

        A壓差1——泵后高壓油壓在壓差活門(mén)上的作用橫截面積,mm2

        A壓差2——計(jì)量后油壓在壓差活門(mén)上的作用橫截面積,mm2

        K壓差——壓差活門(mén)用彈簧的剛度,N/mm

        A壓差1=A壓差2= π×(25.4/2)2=506.707 mm2

        Fmax=K壓差×X壓差=K壓差×(X預(yù)壓+y)=K壓差×(14.6+0.4)=Δp×506.707=126.67675 N

        得K壓差=8.445 N/mm

        (2) 選擇材料和需用切應(yīng)力

        根據(jù)彈簧工作條件,屬I(mǎi)類(lèi)載荷彈簧,選用50CrVA鋼絲。

        初步假設(shè)鋼絲直徑d=2 mm。由文獻(xiàn)[4]表7.1-6查得其抗拉強(qiáng)度σb=1618 MPa。由文獻(xiàn)[4]表7.1-8查得其許用切應(yīng)力τp=0.35σb=566.3 MPa。由文獻(xiàn)[4]表7.1-4查得其切變模量G=79000 MPa。

        (3) 計(jì)算絲徑d和彈簧中徑D

        彈簧旋繞比C一般在4~25的范圍內(nèi),初步選取C=6.6,查表得曲度系數(shù)K=1.22711。計(jì)算絲徑為:

        取圓整值d=2 mm,則彈簧中徑D=Cd=13.2 mm;彈簧外徑為13.2+2=15.2 mm;彈簧內(nèi)徑為15.2-2×2=11.2 mm。

        (4) 計(jì)算彈簧有效圈數(shù)n

        取圓整值n=8

        (5) 計(jì)算壓縮彈簧的支撐圈數(shù)n2,總?cè)?shù)n1

        取支撐圈為n2=2,則總?cè)?shù)為n1+n2=10

        (6) 校對(duì)彈簧剛度K剛度

        (7) 校對(duì)切應(yīng)力

        =326.5686<τp=566.3 MPa

        (8) 最大工作載荷下的單圈變形量f2

        f2=1.844 mm

        (9) 計(jì)算彈簧節(jié)距p

        p=d+f2+δ=2+1.844+1.6=5.4 mm

        (10) 自由高度H0

        H0=pn+2d=47.2 mm

        (11) 彈簧性能驗(yàn)算

        彈簧高徑比b=H0/D=3.576>2.6,按兩端回轉(zhuǎn)考慮,其保證穩(wěn)定性的高徑比為≤2.6,故不滿(mǎn)足要求。按下式進(jìn)行驗(yàn)算:

        Fc=CBK壓差H0>Fn

        (11)

        式中,F(xiàn)c——彈簧臨界載荷,N

        CB——不穩(wěn)定系數(shù),從機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)(第2卷)圖7.1-6中查得0.28

        K壓差——彈簧剛度,8.587 N/mm

        Fmax——最大工作載荷,N

        H0——彈簧自由高度,mm

        Fc=CB×k×H0=113.485792 N

        2.4 靜差分析[5-6]

        (1) 計(jì)算

        當(dāng)n=500 r/min時(shí),Qmin=155 L/h;又當(dāng)n=3240 r/min時(shí),Qmax=1680 L/h;由泵的理論供油量QL(L/h)公式得,當(dāng)n=500 r/min時(shí),Q理1=502.5 L/h;而當(dāng)n=3240 r/min時(shí),Q理2=3256.5 L/h;則Q1回=347.5 L/h,Q2回=1576.5 L/h。由壓差活門(mén)回油量與活門(mén)位移的關(guān)系公式可知y1=0.0629 mm,y2=0.3679576 mm。

        (2) 分析

        當(dāng)Qmin=155 L/h時(shí),彈簧壓縮量Δh1=14.6+0.0629=14.6629 mm,Δp1=0.248487 MPa;當(dāng)Qmax=1680 L/h時(shí),彈簧壓縮量Δh2=14.6+0.3679576=14.9679576 mm,則Δp2=0.253657 MPa;靜差值δΔp=Δp2-Δp1=0.00517 MPa,與壓差Δp=0.25 MPa相比,變化量為0.235%。則靜差很小,變化量?jī)H占0.235%。

        3 性能仿真結(jié)果

        仿真中參數(shù)的設(shè)定如表2所示[7-9]。

        表2 仿真參數(shù)設(shè)置表

        建立的仿真數(shù)學(xué)模型如圖8所示。

        (1) 轉(zhuǎn)速一定的條件下,計(jì)量活門(mén)開(kāi)度在5 s內(nèi)由小變大,隨后保持5 s;

        圖8 某型燃油電控調(diào)節(jié)器的AMESim仿真模型

        (2) 計(jì)量活門(mén)開(kāi)度穩(wěn)定在一定位置時(shí),齒輪泵在5 s內(nèi)轉(zhuǎn)速由小變大,隨后保持5 s。

        由圖9和圖10仿真結(jié)果可知,該改進(jìn)后的壓差回油裝置在上述2種工況下,計(jì)量前后壓差都保持恒定。由圖11仿真結(jié)果可知改進(jìn)壓差回油裝置結(jié)構(gòu)后,產(chǎn)品的空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量達(dá)到0.87 L/min即52.2 L/h,與表1廠內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果很接近[10-12]。

        圖9 工況下的計(jì)量前后壓差

        圖10 工況下的計(jì)量前后壓差

        4 結(jié)論

        為解決空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量不足的問(wèn)題,本研究對(duì)某型燃油電控調(diào)節(jié)器組成、功能、工作原理進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)某型燃油電控調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),建立相應(yīng)的仿真數(shù)學(xué)模型,給出性能仿真結(jié)果,并通過(guò)廠內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證了空中點(diǎn)火供油量指標(biāo)已調(diào)整到合格范圍即流量為(50±3) L/h,還提高了流量性能的穩(wěn)定性。本研究所提出的改進(jìn)技術(shù)建議已應(yīng)用于工程實(shí)踐,該型燃油電控調(diào)節(jié)器隨發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了首飛試驗(yàn)。

        圖11 改進(jìn)結(jié)構(gòu)后的空中起動(dòng)點(diǎn)火供油量

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