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        民機(jī)液壓管路程控清洗技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2021-08-30 05:35:24劉建建李徐輝沈樂(lè)剛
        測(cè)控技術(shù) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:油路程控電磁閥

        童 彥,劉建建,李徐輝,沈樂(lè)剛

        (上海飛機(jī)制造有限公司,上海 201324)

        液壓管路系統(tǒng)是民機(jī)液壓系統(tǒng)不可或缺的組成部分,它一方面?zhèn)鬟f高壓完成飛機(jī)各種操縱功能,如舵機(jī)的調(diào)整與操縱、襟翼的收放、前輪轉(zhuǎn)彎、起落架收放等[1-2],另一方面承受內(nèi)壓、變形、發(fā)熱、振動(dòng)等不利工況[3-4],是飛機(jī)的血管動(dòng)脈。液壓管路系統(tǒng)的性能和壽命是決定飛機(jī)安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)[1-2]。為了消除由液壓管路不暢所引起的飛機(jī)安全事故[3-5],需要在全機(jī)系統(tǒng)地面功能測(cè)試前對(duì)液壓管路系統(tǒng)開展大規(guī)模、大流量清洗工作,以此來(lái)排除由污染物、阻力等所導(dǎo)致的管路堵塞[6]。

        目前,民機(jī)液壓管路在清洗前需要預(yù)先安裝成品件(例如泵、閥類、作動(dòng)器等)來(lái)協(xié)調(diào)管路定位和安裝,但為了避免成品件被污染油污染,清洗時(shí)需將成品件拆下,利用工藝軟管連接后開展清洗工作,清洗結(jié)束后再重新裝回成品件。反復(fù)拆裝導(dǎo)致清洗步驟復(fù)雜、效率低下,并可能造成連接口螺紋損傷。由于液壓成品件需由國(guó)外供應(yīng)商提供,若供貨不及時(shí),則該成品件相連區(qū)域內(nèi)的管路將無(wú)法進(jìn)行清洗耐壓試驗(yàn)工作,從而影響管路系統(tǒng)乃至液壓系統(tǒng)功能試驗(yàn)的進(jìn)行[7]。

        為解決上述問(wèn)題,提出一種基于假件模塊(液壓成品件假件,具備管路安裝界面,含程控油路換向、切斷、通路等功能)的管路清洗新工藝模式,同時(shí)搭建驗(yàn)證系統(tǒng),對(duì)管路程控清洗的有效性、完整性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證[8]。研究結(jié)果為民機(jī)液壓管路清洗提供了一種先進(jìn)的工作方法,提高了工作效率和質(zhì)量。

        1 驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        1.1 總體設(shè)計(jì)

        民機(jī)液壓管路程控清洗技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)三維模型如圖1所示,主要由臺(tái)架基礎(chǔ)層、液壓系統(tǒng)層、電控層(含管控軟件)組成。其中,臺(tái)架基礎(chǔ)層為三層式鋁型材框架,用于安裝電氣元件、液壓系統(tǒng)元器件等;液壓系統(tǒng)層包括管路試驗(yàn)件、壓力油濾假件模塊、PTU選擇閥假件模塊、壓力感測(cè)器等,與外部油源(小型液壓泵站)連接;電控層包括開關(guān)電源模塊、繼電器、PLC等[9-10]。在管控軟件方面,基于B/S(Browser/Server,瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)開發(fā),為集清洗油路控制、油路狀態(tài)顯示等功能為一體的可視化上位機(jī)程序,可以在任何地方進(jìn)行操作而不用安裝任何專門的軟件,能夠有效保護(hù)數(shù)據(jù)平臺(tái)和管理訪問(wèn)權(quán)限[11]。通過(guò)各層集成,實(shí)現(xiàn)民機(jī)液壓管路程控清洗技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)開發(fā)[12]。驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)物圖如圖2所示。

        圖1 驗(yàn)證系統(tǒng)三維模型

        圖2 驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)物圖

        1.2 液壓系統(tǒng)

        1.2.1 液壓原理圖

        驗(yàn)證系統(tǒng)液壓原理的如圖3所示,其中液壓元器件包含油源、壓力油濾假件模塊、PTU選擇閥假件模塊、壓力感測(cè)器、管道系統(tǒng)等。壓力油濾假件模塊采用5個(gè)兩位兩通電磁閥進(jìn)行油路控制,PTU選擇閥假件模塊采用1個(gè)兩位三通電磁閥進(jìn)行油路控制。

        圖3 驗(yàn)證系統(tǒng)液壓原理圖

        具體來(lái)說(shuō),電磁閥YVH01控制B泵入口通斷;YVH02控制A泵入口通斷;YVH03控制地面壓力入口通斷;YVH04控制回油油液從出口回到油箱,YVH05控制回油油液從溢流回油口回到油箱。電磁換向閥匯流點(diǎn)設(shè)有壓力感測(cè)器FD01,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示油濾閥塊內(nèi)部油壓壓力值。有壓力值則反饋沖洗正常,當(dāng)油液通路堵塞時(shí)可能存在壓力為0的情況,或存在油液流量過(guò)大超過(guò)管路清洗限定范圍即壓力值過(guò)大的情況,此時(shí)說(shuō)明設(shè)備運(yùn)行異常。

        2.2.2 程控模塊

        壓力油濾假件模塊、PTU選擇閥假件模塊分別如圖4和圖5所示。在假件模塊設(shè)計(jì)方面,其整體外形、管路接口尺寸等方面應(yīng)與真實(shí)液壓件基本一致,整體外形(包含電磁閥加裝)應(yīng)根據(jù)耐壓強(qiáng)度情況進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化。

