飞机起落架收放动态加载试验液压系统设计.pdf

2 0 1 0年 1 0月 第 3 8卷 第 1 9期 机床与液压 MACHI NE T OOL ＆ HYDRAUL I CS 0c t ．2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 9 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 9 ． 0 1 5 飞机起落架收放动态加载试验液压系统设计 李伟 ，杨礼康 ，薛彩军 ，聂宏 1 ．南京航空航天大学飞行 器先进设计技术 国防重点学科 实验室，江苏南京 2 1 0 0 1 6 ； 2 ．浙江科技学院机械与汽车工程 学院，浙江杭 州 I 3 1 0 0 2 3 摘要设计的液压加载控制系统以 P L C为主要控制器件、利用组态王软件建立人机界面、应用电液比例控制技术实现 加载过程控制的自动化，满足起落架收放实验加载性能要求。利用多学科动态系统软件进行液压系统的建模仿真分析，其 结果与地面试验结果相一致，从理论上验证所设计液压系统的性能，对起落架相关参数的测量结果进行研究与计算，简要 分析起落架收放时所受载荷及其对测量结果的影响。实验结果表明，所设计液压系统自动化程度、控制精度及可靠性高， 便于实现对起落架气动载荷的准确模拟。 关键词 起 落架收放 ；液压系统 ；P L C控制 ；载荷分析 ；作动筒压力 中图分类号 T H 1 3 ；V 2 1 6 ． 3 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 9 0 5 3 5 Hy dr a u l i c S y s t e m f o r La n di ng - g e a r Re t r a c t i o n Dy n a mi c Lo a d i n g Te s t L 1 we i ， Y A N G L i k a n g ， X U E C a i j u n ，N I E H o n g f 1 ． Ke y L a b o r a t o r y o f F u n d a me n t a l S c i e n c e f o r N a t i o n a l De r e n s e ． a d v a n c e d D e s i g n T e c h n o l o g y o f Hi g h t V e h i c l e ， N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s A s t r o n a u t i c s ，N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 1 6 ，C h i n a ； 2 ． Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o gy ，H a n g z h o u Z h e j i a n g 3 1 0 0 2 3 ，C h i n a Ab s t r a c t A s u i t o f h y d r a u l i c l o a d i n g c o n t r o l s y s t e m t h a t s a t i s fi e s f a t i g u e t e s t o f a l i g h t i n g g e a r wa s d e s i g n e d ．I n o r d e r t o a c c o m p l i s h a u t o ma t i c c o n t r o l o f l o a d i n g p r o c e s s ，t h e ma i n c o n t r o l l e r o f t h e s y s t e m wa s P L C，i t s h u ma n - ma c h i n e i n t e rf a c e w a s c o n s t r u c t e d b y k i n g v i e w s o f t ware a n d e l e c t r o h y d r a u l i c p r o p o r t i o n a l c o n t r o l t e c h n o l o g y w a s a p p l i e d ．