教学专用飞机液压综合实验台的开发与应用

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(吉林化工学院 航空工程职业技术学院， 吉林 吉林 132102)

引言

飞机液压实验台是用于测试飞机液压附件性能的专用设备，也是航空机电设备维修专业学员必须很好掌握和使用的重要设备。然而学校在添置该设备时，却被如下问题所困扰：一是航空维修企业所使用的某飞机液压实验台基本都是采用该飞机真实的液压泵等附件制作而成，对应的机型具体、测试内容单一并且价格昂贵，学校无力购置多种液压实验台；二是企业的液压实验台使用的工作压力都是该飞机真实的高压，由专业人员操作，而学校的学生都是从零开始练习操作，安全问题很是让人担心；三是企业所用液压实验台为减小噪音，一般都是将泵站设在一个独立的房间内，而且实验台的各种附件和管路都封闭在箱内，不但体积大，也不便于学生观察和学习液压实验台的构造和工作原理。针对这些问题，吉林化工学院航空工程职业技术学院研发了教学专用的飞机液压综合实验台，该实验台采用民品件，压力调节范围宽，配有手摇泵、油缸、配备操作指导软件，有效地解决了各种问题，满足了教学需求。

1 方案设计

1.1 设计目标与指导思想

设计一种经济、安全、适合于学生学习和对飞机液压附件、管路和收放回路进行测试的飞机液压综合实验台(以下简称实验台)，以保障航空机电设备维修专业人才培养方案对教学设备的需求。

所开发的设备不必追求技术多先进、功能多齐全，而求的是实用、够用、经济、安全、便于学生掌握和使用。

1.2 主要措施

经综合考虑采取如下措施：

(1) 为降低成本该实验台所用的液压附件匀采用民品件，而且实现一机多用的综合测试；

(2) 为使初学者操作安全和能观察到压力的渐变过程，在设备上添加一个手摇泵，可选择电动泵和手动泵两种供压方式；

(3) 为使测试飞机电磁开关等附件方便，在实验台上设置油缸1个，27 V直流电源1个，三位电门1个；

(4) 为使学生能方便地观察实验台的系统组成和连接等情形，在面板上配备该系统的原理图，在实验台的前后面都开设两个开门；

(5) 为使学生能快速掌握和使用实验台，编写该实验台的操作指导软件。

1.3 测试范围

(1) 性能检测 油缸、安全阀、换向阀等性能检测；

(2) 强度测试 附件、胶管和回路等耐压强度测试；

(3) 密封性检测 油缸内外渗漏、压力阀和换向阀渗漏等检测；

(4) 输出流量检测 油缸、飞机各部分收放回路等流量检测；

(5) 测试压力调节范围；

(6) 测试飞机和各种收放回路。

1.4 主要性能参数

根据对所要测试的工作任务，通过分析和计算以及参考借鉴其它液压综合实验台的设计经验[1-6]，最后确定该实验台的主要理论性能参数如下：

电动机功率 4.0 kW

电动机额定转速 1500 r/min

电动机电压 380 V

允许流量调制范围 0～14 L/min

允许压力调制范围 0～31.5 MPa

电动油泵排量 10 mL/r

手摇泵排量 低压12.5 mL/次 高压2.5 mL/次

2 实验台的设计与制作

实验台由液压系统、实验台本体和电气部分组成。

2.1 液压系统

液压系统的设计原理图如图1所示。该实验台的供压可采用手摇泵8或电动泵5两种方式，手摇泵供压更加安全、过程缓慢，以便于学生的观察和理解，相比之下电动泵供压更加省力、便捷和快速；通过对卸荷阀9和远程溢流阀14的配合使用可以实现对压力的调节；用调速阀17能控制流量；通过流量计18来显示流量；通过A口和B口可连接被测工件；利用总压力表12、A口压力表20、B口压力表21来分别指示各自的压力值。以上各件都装在液压台的控制面板上，如图2所示(图2中的序号与图1一致)。实验台的左侧装1个油缸，油缸的两油缸口设置在面板上，便于和被测件连接。实验台的右侧安装1个手摇泵，反复压动能代替电动泵供压。

1.油箱 2.油滤 3.空气过滤器 4.液位计 5.油泵 6.电动机 7.手摇泵高压溢流阀 8.手摇泵 9.远程卸荷阀 10.电动油泵先导溢流阀 11.手摇油泵低压溢流阀 12.总压力表 13.电动油泵单项活门 14.远程溢流阀 15.手摇泵高压单项活门 16.手摇泵低压单项活门 17.调速阀 18.流量计 19.三位四通换向阀 20.A口压力表 21.B口压力表 22.液压油缸图1 液压系统

3.2 实验台本体

实验台本体部分由箱体和面板构成。箱体的骨架由角钢焊制，外表为铁，箱体的内部安装电机和液压系统的动力附件、辅助附件还有电气部分。面板由铁皮制成，上面安装人机交换的控制附件和仪表、按钮、指示灯，如图2所示。

3.3 电气部分

在箱体内部的左侧端面上，安装电动机启动电路的接触器、熔断器、断路器、热继电器、直流电源等。在面板的上面装有急停开关、各种信号灯、直流电源外接座、电磁开关的操纵开关等。

