飞机刹车组件液压试验台设计.pdf
2 0 1 4年 4月 第 4 2卷 第 8 期 机床与液压 MACHI NE T O0L HYDRAULI CS Ap r . 2 0 1 4 Vo 1 . 4 2 No . 8 D OI 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 13 8 8 1 . 2 0 1 4 . 0 8 . 0 3 2 飞机刹车组件液压试验台设计 李颖,杨健 ,邹炳燕,陈宽 天津 中德职业技术学院,天津 3 0 0 3 5 0 摘要飞机刹车组件是飞机制动系统中的一个重要部件。针对其性能测试要求,设计了测试飞机刹车组件性能的液压 试验台。该试验台可以对飞机刹车组件进行排气功能、高压保压功能、往复试验功能、低压保压功能、测间隙功能、微压 保压功能等性能进行测试。为了满足被测试压力范围极为宽泛和液压阀切换的可靠性要求 ,采取了 3套独立的供油系统。 针对具体的测试环境和性能要求,在设计上重点解决了几个关键问题。结果表明,该试验台能够满足测试要求。 关键词飞机刹车组件;测试;液压试验台 中图分类号 T H 1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 8 0 9 6 3 De s i g n o f t h e Hy dr a ul i c Ex p e r i me nt Ta b l e f o r Br a ki ng Co mpo n e nt s o f t h e Ai r p l a ne L I Yi n g ,YANG J i a n ,Z OU Bi n g y a n ,CHE N K u a n T i a n j i n S i n o - G e r ma n V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e , T i a n j i n 3 0 0 3 5 0 ,C h i n a Ab s t r a c t Ai r p l a n e b r a k e c o mp o n e n t i s a n i mp o r t a n t p a r t o f a i rp l a n e b r a k i n g s y s t e m. Ac c o r d i n g t o t h e p e r f o r ma n c e t e s t i n g r e q u i r e me n t s ,t h e h y d r a u l i c e x p e rime n t t a b l e f o r b r a k i n g c o mp o n e n t s o f t h e a i r p l a n e w a s d e s i g n e d .T h e e x p e ri me n t t a b l e c o u l d b e u s e d t o t e s t t h e p e rfo rm a n c e s o f t h e a i rpl an e b r a k e c o mp o n e n t s a b o u t d i s c h a r g i n g a i r ,h i g h - p r e s s u r e ma i n t a i n i n g ,r e c i p r o c a t i n g,l o w- p r e s s u r e ma i n t a i n i n g ,me a s u ri n g g a p,mi c r o - p r e s s u r e main t a i n i n g ,e t c .T o me e t t h e b r o a d p r e s s u r e r a n g e r e q u i r e me n t s a n d t h e r e l i a b i l i t y o