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分析酒精液位計在滑油正負(fù)壓油箱疲勞試驗臺中的利弊
摘要:研究介紹了一種航空滑油正負(fù)壓油箱疲勞試驗臺設(shè)計的原理,對試驗臺工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析,并對各油路的作用做出了具體說明,對實現(xiàn)油箱正負(fù)壓的過程進(jìn)行了詳細(xì)敘述。
引言
正負(fù)壓油箱疲勞試驗臺的作用是模擬產(chǎn)品在工作狀態(tài)下,因介質(zhì)壓力的變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響,考核產(chǎn)品因壓力變化而產(chǎn)生的變形或滲漏(泄漏)。本文設(shè)計一種能考核產(chǎn)品 因 介 質(zhì) 壓 力[(-50kPa~0~50kPa)(絕對 壓力)]變化,對產(chǎn)品承壓能力考核的試驗臺。
1設(shè)計方案
正負(fù)壓油箱疲勞試驗臺的試驗曲線如圖1所 示,工作原理如圖2所示。
(1)循環(huán)油液控制回路,如圖2中100部分。這個部分主要由“保溫油箱、液位計、過濾器、循環(huán)油泵、加熱器、流量計、電動三通閥、油水換熱器、酒精液位計、溫度傳感器等組成”;被試油箱滑油供回油口連接在試件箱內(nèi)供油軟管和回油軟管之間,即可對被試油箱內(nèi)部油液流動要求及溫度進(jìn)行控制。
(2)空氣正負(fù)壓力回路,如圖2中200部分。這個部分主要由“氣缸、電動缸、伺服電機(jī)等組成”;用于控制試驗所需的正負(fù)壓空氣壓力。
試件艙部分:主要用來放置被試油箱,關(guān)閉艙門進(jìn)行試驗。“油液介質(zhì)、油液溫度、系統(tǒng)壓力試驗臺設(shè)計”:使用加熱溫度不超過200 ℃油液系統(tǒng)壓力不超過0.2 MPa空氣壓力±50kPa的高溫航空滑油。
2試驗臺工作原理
2.1 循環(huán)油液及油液溫度控制過程
循環(huán)油液及油液溫度控制過程的原理見圖3,產(chǎn)品試驗壓力介質(zhì)的提供主要由齒輪泵、管道加熱器和換熱器及閥門等原件組合完成。
油液供油:原理中油液經(jīng)吸油開關(guān)(30)、L 形三通電動閥(3、29)、油泵(4)、加熱器(5)、供油過濾器(6)、流量計(8)、L 形三 通 電 動 閥(11)后進(jìn)入被測油箱,然后 經(jīng) L形三通電動閥(13)、油水換熱器(14)、回油過濾器(16)、L 形三通電動閥回到設(shè)備油箱中,此條支路可提供被測油箱剛安裝于試驗臺上時的油液供給,通過流量計軟件計時的方法判斷補(bǔ)油量。
油液循環(huán):當(dāng)*次試驗補(bǔ)油完成后,L 形三通電動閥(3、17、11、13)切換工作位置,油液經(jīng)油泵 (4)、加熱器(5)、供油過濾器(6)、流量計(8)、L 形三 通電動閥(11)、 被測油箱(12)、L 形三通電動閥(13)、油水換熱器(14)、 回油過濾器(16)、L 形三通電動閥(17、3、29)后,此時油液不回到設(shè)備油箱,而是直接進(jìn)入油泵吸油口,形成一個閉式循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)中流量計始終檢測當(dāng)前閉式系統(tǒng)供給被測油箱的流量,閉式系統(tǒng)的優(yōu)點在于始終保持被測油箱中的油液的位置。
油液溫度:加熱器(5)和油水換熱器(14)設(shè)置于管路系統(tǒng)中,當(dāng)需要油液高溫試驗時,加熱器處于開啟狀態(tài),油泵持續(xù)運行,保證被測油箱中的油液處于設(shè)置溫度,當(dāng)油液溫度高于設(shè)置溫度2 ℃時加熱器停止工作,電動閥(15)接通外部循環(huán)水油水換熱器開始工作,給系統(tǒng)降溫,當(dāng)油液溫度低于設(shè)置溫度2 ℃時,油水換熱器停止工作, 加熱器工作,以此循環(huán),使系統(tǒng)管路中的油液溫度始終處于設(shè)置溫度±2 ℃范圍內(nèi)。