T a k i n g a d v a n t a g e o f mu l t i d i s c i p l i n a r y d y n a mi c s y s t e m s o f t w a r e ，s i mu l a t i o n mo d e l w a s e s t a b l i s h e d ．C o mp a r e d wi t h t e s t i n g r e s u l t s ，s i mu l a t i o n r e s u l t s we r e c o n s i s t e n t w i t h t h a t o f t e s t i n g ，w h i c h v e ri fi e d t h e v a l i d i t y o f t h e d e s i g n e d h y d r a u l i c s y s t e m i n t h e o r y ． A f t e r b r i e fl y i l l u mi n a t i n g c h i e f l o a d i n g s a c t i n g o n l a n d i n g g e ar an d i nfl ue n c e s，me a s ur e me n t r e s u l t s o f l a nd i n g g e a r para me t e we r e a n a l y s e d a n d e l a b o r a t e d．The o v e r a l l r e s ul t s i l l u s t r a t e t ha t t h e s y s t e m h a s t h e c h ara c t e r i s t i cs o f hi g h de g r e e o f a ut o ma t i o n，a c c ur a c y a nd s t a b l e pe rfo r ma n c e．I t i sv o r a bl e f o r t h e a c c u r a t e s i mu l a t i o n o f a n a l o g u e a e r o d y n a mi c l o a d s ． Ke y wo r d s L a n d i n g g e a r r e t r a c t i o n；Hy d r a u l i c s y s t e m ；P L C c o n t r o l ；L o a d i n g a n a l y s i s ；Ac t u a t i n g c y l i n d e r p r e s s u r e 现代飞机空地循环周期缩短，寿命期内地面运动 距离增长 ，起落架结构所承受的动载荷较大 ，造成系 统工作环境复杂，收放机构在使用中发生失效的概率 高达 3 4 ． 4 ％⋯ ，因此 ，开展 起 落架 收放 系 统 的研究 具有重大现实意义。 起落架地面模 拟加载装 置可模 拟飞机在飞行过程 中起 落架所 受气 动载荷或 力矩 ，从 而检测起落架 系统 性能指标 ，袁朝辉等研究了起落架气动负载模拟系统 力矩控制 ；李昆等研究了某型飞机液压系统低压告 警仿 真分析 。关 于起落架 收放试验 ，暴宏志等研究 设计 出飞机起落架 收放液压 系统 ；高 昆等设计 出某 型飞机起落架收放作动筒试验 台液压控制系统 ；沈 凤林等对飞机液压起落架电液伺服加载系统进行了研 究 。以上研究主要是检测液压元件与起落架收放测 试 ，均没有针对起落架具体载荷加载系统结构进行原 理性分析 ，也没有结合起落架收放试验分析主要因素 对性能参数 的影响 ，缺少对收放试验液压系统的应用 验证分析 。 作者创新设计 出的动态 随动机构加载方法能更有 效模拟飞机飞行中起落架实际受载。研制一款适用于 起落架收放及加载、性能优越的电液比例控制系统具 有直接的工程应用价值 。作者重点介绍起落架 收放试 验液压及控制系统设计 ，分析起 落架收放过程所受 主 要载荷及其 影响 ，并对起 落架相关参数 的测量结果进 行分 析与研究 。 1 飞机起落架形式及收放性能要求 1 ． 