f t h e h y d r a u l i c v a l v e s w i t c h i n g .t h r e e s e t s o f i n d e p e n d e n t o i l s u p p l y s y s t e m w e r e u s e d . F o r s p e c i f i c t e s t e n v i r o n me n t a n d p e rf o rm a n c e r e q u i r e me n t s ,s e v e r a l k e y p r o b l e ms we r e s o l v e d i n d e s i gn .Re s u l t s s h o w t h a t t h e s y s t e m c a n me e t t h e t e s t r e q u i r e me n t s . Ke y wo r Ai r p l an e b r a k e c o mp o n e n t s ;T e s t ;Hy d r a u l i c s y s t e m 飞机刹车组件是飞机制动系统中的执行元件 ,是 飞机制动系统中的一个关键部件,其性能和工作状态 直接关系到飞机起降过程的安全性。飞机刹车组件与 其他设备主要区别之一是不能等它出现故障时才进 行检修,而是需要根据操作和使用规程,定期对飞机 刹车组件 的性能和工作状态进行检测 。这种检测是离 线检测,也就是将飞机刹车组件从飞机上拆卸下来, 在机场的检修车间对其进行检测。飞机刹车组件试验 台即是用来对飞机刹车组件的性能和工作状态进行检 测的一种装置。该试验台一方面要模拟飞机刹车组件 在飞机 中的使用环境 ,另一方面要便于操作人员对飞 机刹车组件进行监测和调整 。 1 飞机刹车组件试验台的功能 根据飞机刹车组件的性能检测工艺要求 ,飞机刹 车组件试验台需要完成飞机刹车组件在各种规定压力 下的密封性试验 、规定压力下的动作间隙测量试验、 规定压力下的往复动作试验等。飞机刹车组件的核心 部件是一组液压缸 ,其性能检测功能 主要体现在液压 系统上,因此飞机刹车组件试验台的主体部分是一套 液压系统 。 飞机刹车 组件 液压 试 验 台具体 需 要实 现 以下 功 能 1 排气功能 飞机刹车组件从飞机上拆卸下来后 ,空气会进入 其中,当打开飞机刹车组件上的排气螺塞时 ,液压系 统能够提供 0 . 8 9 MP a的压力 对于不 同型号 的飞机 刹车组件 ,此值可能有所不同 ,飞机刹车组件在此 压力下进行排气工作。 2 高压保压功能 在此功能下,液压系统要为飞机刹车组件提供 2 0 . 9 M P a 对 于 不 同型号 的飞机 刹 车组 件 ,此 值 可 能有所不 同 的 压力 ,在此 压 力下 ,切 断液 压 系统 的油源,保压 5 m i n ,由操作人员观察飞机刹车组件 是 否有泄漏 。 3 往复试验功能 飞机刹车组件中有若干个单作用的活塞液压缸, 加压时,飞机刹车组件处于解除制动状态,卸压时, 飞机刹车组件的摩擦片在单作用液压缸复位弹簧的作 用下复位 ,恢复制动状态。在此功能下,液压系统要 为飞机刹车组件提供 8 . 9 MP a 对于不同型号的飞机 刹车组件,此值可能有所不同的压力,在此压力下, 设定一个往复运动周期 一般为 1 5 S 左右 ,一个周 期 内 ,加压和卸压 时间各一半 左右 ,比方说加压 8 S , 则卸压 7 S ,由操作人员观察是否有卡住或其他不良运 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 2 0 作者简介李颖 1 9 6 8 一 ,女,本科,副教授,主要从事流体传动及控制、机电一体化方面的教学和科研工作。Em a i l l i y i n g z h o n g d e 1 6 3 . c o m。 第 8期 李颖 等飞机刹车组件液压试验台设计 9 7 动迹象 ,观察往复运动过程中是否有 泄漏 的现象 。 