試件油液溫度設(shè)置:在試件入口管路上的溫度傳感器采集,此傳感器也是試驗臺油液溫度控制的采集點。
采用流動式管道加熱器能有效處理油箱油液加熱溫度的均勻性,避免油液加熱過程中的碳化現(xiàn)象;超溫保護(hù)由設(shè)置在油箱上的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)判斷;酒精液位計指示油箱的液位并提供計算機(jī)顯示的液位數(shù)據(jù);集油油箱便于收集試件艙內(nèi)試件滲漏的油液,設(shè)置試件艙漏油檢測裝置,在高壓篩選試驗過程中當(dāng)裝置檢測到滲漏的油液時試驗臺自動做出報警停機(jī)的處理;通過電動三通閥的換向可以將集油油箱中的油液抽回至系統(tǒng)油箱并過濾,便于油液的回收利用。
2.2 正負(fù)壓試驗過程
正負(fù)壓試驗過程的原理見圖4,正負(fù)壓試驗過程主要由電動缸帶動空氣缸往返運動來實現(xiàn)。
正負(fù)壓試驗:系統(tǒng)油泵在被測油箱為閉式模式下持續(xù)運行,同時伺服電機(jī)帶動氣缸來回往返對被測油箱進(jìn)行吸推運動,因處于閉式系統(tǒng)模式,因此產(chǎn)生正負(fù)壓力交替循環(huán),氣缸內(nèi)腔容積減小壓力為正,氣 缸內(nèi)腔容積加大,壓力為負(fù),此時可產(chǎn)生正負(fù)壓循環(huán)曲線。
如圖1所示,時段 A,電動缸運動帶動空氣缸無桿腔內(nèi)腔容積減小,此時被時油箱內(nèi)腔壓力增大,當(dāng)酒精液位計采集到試驗所需正壓力時,空氣缸停止運動,被試油箱內(nèi)腔壓力保持;時段 B,電動缸停止運動,被試油箱內(nèi)腔壓力保持正壓力;時段 C和時段 D,電動缸運動帶動空氣缸無桿腔內(nèi)腔容積增大,此時被時油箱內(nèi)腔壓力減小,當(dāng)酒精液位計采集到試驗所需負(fù)壓力時,空氣缸停止運動,被試油箱內(nèi)腔壓力保持;時 段 E,電動缸停止運動,被試油箱內(nèi)腔壓力保持負(fù)壓力;時段 F,電動缸運動帶動空氣缸無桿腔內(nèi)腔容積減小,此時被時油箱內(nèi)腔壓力增大,當(dāng)酒精液位計采集到試驗所需正壓力時,空氣缸停止運動,被試油箱內(nèi)腔壓力保持。
從 A 到 F六個時段的時間總和為一個循環(huán)周期,采用伺動電動驅(qū)動電動缸帶動空氣缸運動 PID 采集壓力的原理可控制 A 到 F每個時段的時間設(shè)置。
試件艙為密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)置開門報警裝置,在試驗過程中開啟試件艙的門系統(tǒng)自動報警并做出停機(jī)處理。
3試驗臺試驗方法
3.1 使用前檢查和準(zhǔn)備
使用前應(yīng)先檢查油箱油位及吸油開關(guān)是否開啟,油液固體污染度等級是否達(dá)到要求,配電系統(tǒng)是否完備正常,管路系統(tǒng)是否完備正常,還應(yīng)檢查試驗臺內(nèi)有無多余物。檢查完畢,根據(jù)試驗要求連接被試油箱供回油軟管。
3.2 試驗項目、方法及要求
試驗內(nèi)容:壓力時間曲線、循環(huán)總周期。試驗方法:
(1)壓力時間曲線。按被試油箱的技術(shù)指標(biāo)設(shè)置試驗參數(shù),啟動試驗臺進(jìn)入自動測試,檢查顯示界面壓力時間曲線應(yīng)滿足被試油箱要求的技術(shù)指標(biāo)。
(2)循環(huán)總周期。按照被試油箱的循環(huán)周期要求,試驗臺在檢測至循環(huán)周期到達(dá)設(shè)置周期時,試驗臺應(yīng)自動停機(jī)并保存所有試驗數(shù)據(jù)。
4結(jié)語
本試驗臺原理簡單,結(jié)構(gòu)合理,操作方便,易于掌握,適用于特定飛機(jī)滑油油箱部件系統(tǒng)的試驗;操作流程及數(shù)據(jù)均有記錄,具備良好的質(zhì)量可追溯性;經(jīng)過設(shè)計、制造及交付使用,并對產(chǎn)品進(jìn)行了實際試驗,達(dá)到了預(yù)期的效果,能夠滿足產(chǎn)品的試驗要求;自動化程度高,不需要過多的試驗人員,節(jié)省了人力成本。