1 起 落架形 式 起落架收放机构运动复杂 ，起落架内部各机构的 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 2 7 基金项 目航空科学基金项 目 2 0 0 9 Z A 5 2 0 0 1 ；高等学校博士学科点专项 科研基金 资助项 目 2 0 0 7 0 2 8 7 0 3 3 ；江苏省 高科 技支撑计划一工业部分资助项 目 B E 2 0 0 8 1 3 7 作者简介李伟 1 9 8 2 一 ，男，在读硕士，研究方向为飞机起落架装置设计 、飞机起落架 自适应控制技术。 5 4 机床与液压 第 3 8卷 协调 性都 会 直接 影 响整 个起 落 架 系统 的工 作 。对 飞 机 起 落架 收放 机 构简 化 后 ，得 到 如 图 1所 示前起落架几何结 图1 起落架几何机构简化 构简图。图中杆 1为上撑 杆作 动 筒 ，杆 2为减 震 支 柱 ，图示为起落架处于下位锁上锁状态 ，起落架收放 时 ，D端相对于 C端运动 。试验要求 飞机起落架收起 时间 7～ 8 S ，放下时间 8～ 9 S 。 1 ． 2 起落架收放性能及载荷要 求 起落架收放机构常见故障有收放机构 特别 是连接部 位 出现疲 劳裂 纹 、减震装 置 密封损 坏漏 油泄气 、收放机构变形过大导致卡阻、位置锁失效而 无法上锁等 。起落架收放作动筒压力及位移变化受 起落架载荷影响较大 ，因此有 必要分析研究起落架收 放 时承受的主要载荷 。 1 气动阻力 收放 机 构 作 动 筒 的 载 荷 是 通 过 与所 有 其 他 载 荷 对起 落 架 旋 转 轴 力 矩的平衡 条件 求得 。 根据 收 放 过 程 中 减 震支 柱 及 机 轮 所 受 力矩 Mp与 0 即减 图2 起落架加载的载荷谱 震支柱所在轴线 与竖 直方 向所 成角 度 的关 系，转 化为支柱 中点点 E与机轮 中心点 所受水 平气 动载荷 P P 与 0的关 系 ，设 起落 架初 始安装 角 0为 4 。 ， 起落架从初始位 置 4 。 收上到 9 4 。 位置 。将所得载荷谱 数据进行插值计算 ，即可得到起落架收放到任一角度 时所受空气动力 载荷 ，其插值曲线如 图 2所示 。 2 重力 重力作用在转动零件的重心上，方向始终指向地 面，在稳定气流 中飞行 的飞机 其起 落架重力 P 及重 力矩 即重力 P 对转轴之矩 表达式 P n U ．d G ， M P a 式中G 为转动部分重力 ，n 为起落架收放时的使 用过载 ；a为缓冲支柱 转轴 B到重力作用 线的距 离 ， 值随着收放运动而变化。 3 惯性力 由于起落架在较短时间内收放，可能出现较大的 惯性力 ，起落架惯性力矩 的表达式为 M g 其中J 为起落架对转轴的 转动惯量， 等 为起落架转 动角加速度 。 4 收放作动筒载荷 假设作动筒润滑状况 良好 ，忽 略作动筒内摩擦力 及其他一些次要因素的影响，则收放作动筒活塞杆左 端 点 D所 受载荷 为上述 各力矩 引起 载荷之 和 ，可表 示为 P T M M ／ b 式 中 b 表示收放作动筒对转轴 的力臂 。 根据图 1的几何机构运动关系，可以推算出作 动筒活塞杆相对于初始时刻 O o 4 。 伸长量。设 作动筒 内径为 D，活塞 杆 直径 为 d ，有 杆腔 压 强为 P ，无杆腔压强为P ，则作动筒有杆活塞所受合力 为 F 合P 2 }D 一 P J T “ - D 一 d 一P T 叶 -r 2试验台液压系统设计、仿真与控制 2 ． 1 收放 试验 台设 计原理 起落架收放过程中相对于旋转轴在各个角度的重 力矩、气动力矩及惯性力矩等矢量和就是起落架收放 时的总负载力矩 。传统收放试验气动力加载是通过模 拟该负载力矩实现，该简化方法不能准确检测出起落 架性能。文 中所指动态 随动机构试验 台加载系统由凸 轮加载机构 、复位机构 、随动小车滑道机构和液压控 制系统组成 。 1 凸轮加载机构是在确定悬挂固定质量的砝 码后 ，根据载荷谱曲线拟合计算出凸轮半径，所加变 载荷与实际状况相符 ；凸轮组提供起落架收起和放下 时其支柱 中点与轮轴 中心的水平 力。 2 复位机构作用是在加载完成后使各组凸轮 回复到下一循环工作初始状态 ；收起电机与放下 电机 分别使收起加 载凸轮组和放下加载 凸轮组在起落架放 下到位时 回复至初始位置。 3 随动小车滑道机构保证了起落架加载力的 方 向要求 。该机构包括两个滑道保证在起落架收起与 放下时 ，两个随动小车机构与起落架缓 冲支柱 中点及 轮轴中心基本保持在水平直线方 向。 