某航空发动机作动筒液压试验台设计研究.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 2年 第 4期 某航空发动机作动简液压试验台设计研究 迟 艳 ， 郭 旭 ， 刘 玫 ， 龚弋飞 中航工业沈阳黎明航空发动机 集团 有限责任公司 技术 中心 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 4 3 摘要 航 空发 动机作动筒通 过改 变机尾喷 1 3的截面积而直接影响飞机 的机 动性 和起飞 、 着陆性能 ， 为此需要专有 的试验 台对其进行 流量实验 、 密封试验 、 动作均匀性实验 ， 以严 格控 制其工作 可靠 性。现有 的作 动筒 液压试验 台检测方法落后 、 准确度和精度低 、 效 率不 高。通过重新设计 系统原理 、 采用分体式结构 、 精确控制油温 、 选用高精度检测元件等多项措施 ， 对作动筒液压试验台进行了全新 的设 计 ． 提高 了试验台的准确度 、 精度和效 率 ， 并在实际应用 中取得了很好的效 果。 关键词 航空发动机 ； 作动筒 ； 试验 台 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 4 0 0 3 4 0 3 Re s e a r c h o n Hy d r a u l i c Te s t i ng Ta b l e De s i g n f o r S o me Ae r oe ng i ne Ac t u a t i n g Cy l i nd e r C HI Y a h， GU O Xu， L I U Me i ， GONG Y i A V I C S h e n y a n g L i m i n g A e r o E n g i n e g r o u p t e c h n i c a l c e n t e r ，S h e n y a n g 1 1 0 0 4 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e a c t u a t i n g c y l i n d e r d i r e c t l y a ffe c t s t h e d y n a mi c c h a r a t e r i s t i c s 、 t h e c a p a b i l i t y o f t a k i n g o ff a n d l a n d i n g f o r o n e a i r c r a f t t h r o u g h c h a n g i n g t h e c r o s s s e c t i o n g o f i t s r e a r s p r a y n o z z l e ． T o a s s u r e the c y l i n d e r ’ s r e l i ab i l i t y ， a s p e c i f i c h y d r a u l i c t e s t i n g t a b l e i s n e c e s s a r y f o r t h e me a s u rin g o f fl o w r a t e、 s e a l i n g a b i l i t y、 a c t i n g u n i f o r mi t y ． Th e p r e s e n t t e s t t ab l e u s i n g t h e o u t d a t e d me t h o d i s n o t a c c u r a t e a n d e f f i c i e n t e n o u g h ．I n t h i s p a p e r ，o n e a b s o l u t e l y n e w t e s t t a b l e i s d e s i g n e d ，i n w h i c h s o me i mp r o v e me n t s a r e e mp l o y e d ， i n c l u d i n g t h e r e n e w e d t e s t the o r y、 mo d u l a r s t r u c t u r e 、 t h e a c c u r a t e c o n t r o l o f o i l t e mp r e t u r e、 t h e c h o i c e o f p r e c i s e g a u g e ， e t c ．