用于飞机发电机测试的可移动式拖动台设计与开发

2015-01-27赖华瑾赵志鹏孙文缎

机电产品开发与创新 2015年4期

赖华瑾，丁一，赵志鹏，孙文缎

（1.江西洪都航空工业集团有限责任公司六五〇所，江西南昌 330024；2.中国人民解放军第94106 部队修理厂，陕西西安 710614；3. 江铃汽车股份有限公司发动机开发部，江西南昌 330001）

0 引言

发电机是飞机的电源系统的核心器件，其可靠性直接影响飞机的飞行安全[1]，为确保飞机发电机各项性能满足飞机电源系统的要求，每隔若干飞行小时必须对其性能进行多项性能测试[2]。用于测试发电机试验台主要由拖动台和测控台组成[3,4]，其中，拖动台用于驱动发电机，模拟发电机飞行工作状态，实现0～15000r/min 无级调速，测控台用于监控和测试发电机的各项性能指标参数。目前，固定式大型拖动台难以适应测控台结构小型化、便携化的发展，需要一种能够在各个工作场所之间移动的发电机拖动台以满足测试要求。交流变频电机体积小，便于移动，是目前常用的移动式拖动技术方案[5]，然而，其交流变频器及变频电机产生的强烈电磁干扰严重影响了测控台的检测精度。直流电动机拖动技术方案虽然能够减少电磁干扰[6]，但直流电动机体积大、转速低且需要增速器和润滑系统，这都会加大设备移动的难度。

本文设计开发了输出功率为**kW 直流电机拖动台，将直流拖动电机、电气控制系统、增速齿轮箱以及齿轮润滑系统集成到一个可移动式工作平台，实现了拖动台的移动要求，改善测试环境的电磁环境，满足了当前飞机发电机测试要求。

1 可移动式拖动台的整体设计

图1 可移动式拖动台结构简图Fig.1 The structure diagram of movable drag station

可移动式拖动台是专门用于检测某型飞机发电机的拖动装置如图1 所示，主要由直流电动机、齿轮增速箱、电气控制系统、液压润滑冷却系统、风冷辅助系统和移动平台等构成。直流电动机用于拖动被测试飞机发电机，采用Z4 系列型号为Z4－180－41T，电动机的基本励磁方式为他励，标准励磁电压为180V，功率为**KW，转速为0～1500r/min；齿轮增速箱用于提高直流电机的输出转速，齿轮增速箱采用南京创力传动有限公司产品，其机械效率为75%，传动比为1:10，齿轮箱输出端与被测试发电机连接，输入端与直流电动机连接。为了安装测试产品，齿轮箱前端设有托盘，拆卸产品可以借助托盘支撑；电气控制系统用于拖动的启停、调速、状态监控及故障报警等；液压润滑冷却系统采用喷淋式润滑，用于齿轮增速箱中齿轮的润滑与冷却；风冷辅助系统主要由电动机风机、发电机风机、油液散热风机以及调速器风机等组成，主要用于拖动台工作时给各个发热设备供风冷却；移动平台用于支撑设备的各个部分和容纳液压冷却系统的油箱。整个拖动台不超过1.2吨，可用手推叉车轻松移动拖动台的工作位置。

2 拖动台主要部件和系统设计

2.1 电气控制系统

图2 电气控制系统工作原理图Fig.2 The electrical control system principle diagram

电气控制系统主要由直流电动机的电枢与励磁电路、电机运行控制电路、运行状态监控电路等构成如图2 所示。为了实现上述电气控制功能，本文采用西门子全数字调速装置（6RA80）作为电气系统的核心控制器件。电枢与激磁电路为系统的主电路，用于连接6RA80 内部的功率整流板和直流电动机的电枢和励磁，其作用是通过调速器的整流电路将交流电转换为直流电动机电枢和励磁所需直流电以驱动电机工作；电机运行控制电路连接调速器的控制板及设备主令电器，用于实现电机启停、换向和转速调整等功能；运行状态监控电路主要用于显示当前工作转速、监控调速器和直流电动机的工作状况，当出现电机过热、过流、失速等异常状态时可发出声光报警。

2.2 液压冷却系统

齿轮增速箱的机械效率为75%，在满负荷输入功率工作状况下，有相当一部分机械能转化为摩擦发热使齿轮箱的温升更高，因此，为减少齿轮磨损，保持工作精度，必须对增速箱进行强制冷却润滑。本文设计的液压润滑系统采用润滑介质为VG46 抗磨机油，润滑方式为喷淋式润滑，液压系统工作原理如图3 所示，系统主要由齿轮泵、油滤、安全阀、压力继电器、油温传感器、风扇冷却器等构成。齿轮泵流量为16L/Min，供油压力0.1～0.2MPa，油滤过滤精度25μm；压力继电器用于反映液压冷却系统的工作状态，只要系统中油液停止供给，则输出报警信号，防止出现齿轮箱出现干磨损；风扇冷却器用于油液散热降温，阻止长期工作过程中油温的不断升高，油温传感器用于监控润滑油温度，当齿轮增速箱工作温度超过要求的45±5℃，温控表输出报警，防止齿轮箱过热。

2.3 移动平台

图3 冷却润滑系统液压原理图Fig.3 The Hydraulic Principle Diagram Of Cool and Lubrication System

移动平台用于支撑和容纳拖动台各种部件。为实现设备平稳运行，移动平台必须具有足够的刚度和强度，然而，设备的移动性又限制了平台体积和重量。本文设计的移动平台如图4 所示，主要规格为100mm 槽钢焊接而成，平台实体尺寸为（1650×750×200）mm。平台的上表面用于安防直流电动机和增速箱，为保证其安装精度，焊接后采用大型平面磨床对上表面进行磨削；平台中部留有液压油箱的空间，油箱为抽屉式结构，由左端插入并通过螺钉锁紧。平台的底部设有6 个可调式地脚，地脚之间的空间可伸入叉车的插爪，以便设备的移动。

图4 移动平台结构简图Fig.4 The structure diagram of movable platform

综上所述，本文开发的可移动拖动台如图5 所示，整体重量为1.2t，转速范围0～15000r/min，该拖动台可对功率不小于**KW 的飞机直流或交流发电机进行拖动。采用测速仪和振动仪检测（日本理音，RION－VM－63A），其转速误差不超过±0.1%，输出端位移震动0.07～0.12 mm pp，满足发电机检测时的拖动要求。