4 液压控制 系统提供 给作 动简及上位锁压 力 ， 保证起落架在规定时间内正常稳定收放。 2 ． 2液 压 系统 设计 液压传动是靠密封容器内的液体压力能来进行能 量转换 、传递与控制。电液比例阀可以根据输入的电 信号大小连续地成比例地对液压系统的参量 压力、 流量及方 向实 现远距 离控 制。如 图 3所示 液压 站 系统，该液压站具有结构紧凑、布局合理、性能可 靠、便于维护等特点。该实验系统是通过 P L C控制 换向阀实现对液压系统控制 ，完成起落架收放及上位 锁等动作。 第 1 9期 李伟 等飞机起落架收放动态加载试验液压系统设计 5 5 图 3 液压站系统 2 ． 2 ． 1 液压 系统动作过程 液压站 系统 主要 由两部分组成 ，收放 系统与开锁 上锁系统 。图 4为液压系统设计原理图 ，表 1为液压 系统主要技术指标 。 1 一 液 位 计2 一 空气滤 清 器3 一 自封 吸油 滤 油器4 ～ 油泵 s _ - 三 相 电机6 一 电磁 溢 流 阀7 一 电接 点温度 表8 ～ 压力 表 开关9 - _ 压 力表 l o _ _ 单 向 阀 l I 一 蓄能器 I 2 一 压 力管 路 过滤 器1 3 一 冷 却 器1 4 一 比例换 向阀1 5 一 比例减 压 阎 1 6 一 平衡 阀l 7 一 电磁 换 向阀l 8 一 液控 单 向阀1 9 ～ 压力 传 感器2 o _ I 回 油过 滤器 图4 液压系统设计原理 表 l 液压 系统主要技术指标 锁 锁 缸 7 5 参数名称 技术指标 电动机 液压泵 系统额定流量 电磁 阀控 制电压 2 2 k W Y 21 8 0 L一 4 B 3 5 1 8 ． 5 k W P 3 1 ． 5 MP a， q 2 8 in L ／ r ， 右旋 Q 4 0 L ／ m i n DC2 4 V 根据试验要求 ，飞机起落架收放作动筒工作压力 l 9 ． 5 MP a ，上位锁开锁压力4 M P a 。所设计液压系统 采用 电液 比例 阀控制技术 ，油泵采用高压柱塞泵 ，油 箱容积 2 0 0 L ，用 1 0通径 比例换 向 阀 1 4控 制收放 动 作及速度 ，配 4个压力传感器可以检测收放时动作筒 动作压 力 、系统压 力 、开锁 压力 ，平 衡 阀锁定 压力。 采用比例减压阀 1 5控制开锁压力，压力可根据电信 号无级调整。系统配进油 、压力管路过滤器 1 2 、回 油过滤器 2 0及水冷却 器 l 3控 制油 温及 油液清 洁度。 表 2显示 出液压系统动作循环工步 。 表 2 液压 系统动作循环 三相电机 5带动油泵 4 ，液压油流经单向阀 l 0 、 压力管过滤器 1 2 ，当比例换向阀 1 4位于 Y V 3位时， 收放油 缸 收上腔 无杆 腔 与压力 管路 相通 ，放 下 腔 有杆腔与回油管路相通 ，作动筒活塞杆向外 伸 出，起落架开始收起 ，起落架锁柱推动上位锁锁钩 上锁 ，通过上位锁信号判断起落架收起是否到位 。开 锁动作 由电磁 换 向阀 1 7控制 ，电磁 换 向 阀 1 7位 于 Y V 5位 时 ，开 锁 上锁 油缸 有 杆腔 接 压力 管路 ，无杆 腔接 回油 管 路 ，上 位 锁 打 开 ； 比例换 向 阀 l 4处 于 Y V 2 位 时 ，起 落 架放 下 。比例换 向阀不 通 电处 于 中 位时 ，压力管 路被 堵 塞 ，油 缸两 腔 同时 与 回油路 相 通 ，起落架保持在原来位置 。 液压系统 气密 性 良好 ，而且 系 统设 置有 精 过滤 器 ，防止杂质进人 系统导致系统机件和密封胶 圈过度 磨损 。吸油过滤器 只需旋 开过滤器端盖 ，自封 阀会 自 动关闭使油箱油液不会向外流出。 2 ． 2 ． 2 液压系统工作前调定 检查油箱堵塞是否关 闭 ，按液位计 1 指示 ，经空 气滤 清 器 2给 油 箱 注 入 相 应 介 质 ，油 位 为 油 箱 的 8 0 ％ ～ 9 0 ％ 。电磁 溢流 阀 6手 柄松 开 ，电磁 铁失 电 ； 电动机运转前确认 电动机旋转方 向 ，正对风扇是顺时 针方 向。 液压泵空转运行 2 3 ra i n后 由电气调定延 时 ，空载启 动 时 间可调 定 在 3 0 S 左右 。电磁溢 流 阀 6的电磁铁 Y V 1 得 电 ，调整 该 阀的 调压 螺钉 调定 系统压 力 1 9 ． 5 MP a 出厂 调 定 1 9 ． 