图2 实验平台本体

3 测试应用

以下通过几个测试实例来介绍实验台的应用。

3.1 最低开启压力测试

分别以测试油缸和起落架电磁开关的开启压力为例，介绍采用手摇泵和电动泵两种供压方式的测试方法。

(1) 测试油缸的开启压力

方法一：分别把被测油缸的两个油口连接到操作面板的A口、B口上，根据油缸与面板的连接情况，把换向阀19手柄换到A位置(或B位置)，关闭卸荷阀9，顺时针关紧远程溢流阀14。然后反复压动手摇泵8，使液压逐步缓慢上升，每次压动手摇泵的同时注意观察对应的A口压力表20(或B口压力表21)的值，当油缸开始运动时，压力表显示的压力值就是该油缸最低开启压力。

方法二：采用电动泵供压的测试方法与上述的方法一基本一致，所不同的是：先将远程溢流阀14逆时针松开，开启电动机6，然后再缓慢顺时针调节远程溢流阀14，使液压逐步缓慢上升，当油缸开始运动时，压力表显示的压力就是该油缸的最低开启压力。

(2) 测试飞机起落架电磁开关的开启压力

某型飞机起落架电磁开关维修工艺中规定启动压力应小于60 kg/cm2,学生修好该件后需进行开启压力等方面的测试。该起落架电磁开关是三位四通电磁阀，4个接头和电源的连接方法如图2所示：来油接头接到A口，回油接头接到B口，放下和收上接头接到油缸口，电磁开关所需的直流电由面板引出。油路和电路接好后，再将操纵电门拨到起落架放下位置。接下来的测试的方法与油缸的一样。

3.2 内外渗漏测试

(1) 内渗漏

方法一：用手摇泵测试，略。

方法二：把油缸的油口或者工件的一个口，连接到操作面板A、B口上，开启电动机6，关闭卸荷阀9，将换向阀19手柄换到对应的A位置或B位置,顺时针调节远程溢流阀14，观察对应的压力表20或21，调到油缸或者工件的额定压力。在油缸活塞到达行程的终点后，拆下回油接头并将回油接头放到一个量杯内，保压5 min，观察量杯的渗漏量。

(2) 外渗漏

测试方法与内渗漏基本一样，只是保压时不拆卸回油管，从外部观察渗漏情况。

3.3 收放回路测试

飞机有起落架、减速板、襟翼等各种收放回路，学生对这些收放回路维修装配后都需要进行综合性能的测试。图3为减速板收放回路的测试连接情况：将减速板工作台的高压接头、回油接头分别与试验台的A口和B口相连，再接上电源，即可按照减速板收放回路工艺单的要求进行逐项测试。

图3 飞机液压综合实验平台测试减速板收放回路

4 指导软件

为帮助学生快速学习和掌握该实验台的组成、工作原理、使用和测试方法。针对该实验台专门开发了操作指导软件，其界面图如图4所示。界面的左下角有6个按钮，单击后可分别看到测性能、测强度、测内外渗漏、测压力调节范围、测流量、测回路的操作方法。

图4 飞机液压综合实验平台操作指导软件

界面的下边有一排按钮，单击后，分别显示出实验台的工作原理、各部分名称、测试范围、工作台的性能指标等。例如：单击了左边的第一个“工作原理”按钮，则进入图5所示的工作原理动画界面。该动画下边有控制播放条，播放条上边的“中”、“左”、“右”表示三位四通换向阀19的手柄扳到中间、左边、右边不同位置，例如当单击“电动泵”下边的“左”字按钮，则动画播放当手柄19扳到左边时的工作过程，学生能看到此时电动泵转动、油路的流动情况、阀和油缸的移动等详细工作过程。同理，当单击手摇泵部分的不同文字按钮后，则动画进入对应的手摇泵工作过程播放。

图5 飞机液压系统实验平台

5 结论

飞机液压实验台是航空机电设备维修专业学生对所修的飞机液压附件和回路进行测试所必须使用的设备。航空维修企业针对机型开发和使用的各种液压实验台因其价格、安全、测试单一等原因，学校很难购置。学校根据飞机教学对液压附件及回路的测试需要，开发了教学专用的飞机液压综合实验台，通过采取各种有效措施控制了成本、保证了安全、实现了一机多用、方便了学生的学习和使用。实践证明：虽然航空教学设备稀缺，加之方方面面的困难使学校很难购置该类设备，但是只要教师结合实情、潜心研究，同样能开发出适用的飞机教学设备。

参考文献：

[1] 苏乃权,涂艳玲.液压实验台活塞杆位移开环控制的仿真与实验[J].液压与气动,2014,(1):66-69.

[2] 王俊秀,王新民,王纪森.飞机液压附件综合试验台的研制[J].液压与气动,2011,(1):6-7，10.

[3] 赵道文,李跃东.飞机液压附件综合测试系统设计[J].液压与气动,2011,(5):37-38.

[4] 周冀馨.飞机通用液压附件综合测试台设计[J].电气时代,2014,(6):82-83，89.

[5] 李小涛,沈燕良,杨小森.飞机液压附件综合试验台设计[J].现代制造工程,2006,(3):98-99,141.

[6] 赵轲.液压传动实验教学中的设计性实验[J].实验技术与管理,2012,29(7):172-175.