Th e a p p l i c a t i o n p r o v e s t h e t e s t t a b l e’ s g o o d p e r f o rm a n c e a n d e ff i c i e n c y ． Ke y wo r d s a e r o - e n g i n e； a c t u a t i n g c y l i n d e r ； h y d r a u l i c t e s t i n g t a b l e O 引言 某航空发动机作动筒是发动机尾喷 口上的关键传 动部件 ， 是一种新 型作动筒 ， 结构复杂 ， 其结构主要 由 简体 、 活塞 、 活塞杆 、 流量调节器 、 接嘴等零件组成 ， 主 要功能就是通过活塞两端 的压力差来推动活塞往复运 动 。 再 由活塞杆驱动执行机构运动 ， 来改变喷 口截面面 积 。其性能直接影响着飞机的机动性 和起飞 、着陆性 能。此作动筒的工作特点是无论在高压差 、 低压差下 ， 流量都基本恒定 ， 其质量检验主要包括流量试验 、 密封 试验 、 动作均匀性试验。目前现有作动筒试验 台设备陈 旧 。 在流量测量 、 压力测量和油温控制方面技术方法落 后 ， 试验准确度及精度低 ， 操作不便捷 ， 试验效率低 ， 影 响了生产任务的完成 。 因此通过重新设计 系统原理 、 采 用分体式结构 、 精确控制油温、 选用高精度检测元件等 多项措施 。 使得试验台的准确度 、 精度和效率都大为提 收稿 13 期 2 0 1 1 - 1 1 - 1 0 作者 简介 迟艳 1 9 7 9 一 ， 女， 辽宁盘锦人 ， 工程师 ， 硕士研究生 ， 主要从 事 航空发动机试验台设计研究工作。 3 4 高 ． 实际应用中取得 了很好的效果。 1 试验台的原理及结构简介 1 ． 1 试 验 台结构简 介 作动筒液压试验台主要 由液压泵站 、试验操作 台 和电器控制系统几部分构成 。在总体布局上充分考虑 到使用 、 维护方便及空间布置紧凑 ， 设备采用分体式设 计 。 液压泵站与冷却装置隔墙设计 ， 即降低 了噪音又提 高了设备的安全性。液压泵站 ， 用来将液压油提供给试 验 台， 系统采用了一台低黏度内啮合齿轮泵供油 ， 泵站 安装有蓄能器 ． 可用于吸收系统油液脉动 ， 提供均匀稳 定 的压力油 。考虑到试验压力要求 ， 又增设 了一手动压 油泵来给系统增压 ， 可使工作压力达到 3 1 ． 5 MP a 。试验 操作 台集成有手动操作手柄及外接油 口和被试件连接 基板 。安装有推拉式滑轨 门．具有防止油液飞溅的功 能。电器控制系统包括试验用的电控设备 、 操作装置及 流量 、 温度 、 压力显示仪表 。 1 ． 2 试 验 台原理 液压试验台的基本原理是 由液压泵将油箱中的液 压油增压经过液压系统 ， 供给被试液压元件 ， 通过调节 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 4 ． 2 01 2 各液压控制 阀达到被试元件 的试 验状态 ， 测试其性能。 作动筒 的试验主要是压力和油温的要求 ，两腔交互供 油。试验台的液压原理如图 1 所示。 左腔右腔 一一 暑 1 一被试 作 动 筒2、 7、 2 2 一过 滤 器3、 6、 8、 9、 1 4、 21 一针 型 恻 4 、 5、 1 3 、 1 8 、 1 9 、 2 0 一 电磁换 向阀l O 一 液压泵1 1 - 手压泵 1 2 一 冷却器及 制冷装置 1 5 一 精密节流阀 1 6 ～ 涡轮流量计 l 7 一 溢 流阀 图 1 作动筒试验台液压原理图 2 试验台具体方案设计 2 ． 1 液压 系统设计 1 压力调节 试验中要求系统在几个相差很大 的压力下进行试 验 ， 最小为 0 ． 0 5 MP a ， 最大为 3 0 _ 1 MP a ， 为此 系统采 用高压和低压分别调节的方法 ，选用一大一小两个针 型阀， 来实现对系统压力的快速调节。同时用一个溢流 阀做为安全 阀起到安全保护的作用。考虑到所能选到 的燃油泵的最大供油压力不能满足压力试验时的 3 0 __ - 1 MP a工作压力 ， 系统又增设 手压泵供油 路 ， 来实现高 压要求。 2 磨合换 向 试验中要求对被试件的两腔交替供油 ．选用四个 两位两通 电磁 阀实现此功能。