5 M P a ，电 磁溢 流阀为安 全 阀及 卸 载 阀 。调 整 开 锁 上锁 油 缸 回路 比例减压 阀放 大器 调定 系统 压力 。收 放油缸 运 行方向由比例换 向阀控制 ，根据电气信号控制收放 油缸 速度及运 行方 向。在 液压 泵压 力保 持在 需要 数 值下 ，使各电磁铁得 电或失电，相应收放油缸、开 锁 上锁油 缸前后运 动 伸缩 数次 后方 可转 人工 作 ，在 系统工作 时 ，使 电磁 阀 6电磁 铁失 电 ，油 泵卸 荷减 少发热 ，延 长油泵 寿命 。 5 6 机床与液压 第 3 8卷 2 ． 2 ． 3系统调试 液压系统是否正常工作 ，影响因素主要有系统 的 合理设计 、元件制造质量 、维护使用 以及 液压油 的抗 泡性与空气释放性 。其中液压油作为液压传动的工 作介质 ，具有传递能量 、润滑运动部件及保护金属不 被腐蚀等作用。 1 比例换向阀可根据电信号大小控制动作筒收 放时 间，可远程控制。 2 双向平衡阀作用是锁定作动筒。在调试 中发 现 比例换 向阀开度大时 ，作动筒爬 行 ，经分析是在起 落架放下时，作动筒无杆腔 收上腔排油及起落 架快速放下 ，造成双向平衡 阀关闭 ，然后又打开 、关 闭，从而引起起落架的抖动现象。解决方法是在比例 换 向阀叠加一只 内控平衡 阀控制作动筒无杆腔排油及 背压。 3 开锁压力 由比例减压阀调 整 ，开锁动作由电 磁换 向阀控制。由于锁是机械锁 ，开锁动作由液压完 成并触发微动开关 ，开锁动作完成后 ，开锁柱塞缩 回 或上锁时 由机 械顶 回并触发微动开关 。所 以开锁换 向 阀使用中位机能为 Y型，即使开锁后，开锁柱塞没 有缩 回上锁时也能将其顶回 ，确保安全 、可靠 。 4 液压系统工作油温升高的常见原因有容积 损耗大 、机械损耗 、压力调整过高等 ；调试及工作过 程 中并未出现油温过高现象 ，由于系统设计合理 ，压 力损失较少 ，冷却性 能好 。 2 ． 3 液 压 系统仿 真 分析 根 据 液 压 原 理 图 中 的 起 落 收 放 系 统 ，在 M S C ． E A S Y 5液压库 中找到相对应 的部件 ，依据连接 规则合理连接各个部件组成一个完整回路，输入每个 部件 的参数 ，经仿真与分析计算 ，得到如图 5所示作 动筒位移输 出曲线 图。图 6 、7分别表 示起落架 一个 收放循环内收上腔压力 、放下腔压力变化曲线 图。 图 6 收放循环 收 图 7 收放循环放 上腔压力 下腔压力 从 图 5可以得 出前起落架收放作 动筒 的工作行 程 为5 ． 6 4 m，作动简伸长时收起落架，缩短时放起落 架 。从作动筒位移时间关 系来看 ，t 4 s 时作 动筒开 始伸长，t l l S 达到极限位置，即完成收起过程。 t 2 3 s 时收放作动筒开始缩 短 ，t 3 1 s 时位移为 0 ， 完成起落架放下过程 。收放过 程考虑 到起 落架质 量 、 气动力以及地面试验其他因素的影响，但没考虑惯性 力及摩擦力等影响，所以仿真结果存在误差，下文分 析液压系统地面试验结果 。 2 ． 4液压控制 系统设 计 1 电液 比例控制系统原理 组成 电液 比例控制系统的基本元件有控制器 、脉 宽调制 P WM驱动 电路 、比例 电磁 铁 、电液 比例 阀及执行机构等部分。电液 比例阀采用 P WM调节方 式进行控制，通过改变 P WM信号的占空 比来调节流 过 比例 电磁铁线 圈的平均 电流 ，以降低摩擦 ，减少 电 磁铁的滞环和死区现象，提高电液比例阀的响应速 度 。系统采用 电流闭环以提高性能和控制精度 。控 制系统结构 见图 8 。 I ． 1 图8 控制系统结构 2 P L C硬件设备 采用 O MR O N C P 1 H控制液 压系统 ，控制 系统硬 件 由 C P 1 H、通 讯 模 块C P 1 W C I F D 1 、扩 展 模 块 C P M1 A D A 0 4 1 及开关 电源 、各 类继 电器 等组成 。其 中 C P 1 H 是 实 现 高 速 处 理 、高功 能 的 程 序 一 体 化 P L C ，带 内置模拟输人输 出端子 。其 内置输入 2 4点／ 输出 1 6 点 ，与同类产品相 比其处理速度较相同尺寸 的4 0点输入输出型高约 1 0倍，C P M1 A - D A 0 4 1 模拟 输 出的分辨率 为 6 0 0 0 。通讯 模块 C P 1 W C I F 0 1可采 用 R S 2 3 2 C与上位计算机通信。 