飞机电动静液作动器热力学建模与分析
2020-06-21来雨辰段嘉兴邓君毅
来雨辰,段嘉兴,邓君毅
(1.山东大学机械工程学院,济南 250002;2.西安电子科技大学物理与光电工程学院,西安 710126;3.兰州万里航空机电有限责任公司,兰州 730070)
0 引言
电动静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)是当前飞机普遍使用的一种功率电传作动器,是典型电动与液压融合的机电液控一体化复杂产品,EHA以重量轻、体积小、反应迅速、运动灵活、可靠性高等优点备受科学家和学者们的青睐[1]。随着EHA应用的越来越广泛,它自身存在的发热和散热问题被专家们所关注,本文针对该问题,对EHA主要热源电机及柱塞泵进行了热力学仿真与分析。
在EHA工作过程中,存在能量的传递和转换,功率损失不可避免,而功率损失往往会以热量的形式表现出来。在EHA中,不存在大型的液压油箱,液压系统结构简单,液压油循环回路短,散热面积小,导致发热后传递到液压油中的热量很难通过液压油和液压管路散发出去。又因为EHA的体积小,散热面积小,使得EHA产生的热量通过EHA的外壳只能散发出去一部分,剩余的部分会存留在EHA非常小的密闭空腔内,可能造成EHA整体和液压油温度上升,失去原有功能,严重时会危害飞行安全[2-4]。由于EHA存在发热散热问题,在设计过程中,油液温度高的问题必须要加以考虑,因此EHA热力学分析十分重要。
本文分析EHA热能传递与转换过程,分析其传热与散热机理,使用CATIA软件对EHA电机和柱塞泵传动机构进行三维模型建立,采用有限元分析软件ANSYS Workbench进行稳态热分析和瞬态热分析,得出热分布图[5],以反映EHA中主要热源电机的热特性,从温度控制层面为作动器设计和元器件选型提供参考,为EHA的设计与适航认证提供依据。……