两个阀为一组 ， 一组接通 另一组关 闭， 同时控制其动作的两个按钮互锁 ， 避免操 作者的误操作 ， 起到了安全保护作用 。 3 流 量测 量 由于流量试验有 1 0 ． 1 MP a的背压要求 ， 且流量值 很小 ，设计 中不再延用现有设备采用 的容积式计量方 法 ， 而是选用流量传感 器来测量 ， 从而提高了试验的准 确度和试验效率。流量测量开始停止 由流量传感器上 游的一个两位三通 电磁阀控制 。 4 油温控制 作动筒试验的介质为低黏度 、 闪点低 的航空燃油 ， 加之作动筒恒定流量值小 ，油液 的温度对试验 的安全 及试验结果影响很大。针对油温控制要求 ， 设计中在系 统 回油管路并联冷却器 ，通过油箱中的温度传感器控 制其上游的两位三通电磁换 向阀，控制油液是否经过 冷却器。冷却器的冷却水通过风冷式制冷装置提供 ， 水 温可调 ， 设备 占地少 ， 经济环保。此措施对油温控制效 果 明 显 ， 试 验 中油温 波动 小 。 5 液压 源 的选择 该液压系统所需压力较大 ．且介质为渗透性很强 的燃油 ，所 以在选择最大供油压力的燃油泵 的基础上 还增设一手压泵 ， 在需高压时手动增压。 2 - 2主要 液压 元件选 择 1 液压 泵 的选择 该系统测量流量为 6 m Us ， 即 0 ． 3 6 L ／ mi n ； 一般情况下 最大工作压力为 2 2 MP a ， 在已有燃油泵样本中， 只能选择 最高压力为 2 5 MP a流量最小的泵 ， 流量为 1 5 I ． ／ m i n ， 转速 3 0 00 r ／ rai n。 2 电动机功率的确定 已知泵转速 3 O 0 0 d mi n ，供油压力 P 。 2 5 MP a ， Q 1 5 L ／ mi n ， 考虑到泵需要在额定压力下工作 ， 泵的总效率 会低于通常情况下齿轮泵的总效率 0 ． 6 ～ 0 ． 7 ，取泵的总 效率为 叼 O ． 5 ， 泵的驱动功率为 P - p 1 Q ／ r l 1 2 ． 5 k W 查产品样本 ， 选用转速为 2 9 3 0 d m i n ， 功率为 1 5 k W 的电动机。 3 液压 阀 的选择 本系统的介质为低黏度燃油 ， 且试验压力 、 密封性 要求高 ， 经了解普通 国产阀难 以满足 ， 只有军用液压元 件及部分进 13 元件才能满足 ， 综合各方面因素考虑 。 最 终选用 四个压力可达 2 5 MP a的进 口两位两通电磁阀来 实现油路转换 ，在 电磁 阀与被试作动筒间 ，设置针型 阀， 在手压泵加压进行密封试验时， 关 闭其可保护电磁 阀不致损坏 。 4 管路尺寸及管子壁厚的确定 管 路 内 径 按 式d ≥ 、 ／ 计 算， 确 定 主 要 管 路 尺 V 1 T 寸， 其余大致按管路连接件选配。 泵 吸油管路 通过流量 0 ． 2 5 L ， s ， 允许 流速 0 ． 5 m ／ s ， 计算 内径 0 ． 0 2 5 2 m， 实际取值为 0 ． 0 2 6 m； 泵排油管路 通过流量 0 ． 2 5 L ／ s ，允许流速 3 ri d s ， 计算 内径 0 ． 0 1 m， 实际取值 为 O ． O 1 8 m。 管子壁厚的计算 ≥ 。 ZL O - l 式中p 工作压力 ， 单位为 MP a ； 3 5 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 4期 液压差动回路的设计缺陷 杨殿 宝 海门市油威力液压工业有限公司责任公司， 江苏 南通2 2 6 1 0 0 摘要 差动回路是 一种节能 回路 ， 但在实际应用中往往不能满足工况要求 ， 本 文从设计角度阐述液压差动 回路的设计缺陷 。 关键 词 液压设计 ； 液压差动回路 ； 液控单 向阀； 平衡 阀； 速度 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 4 0 0 3 6 0 3 De s i g n De f e c t s i n t he Hy d r a u l i c Di ffe r e n t i a l Ci r c u i t Y A NG Di a n b a o H a i m e n Y o u w e i l i H y d u s t y C o ． ， L t d ． ， N a n t o n g 2 2 6 1 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t I n t h e d i ff e r e n t i a l c i r c i s a mo