3 P L C软件设计 该控制系统是 由 O M R O N C P 1 H P L C和组 态王 软 件组成。工业 自动化通用组态软件组态王是在 P c机 上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包，如 图 9为在上位机上利用组态王对实验现场进行监控 的 操作界面 。直 接利用 上位 机上 串 口通过 R S 2 3 2数据 线 C P 1 H通信 ，无需 增加装置或板卡 ，简单易行 。 图9 起落架收放试验系统软件控制界面 第 1 9期 李伟 等飞机起落架收放动态加载试验液压系统设计 5 7 P L C软件设计包括 如 图 1 0的 P L C主程 序控制 流 程 、图 1 1 上位锁试验 子程 序控制 流程 以及人 机交 换 模块等部分 。主程序主要完成系统整体流程的控制协 调 ，子程序完成 系统实验的任 务。系统可以快速 准确 实现参数 调定 ，自动化程度及 可靠性 高 ，且具有很好 的抗 干扰性 。 系 统 压 系 系 统 程 系 叫 系统程序I一 统 统 程 序 统 系 通 扫 序 是 j． 供 统 初 否 油 试 电 描 调 验 ． 一 开锁上锁 l 始 有 压 l系统程序 r ． ’ T 化 误 程 立 系 统 主 程 序 图 1 0 P L C主程 序控 制流程 VI Y 图 1 1 上位锁试验程序控制流程 3 液压系统性能分析 应用所设计液压系统进行起落架收放疲劳地面试 验 ，并对试验测量结果进行分析 。 1 起 落架 转动角度与运 动时间关系 位移传感器 一端与一个半 径为 尺的小 圆盘连 接 ， 该圆盘安装时与起落架转轴共轴固结，传感器测量曲 线的数值为对应的小圆盘转过的弧长 ，则起落架转 过的角度为 1 8 0 百 尺 。 起 落架 收放 时转 角时间 一t 曲线 ，如图 1 2 、 1 3所 示 图 1 2 起落架收起 图 1 3 起 落架 放下 转角曲线 转角曲线 2 起落架作动筒压力与运动 时间关 系 收上腔与放下腔通油 口通过三通接头分别连接一 个压 力 传 感 器 ，用 于测 量 两 腔 的压 力 变 化 ，如 图 1 4 1 7 所示 ，分别表示收上腔 无杆腔收上、放 下时 ，放下 腔 有杆 腔 收上 、放下 时 测 出 的压力 变化曲线。 2 爵 1 乱 图 1 4 收起时收上 图 1 5 放下时收上 腔压力线 腔压力线 由图 l 4分 析 可 知 ，起 落架 开始 收起 时 ，收 上 腔进油而 放下腔 回油 ，收上 腔压 力 推动 活塞 杆做 功 用来 克服起 落架 的气动 力 、重力 及惯 性 力等 ，起 落 架 转过 6 O 。 之前 压 力 P随 着 转 角 O t 线 性增 加 较 慢 ， 转 过 6 0 。 时 压 力 迅 速 增 大 ，因为 重力 矩 增 加 较 大 ， 同时气动 载荷发生 变化 ，此 时 系统必 须 依靠增 大 压 力才能使起落架收上；在起 落架接近上位锁时，由 于作动简节流孔的节流作用 ，抑制了起落架的收上 速度 ，起落架逐渐运动至上锁到位 ，此后压力维持 稳定值 。如 图 l 6所 示 ，起 落 架 收 起 时 ，放 下 腔 回 油 的压 力 基 本 稳 定且 保 持 在 0 ． 3 2 MP a左 右 ，在 较 小 的范围 内变 化 。 在图 1 5中 ，收 上腔 与 回油 管路相 通 ，起落 架 刚 开始放 下时 ，由于重力及惯性 力较大且 推动作动筒活 塞杆运 动 ，所 以放 下初 始时刻收上腔 压力较大 ，随着 起落架放 下 ，收上腔 压力 逐渐减 小 ；图 l 7放下 腔与 压力管路 接 通 ，放 下 腔 的 压 力 逐 渐 增 大 至 最 大 值 8 ． 4 MP a ，在接 近下位锁 时 ，重力矩 较小但 气动力 矩 很大 ，加上作动筒节流作用 ，起落架运动速度逐渐减 小并在惯性力作用下运动至下位锁位置锁定。 图 l 6 收起时放下 腔压力线 图 1 7 放下时放下 腔压力线 4结论 1 液压系统工作压 力在 l 9 ． 5 M P a 时 ，成 功进 行 了安全可靠 的 6 8 0 0次动态收放 疲劳试验测 试 。说 明该系统具有高控制精度 、高安全性 、高可靠性等优 点 。 2 系统控制上 采用 P L C使 复杂试 验操 作 系统 变得非常简单 。系统气密性及散热性 良好 ，油液冷却 系统性能优异，油温保持在4 2℃以下。 