        圖4 壓力油濾假件模塊

        圖5 PTU選擇閥假件模塊

        以PTU選擇閥假件模塊為例介紹相關(guān)清洗工況。工況1(如圖6所示):PTU選擇閥假件模塊進(jìn)油、出油路清洗,此時(shí)電磁閥不得電,換向閥未動(dòng)作,沖洗油從壓力入口進(jìn)入,從PTU假件模塊出油口排出,然后通過(guò)液壓回路排回到油箱。工況2(如圖7所示):PTU選擇閥假件模塊進(jìn)油、回油路清洗,此時(shí)電磁閥得電,換向閥動(dòng)作,沖洗油從壓力入口進(jìn),從回油口排出,然后直接排回到油箱。

        圖6 出油口清洗流程圖

        圖7 回油口清洗流程圖

        1.3 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        1.3.1 系統(tǒng)組成

        電控系統(tǒng)組成包括開關(guān)電源模塊、繼電器、PLC、服務(wù)器、路由器、客戶端等,如圖8所示。管控軟件基于HTML+Python編寫,在服務(wù)器端運(yùn)行。客戶端、服務(wù)器端通過(guò)WebSocket實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線通信,服務(wù)器與PLC通過(guò)網(wǎng)線連接,通過(guò)指令控制繼電器開關(guān),實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電磁閥的通斷控制。

        圖8 電控系統(tǒng)組成

        1.3.2 控制信號(hào)資源

        民機(jī)液壓管路程控清洗技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)控制信號(hào)資源分配如表1所示。

        表1 控制信號(hào)資源分配

        1.3.3 管控軟件

        民機(jī)液壓管路程控清洗技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)管控軟件如圖9所示。軟件包含狀態(tài)顯示層、油路狀態(tài)層與清洗執(zhí)行層。① 狀態(tài)顯示層:顯示清洗狀態(tài)(綠色字體閃爍)和停止清洗狀態(tài)(紅色字體)。② 油路狀態(tài)層:根據(jù)液壓原理圖,顯示油源、管路、壓力油濾假件模塊、PTU選擇閥假件模塊、回油箱等信息;不同工況下對(duì)應(yīng)的油路變亮,進(jìn)油路變成紅色管路,中間油路變成黃色管路,出油口變成藍(lán)色管路。③ 清洗執(zhí)行層:通過(guò)操控按鈕實(shí)現(xiàn)4種清洗油路狀態(tài)間的相互切換,設(shè)置有停止按鈕可實(shí)現(xiàn)停止清洗。

        圖9 管控軟件

        2 試驗(yàn)驗(yàn)證

        圖10~圖12分別為液壓系統(tǒng)EDP、EMP、地面壓力口至壓力油濾的管路清洗試驗(yàn)過(guò)程。圖13為模擬地面壓力口經(jīng)壓力油濾至PTU選擇閥的管路清洗過(guò)程。

        當(dāng)模擬EDP至壓力油濾的管路清洗時(shí),電磁閥YVH02通電打開,其余電磁閥均關(guān)閉,沖洗油從壓力油濾模塊A泵入口進(jìn)入,經(jīng)電磁閥YVH05后,從壓力油濾溢流回油口回到油源油箱,如圖10所示。

        圖10 模擬EDP至壓力油濾管路清洗過(guò)程

        當(dāng)模擬EMP至壓力油濾的管路清洗時(shí),電磁閥YVH01通電,其余電磁閥均關(guān)閉。沖洗油從壓力油濾模塊B泵入口進(jìn)入,經(jīng)電磁閥YVH05后,從壓力油濾溢流回油口回到油源油箱,如圖11所示。

        圖11 模擬EMP至壓力油濾的管路清洗過(guò)程

        當(dāng)模擬地面壓力口至壓力油濾的管路清洗時(shí),路徑一為電磁閥YVH03通電,其余電磁閥均關(guān)閉,沖洗油從地面壓力入口進(jìn)入,經(jīng)電磁閥YVH05后,從壓力油濾溢流回油口回到油源油箱,如圖12所示。路徑二為電磁閥YVH03、YVH04、YVH06通電,其余電磁閥均關(guān)閉,沖洗油從壓力油濾模塊地面壓力入口進(jìn)入,從PTU選擇閥仿真模塊壓力入口進(jìn)入,然后從PTU選擇閥模擬塊回油口排回到油源油箱,如圖13所示。

        圖13 模擬地面壓力口經(jīng)壓力油濾至PTU選擇閥的管路清洗過(guò)程

        在YVH01,YVH02和YVH03的匯流點(diǎn),設(shè)置FD01壓力感測(cè)器,用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)壓力狀態(tài)。有壓力值則反饋沖洗正常,壓力為0或超過(guò)壓力(3000 psi(1 psi=6.89 kPa))則說(shuō)明設(shè)備運(yùn)行異常。

        3 結(jié)論

        提出一種基于程控模塊的民機(jī)管路清洗新工藝模式,同時(shí)搭建驗(yàn)證系統(tǒng),對(duì)管路程控清洗的有效性、完整性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,得到如下結(jié)論。

        ① 研制的假件模塊具備管路安裝界面,能替代液壓成品真件實(shí)現(xiàn)管路定位安裝,可根據(jù)清洗路徑需要切換相應(yīng)油路模式。程控模塊的設(shè)計(jì)解決了反復(fù)拆裝液壓元件才能開展清洗工作的不利情況,提升了效率和質(zhì)量。

        ② 基于民機(jī)液壓管路程控清洗技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)開展相關(guān)試驗(yàn),工作穩(wěn)定、情況良好,能滿足清洗過(guò)程全程可控,實(shí)現(xiàn)對(duì)管路系統(tǒng)清洗路徑情況的可視化。整個(gè)過(guò)程快速、高效,為將來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)上管路程控清洗奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

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