v e f o r l o o p ， b u t i n a c t u a l u s a g e c a n n o t s a t i s f y t h e c o n d i t i o n s r e q u i r e d ， F r o m t h e a n g l e i n t h e d e s i g n o n t h e h y d r a u l i c c i r c u i t d e s i g n fl a w． Ke y wo r h y d r a u l i c s y s t e m d e s i g n ；d i ff e r e n t i a l c i r c ； p i l o t o p e r a t e d c h e c k v a l v e ； b a l a n c e d v a l v e； p a c e 0 引言 液压差动回路在液压系统设计 中是提高液压缸速 度的首选 ，但在实际应用 中经常会因为忽视某些负载 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 1 7 作者简介 杨殿宝 1 9 7 5 一 ， 男 ， 江苏 高邮人 ， 工程师 ， 大专， 主要从 事液压 系统设计与液压故障分析诊断。 一 * “ 一- 十一 - 一 - - - - 十一一 一 } 一 一 管子内径， 单位为 m m； 卜许用应力 ， 单位为 MP a ， 对于钢管[ 卅 ； 厂_抗拉强度 ， 单位为 MP a ； 安全 系数 。 当p 7 MP a时 ， 取 r t 8 ； 当 p 1 7 ． 5 MP a时， 取 凡 4 。 本系统选用的是材料为 1 C r l 8 N i 9 T i 的冷拔不锈钢 无缝钢管 ， c r b 5 5 0 N ／ ram 2 , ／Z 取 4 。 泵排油管路 工 作压力最 大为 2 5 MP a ，内径 为 1 8 mm ， 6≥ 2 5 x 1 8 1 ．6 3 6 m m, 实际取值为 2 m m。 ⋯4 辅助供油管路 工作压力最大为 3 1 MP a ， 内径为 8 ra m． 6 ≥ 器 3 1 x 8 0 ．9 ⋯实 际 取 值 为 2 ⋯ 5 冷却器的选用 液压 系统发热的主要原因是液压泵和执行器的功 率损失以及溢流阀的溢流损失造成的，估算为泵组驱 动功率的 1 5 ％～ 3 0 ％。系统所产生的热量 ， 主要通过油 箱的各散热面散发至空气中。本系统的油箱散热量通 的特性， 或在构成系统时疏忽元件的特性选型 ， 造成液 压差动回路的设计缺陷， 本文就这方面聊作阐述。 l 设计缺陷 1 差动回路使用时负载特性考虑不足 为了描述方便通俗 ，本文把能实现差动回路的液 压换向阀统称为差动阀。差动回路 主要有两种 一种是 t 一。 ’ 一 ’ 一。’ 一。’ 一。 十一。 ’一-t 一。十 一- 。 t 一。十 一-十。 ’ 一。 十一-t一 *十一十-十- 十一 十一- 一-十一十一 过计算 ， 认 为不能满足要求 ， 必须选用冷却器。根据冷 却器产品选型样本的估算法 ，选择冷却面积为 l m 的 列管式油冷却器。 3 结论 该试验台已在我公司应用 ， 实践证明 ， 该设备布局 合理得 当， 操作便捷 ， 维护方便 ， 试验结果准确 、 可靠 ， 可满足作动筒性能检验的要求 ， 大大提高了生产效率。 此项设计 的成功应用 ，对于公司其他相似设备 的设计 具有借鉴和示范意义。 参 考 文 献 【 1 ] 雷天觉． 新编液压工程手册【 M1 ． 北 京 北京理 工大学出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 2 】 成大先． 机械设计手册【 M】 ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 】 黎启柏． 液压元件手册【 M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 0 ． 【 4 ]4 乔学新． 关于液压元 件试验台 的设计 理念和设计 思路『 J ] ， 液 压与气动 ， 2 0 0 9 ， 1 2 ． I 5 ] 曾亿 山． 液压缸综 合性能 检测试验 台液压 系统 的研究 开发 [ J ] ， 煤矿机械， 2 0 0 8 ， 8 ． [ 6 】 张立娟． 液压 系统油液温升计算及冷却器选型f J 】 ． 重工与起重 技术 ， 2 0 0 7 ， 4 ．