(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