一种飞机供能液压试验台设计与分析

2021-11-27程露刁海洋

新视线·建筑与电力 2021年6期

程露刁海洋

摘要：针对某型机总装阶段进行液压系统试验、起落架系统实验提供液压能源的需求，本文提出一种供能液压试验台，采用双电机、双系统液压模式搭建PLC控制系统，通过对试验台油液温度、流量、压力与控制，实现模拟飞机自身供能状态，满足试验要求。

关键词：液压试验台;PLC控制;温度;流量;压力

1 前言

随着科学技术的发展，液压传动技术广泛应用在航空、化工等行业[1]，尤其在航空工业，对于飞机液压系统试验、起落架系统实验等系统性能检测尤为重要。在液压传动中，温度升高会使油液的黏度降低，从而导致液压系统的泄漏，效率降低，速度的稳定性变差[2]，而进行液压系统试验、起落架系统实验时油液温度超过55℃将影响实验结果可靠性。飞机液压系统以油液为工作介质，使用油压驱动执行机构完成特定操纵动作[3]，而油液压力和流量直接影响执行机构完成动作的质量。

本文设计的供能液压试验台采用PLC控制系统，实时反馈和调节控制油液温度、流量和压力，实现液压试验台供能模拟飞机自身供能状态。

2 供能液压试验台系统设计

2.1试验台组成

供能液压试验台主要由车体、电控系统、出油回油单元、2个泵站、2套阀组模块和油箱等组成（如图1所示）。车体是试验台的基座，电控单元是试验台的反馈控制处理单元，2个泵站是两套系统的动力执行机构，2套阀组模块是信号反馈和信号处理执行单元，邮箱用来存储试验用油液。根据实验要求，本供能液压试验台能达到实验时温度不高于55℃;压力（0-28 ）和流量（0-55 ）按需实时调节，压力测量值精确度应达到0.3%FS，流量测量值精确度应达到0.5%FS;试验台能同时给飞机的两套试验系统供压，也能分别独立给两套试验系统供压。

2.2试验台液压系统设计

实验台的液压系统用于飞机进行液压系统试验、起落架系统实验时供压供能，液压系统的泵源应采用恒压变量泵，额定压力35Mpa。研究设计了以强腐蚀性的磷酸酯基液压油为介质的大型试验台，采用两个泵源实现压力、流量大范围调节，保证同时向一架飞机上各自独立的两套液压系统供压。使用阀块集成、卡套式连接保证高压力高流量下的密封性，降低了制造难度且便于后续维护和检修;外壳采用铝型材结构并增加了吸音隔音材料，改变了以往试验台的牵引形式，采用配合master mover进行牵引，图2为试验台液压系统原理图。

2.3试验台电控系统设计

电控系统主要由工控机、西门子S7-1500可编程控制器、变频器、泵站以及PROFIBUS总线通讯电缆等组成。输入部分通过工控机触摸屏实现，操作工人在触摸屏上设置压力和流量值等控制指令，输出部分通过工控机显示屏显示，主要显示试验过程，包括实时反应整个液压系统中各个阀的状态;试验压力变化曲线及压力最高值、最低值;试验流量变化曲线及流量最高值、最低值;试验温度最高值、最低值等。电控系统由工控机和PLC系统组成，工控机配置了高质量的软件，可实现用户管理、试验参数及试验流程录入、检测结果自动记录、控制参数的修改等操作。PLC控制器系统为试验台的主要控制单元，用于处理各种检测参数的输入，并根据设定的命令，通过PLC本身提供的命令函数控制电信号的发送来控制电磁阀的开闭，从而控制管路的开闭，泵和阀门的工作状态。液压系统是试验台的执行机构，它主要由电磁阀、比例阀、球阀、过滤器、压力传感器、流量传感器、温度传感器等组成，压力传感器、流量传感器、温度传感器是试验台的实时检测装置。

3 软件设计与应用验证

3.1软件设计

将产品与试验台连接好，接通电源，打开电源开关，PLC系统、触摸屏系统及各传感器通电，系统自动进入操作主界面，主界面共有三个模块分别为：“故障查询”“运行模式”“维护模式”。

触摸运行模式进入运行模式操作界面，运行模式操作界面如下图5所示。系统1和系统2可同时供压或单独控制。

准备工作：检查确认两个系统中的球阀1、18和21处于常开状态，球阀5处于常闭状态，阀“11”处于常开状态，并触摸流量调节条到最大位置，压力调节条至最低位置。

以系统1为例，具体使用操作步骤参考上图3标记所示。

（1）觸摸打开供油电磁阀（注：当通过自循环净化油液时，则供油阀常闭）;

（2）点击启动按钮启动电机运行（面板上的按钮和触摸按钮都可以，相互之间互为备用关系），启动电机并等待电机运行稳定。

（3）通过上下拉动调节压力调节条来控制系统的压力，也可通过面板上的调节旋钮调节系统压力，实际压力通过右侧的显示栏监测。

（4）试验完成之后，先触摸压力调节条至最低位置，待压力降至5MPa以下后，点击“泵1启停”按钮停止电机工作，等到电机停止并完全卸压后断开电源拆下软管。

3.2故障分析与排除

无紧急情况尽量不要直接按急停按钮停止试验，也不要在20MPa以上的高压力情况下直接点击卸压按钮，防止对液压管路、阀块和油滤造成冲击。