4 低压保压功能 在此功能下,液压系统要为飞机刹车组件提供 0 . 8 9 MP a 对于不同 型号 的飞机刹车组件 ,此值可 能有所不同的压力 ,在此压力下,切断液压 系统 的油源,保压 5 m i n ,由操作人员观察飞机刹车组件 是 否有泄漏 。 5 测间隙功能 飞机刹车组件中有若干组弹性摩擦片 ,各组摩擦 片之间应该存在一个合理的间隙。在此功能下 ,液压 系统要为飞机刹车组件提供 0 . 8 9 M P a 对于不同型 号的飞机刹车组件,此值可能有所不 同的压力, 在此压力下,由操作人员利用测间隙的专用工具检测 各组摩擦片之间的间隙是否合理。 6 微压保压功能 在此功能下 ,液压系统要为飞机刹车组件提供 0 . 0 3 4 M P a 对于不同型号的飞机刹车组件 ,此值可 能有所不同的压力,在此压力下 ,切断液压系统 的油源,保压 5 m i n ,由操作人员观察飞机刹车组件 是否有泄漏 。 2 飞机刹车组件液压试验台的构成及其工作原理 为了实现飞机刹车组件的各项测试功能,设计飞 机刹车组件液压控制系统原理如图 1 所示。以实现的 功能和为飞机刹车组件提供的压力高低划分 ,该系统 由4个子系统组成低压、中压和高压子系统;微压 子系统;控制油路和保压装置子系统 ;压力检测单 元 。这 4个子系统既相互独立 ,又相互关联 ,前 3个 子系统各由 1 个液压泵提供能源,互不干涉。 l 、2 、2 7 一吸油滤油器卜 低压泵4 、7 、2 9 一联轴器5 、8 、 3 O 一电机6 一控制泵9 、3 2 一精密节流阀1 0 、l 2 、l s 一压力表开关 l l 一微压压力表l 3 一控制系统压力表l 4 一溢流阀1 6 一高压压力表 1 7 -- 比例 溢流 阀l 8 、l 9 、2 O 一 单 电4 1 2 换 向阀 2 l 、2 2 、2 3 -- 截止 阀 2 4 一高压传感器2 5 - - 低压传感器2 6 一被测试刹车组件 2 8 一高压泵 3 l 一 单 电2 , 2 换 向阀 图 1 液压系统工作原理图 1 低压、中压和高压子系统 该子系统 需 要为 飞机 刹 车组 件 提供 0 . 8 9 、8 . 9 、 2 0 . 9 M P a 3个压力等级 ,以满足排气 、高压保压 、往 复试验、低压保压、测间隙等性能测试的要求。 该子系统由吸油滤油器 2 7 、液压泵 2 8 、联轴器 2 9 、电动机 3 0 、电磁换向阀3 1 、精密节流阀 3 2 、比 例溢流阀 l 7 、压力表开关 1 5 、压力表 1 6等元器件组 成。电动机 3 O通过联轴器 2 9和液压泵 2 8组合在一 起 ,是该子系统 的能 源所在 ;比例 溢流 阀 1 7根 据系 统的测试功能要求 ,接受控制器的电信号,用于设定 液压系统的工作压力 此系统中为 2 2 5 MP a ,因 此 8 . 9和 2 0 . 9 M P a 两个压力等级由比例溢流阀 1 7实 现 ;吸油滤油器 2 7在系统中对液压油进行过滤,保 证液压油的清洁,使整个系统工作可靠 ;精密节流阀 3 2实现0 . 8 9 MP a的压力等级,当4 D T处于失电状态、 电磁换向阀3 1 不通时,该子系统的压力 由比例溢流 阀 1 7 设定,当4 D T处于得电状态、电磁换向阀3 1 接 通时,该子系统的压力由精密节流阀 3 2设定。之所 以0 . 8 9 M P a的压力等级没有用 比例溢流阀 1 7设定 , 是因为比例溢流阀 1 7的压力设定范 围没有那么宽, 尽管比例溢流阀产品样本中认为可以,但经过试验后 发现比例溢流阀不能满足需要的压力设定范围。 排气试验时,4 D T得电,系统压力由精密节流阀 3 2设定,液压泵 2 8排出的液体经过液控截止阀 2 2 此时截止阀2 1 截止,截止阀2 2和 2 3接通到达被 测试的飞机刹车组件 2 6 ,然后 由操作人员进行排气 操作 。 