3 软件仿 真与地面 实验结 果具有较好 的一致 下转第 7 5页 一整例压 、 磁向 一调比减阀电换阀 ●●● N一 ． ． 。． 。 。 ． ．． ． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．r ． ． ， ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ● 流 量 调定 是否异 常 ●● ●叫● 第 1 9期 陈计军 等中心轮齿数对三极外啮合余弦齿轮复合泵流量脉动影响分析 7 5 Q sh 3 B - 卜[ 等 o s 卜 眦-[ ] c o s 一 芋 由于计算 比较复杂 ，用 M a t l a b编程结合 E x c e l 数 据表格分别求 出叠加后的瞬时流量各区间的最大值和 最小值 。 分区间求 出当 0 r ／ l O和 0 2 r ／ 5时 ，平衡 泵 的 瞬时流量的最 大值和最小值 I⋯ 。 3 如 一 [ 孚 矗 c 0 s 】 眦-[ 孚 0 s 1 c o s 一 芋 Q ～ 3 如 卜[ o s 卜 眦 [ 孚 o s 卜 2 一 芋 2 2 则流量脉动系数 为 Q ⋯ 一Q Q I ， 一Q ⋯j ， 将上式最大 、最小值代人流量不均匀系数公式即 可求 出平衡式外啮合余弦齿轮 的流量脉动 。 取齿数 2 0 、z 1 7由上式得出平衡式余弦齿 轮泵 的流量不均匀系数 1 ． 6 5 ％ ，而普通 单个余 弦 齿轮泵取 2 0的情况下流量脉动为 占 4 ． 7 ％ ，可 见 在这种齿数下 ，泵的流量品质得到明显的改善 。 在齿数 。 3 k1 条件下，每 1 个子泵在齿轮 旋转 1周 主动齿 轮上 的每个 轮齿经历 3次啮合变化 过程 时 ，输 出流量 变化 3次 ，且具 有周期性 ，其循 环周期为 1 ／ 3其对应的啮合点位移为 r l ／ 3 ，使泵 的合成 输出流量也变化 3 次 ，脉动频率增加为普通齿 轮泵 的 3倍 ，结果如 图 6所示 。 I - - z 1 号 泵 2 一 号泵 一 图 5 3子泵 流量 脉动 图 6 平衡泵 的流量脉动 4结论 1 三极外 啮合余 弦齿 轮复合 泵在 中心 轮齿 数 3 k时，其流量脉动情况未得到明显改善。 2 当 中心轮齿数 。 3 k1 时 ，输 出流量 的脉 动率显著减少 ，改善了泵的流量品质，可降低泵的振 动和噪声 。 参考文献 【 1 】胡华荣． 外啮合余弦齿轮泵的特性研究[ D] ． 湘潭 湖南 科技 大学 ， 2 0 0 8 1 62 6 ． 【 2 】左瑞光， 白杰． 中心轮齿数对五极外啮合齿轮复合泵流 量脉动的影响分析[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 7 3 3 0 3 3 ． 【 3 】架振辉． 齿轮泵研究的现状与发展[ J ] ． 起重运输机械， 2 0 0 5 6 1 11 3 ． 【 4 】侯波 ， 孙全兵． 三从动轮并联齿轮泵结构 和性能研究 [ J ] ． 流体机械， 2 0 0 8 5 4 3 4 8 ． 【 5 】侯波， 栾振辉． 复合式外齿轮泵流量特性 的理论分析 [ J ] ． 华中科技大学学报， 2 0 0 1 1 2 1 8 2 1 ． 【 6 】 余以道， 王建， 罗善明， 等． 新型余弦齿轮传动的重合度分 析[ J ] ． 湖南科技大学学报 自然科学版， 2 0 O 7 3 3 8 4 1 ． 【 7 】王建． 余弦齿轮传动的原理与特性研究[ D ． 湘潭 湖南 科技大学 ， 2 0 0 7 2 42 8 ． 上接 第 5 7页 性 ，验证 了地面试验结果 的准确性与合理性 。 该液压机构及加载方法 已在应用 中获得验证 ，较 好地满足起落架收放疲劳试验工作需求 。 参考文献 【 1 】D u p o w H e i n e r ， B l o u n t G o r d o n ． A r e v i e w o f r e l i a b i l i t y p r e d i e t i o n [ J ] ． A i r c r a f t E n g i n e e r i n g a n d A e r o s p a c e T e c h n o l o - 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