高压保压试验时,4 D T失电,系统压力由比例溢 流阀 1 7设定 ,液压泵 2 8排出的液体经过液控截止阀 2 2 此 时截止 阀 2 1 、2 3截止 ,截止 阀 2 2接通 到达 被测试的飞机刹车组件 2 6 ,延时一段时间 此时间 可以设定后 ,截止阀2 1 、2 2 、2 3均断开,被测试 的飞机刹车组件 2 6处于保压状态 ,通过高压传感器 2 4检测其性能是否符合要求。 往复试验时,4 D T失电,系统压力由比例溢流阀 1 7设定,液压泵 2 8排 出的液体经过液控截止 阀2 2 此时截止 阀 2 1 、2 3 截 止 ,截止 阀 2 2接 通 到达 被 测试的飞机刹车组件 2 6 ,加压和卸压过程由比例溢 流阀 1 7输入的电信号决定 ,当给比例溢流阀 1 7输入 零信号时,飞机刹车组件 2 6处于卸压状态,当给比 例溢流阀 1 7输入相当于 8 . 9 MP a压力 的电信号时, 飞机刹车组件 2 6 处于加压状态。 低压保压试验时,4 D T得电,系统压力由精密节 流阀3 2 设定 ,液压泵 2 8排出的液体经过液控截止阀 2 2 此时截止阀2 1 截止,截止阀 2 2和 2 3接通到 达被测试 的飞 机刹 车组件 2 6 ,延 时一 段 时间 此 时 9 8 机床与液压 第 4 2卷 间可以设定后,截止阀 2 1 、2 2均断开 ,2 3仍处于 接通状态,被测试的飞机刹车组件 2 6处于保压状态, 通过低压传感器 2 5检测其性能是否符合要求。 测 间隙试验时 ,4 D T得 电,系统压力 由精密节 流 阀 3 2设定 ,液压泵 2 8 排 出的液体经过液控截止 阀2 2 此 时截止 阀 2 1截止 ,截止 阀 2 2和 2 3接通 到达被 测试的飞机刹车组件 2 6 ,然后 由操作人员进行间隙 测量 。 2 微压子系统 该子系统需要为飞机刹车组件提供 0 . 0 3 4 MP a的 压力等级 ,以满足微压保压性能测试的要求。 该子 系统 由吸油滤油器 1 、液压 泵 3 、联轴器 4 、 电动机 5 、精密节流阀 9 、压力表开关 1 0 、压 力表 1 1 等元器件组成。电动机 5通过联轴器 4和液压泵 3组 合在一起 ,是该子系统的能源所在 ;吸油滤油器 1 在 系统中对液压油进行过滤 ,保证液压油的清洁 ,使整 个系统工作可靠;精密节流阀9实现 0 . 0 3 4 MP a的压 力等级。之 所 以单 独 设立 一 个 子 系 统来 实 现 0 . 0 3 4 M P a 的压力等级,而没有用 比例溢流阀 1 7来设定 , 原因与前相同,是因为比例溢流阀 1 7的压力设定范 围没有那么宽。 微压保压时,截止阀2 1 、2 3处于接通状态 ,截 止阀2 2处于截止状态 此时可以使比例溢流阀 l 7处 于卸荷 状态 ,也可以关掉液压泵 2 8 ,液压泵 3排 出 的液体经过液控截止阀 2 1到达被测试的飞机刹车组 件 2 6 ,此时系统压力由精密节 流阀 9设定为 0 . 0 3 4 M P a ,延时一段时 间 此 时间可 以设定 后 ,截 止阀 2 l 、2 2均断开,截止阀2 3处于仍处于接通状态 ,被 测试的飞机刹车组件 2 6处于保压状态,通过低压传 感器 2 5检测其性能是否符合要求。 3 控制油路和保压装置子系统 该子 系统 的作 用是 为 3个截 止 阀 2 1 、2 2 、2 3提 供其换向所需要的液体压力 ,控制其是处于截止状态 还是接通状态 。该子 系统是一个独立 的液压 系统 ,之 所 以这样设计 ,而没有从低压 、中压和高压子系统 中 引出控制压力 ,是为了可靠起见 ,避免油路间的互相 干涉 。 该子 系统 由吸油 滤油 器 2 、液压泵 6 、联轴 器 7 、 电动机 8 、压力表开关 1 2 、压力表 1 3 、溢流阀 1 4 、 电磁换向阀 1 8 、1 9 、2 0 ,截止阀 2 l 、2 2 、2 3等元器 件组成。电动机 8 通过联轴器 7和液压泵 6组合在一 起,是该子系统的能源所在;吸油滤油器 2在系统中 对液压油进行过滤,保证液压油的清洁,使整个系统 工作可靠;溢流阀 1 4设定控制截止阀2 1 、2 2 、2 3换 向所需 要的压力 ;电磁换向阀 1 8 控制截止 阀 2 1的换 向,电磁换向阀 1 9控制截止阀2 2的换向,电磁换向 阀2 0控制截止阀 2 3的换 向;截止阀 2 3的设置是为 了保护低压传感器 2 5 ,以免在飞机刹车组件处于高 压情况下对低压传感器造成破坏。 4 压力检测单元 压力检测单元的作用是检测整个液压系统作用在 飞机刹车组件上的液体压力,并将其转换为电信号, 传送至计算机控制系统,一方面该信号与计算机给定 的压力信号进行比较,与比例溢流阀 1 7一起构成压 力闭环系统,另一方面该信号被送至计算机,经过转 换 ,在显示界面中将压力传感器采集到的压力信号实 时地显示 出来 。 该系统中采用了高压 2 4和低压 2 5两个传感器, 这是因为该系统中需要采集的压力范围太宽 0 . 0 3 4 2 5 M P a ,只用一个压力传感器无法满足要求。高 压传感器 2 4采集 8 . 9~ 2 5 MP a的压力,低压传感器 2 5采集 0 . 0 3 4 0 . 8 9 M P a的压力。为了在飞机刹车 组件处于高压情况下对低压传感器 2 5不造成破坏, 设置了截止 阀 2 3 ,当飞机刹车组件处于超过 0 . 8 9 M P a 压力的情况下,截止阀 2 3处于关闭状态 ,飞机 刹车组件的压力只用高压传感器 2 4采集;而当飞机 刹车组件处于不超过 0 . 8 9 MP a 压力的情况下 ,尽管 此时高压传感器 2 4和低压传感器 2 5都在采集信号 , 但计算机控制系统只读取低压传感器 2 5的数据,这 些功能由控制程序来实现。 3 特殊问题及其解决方法 飞机航空蓝油的腐蚀问题。飞机航空蓝油对普通 的橡胶腐蚀很严重。因此 ,在买来所有标准液压元件 之后 ,要把其中的原有密封用特殊定制 的密封更换, 这是一个很繁琐、很仔细的工作,稍有不慎遗漏了, 不仅会出现泄漏 ,更重要的是普通橡胶被腐蚀后 ,会 变成粉末进入系统 ,造成堵塞,系统出现故障。因为 飞机航空蓝油对有机物和人体有害 ,在对试验台进行 总体布局时,要便于操作人员对飞机刹车组件进行各 种操作 、便于操作人员对整个系统进行检修,计算机 控制系统要离开液压系统和操作台一段距离 ,因此整 个系统采用了分体式设计。 无泄漏问题 的解决 。在对飞机刹车组件进行性能 测试 中,有 3 项试验是对 飞机刹 车组件进 行的 3个压 力等级的保压试验。无论是哪一个等级的试验 ,其保 压原理是一样的,就是在对飞机刹车组件施加了所需 压力后,要关闭所有和飞机刹车组件相通的管路 ,并 且要保证试验台自身无泄漏 ,只有压力传感器与相关 的密封容 腔相通 ,这样才能通过采集 密封容 腔 内压力 下转第 1 0 1页 第 8期 鞠昌娟转炉煤气切换装置液压系统设计 1 0 1 5 液压 系统设计总结 正常运行时,采用普通单向节流阀对回路出口进 行调速,增加了调速的稳定性。紧急情况下,液压缸 上腔采用蓄能器与泵同时供油,液控单向阀使液压缸 下腔先卸压,再用插装式节流阀调节其速度 ,使活塞 快速下行时平稳无液压冲击。任意位置停止时,采用 两个液控单向阀实现双向液压锁紧功能,锁紧可靠。 整个液压系统采用 3 个集成块式结构,各集成块上联 接叠加阀和插装阀结构,减少油管数 目,降低回路的 能量损失的同时,结构紧凑 ,占地面积小,便于装卸 和维修。调速回路采用容积节流调速,系统采用蓄能 器和液压泵同时给系统供油实现快速运动 ,系统工作 效率提高,能耗降低。两液压缸回路独立控制、快慢 速互不干扰 。 6结论 该套设备已经研制成功,液压系统也已投入正常 生产,并能满足设备的控制要求。事实证 明该液压 回路设计可行,为企业和用户创造了良好的经济效益。 参考文献 【 1 】 姜佩东. 液压与气动技术[ M] . 北京 高等教育出版社, 2 0 0 0 6 56 6 . 【 2 】 侯波. 插装阀在采掘机械液压系统中的应用展望[ J ] . 煤矿机械, 2 0 0 4 2 1 3一l 5 . 【 3 】 冯捷, 张红文. 转炉炼钢生产[ M] . 北京 冶金工业出版 社 , 2 0 0 6 . 【 4 】 徐育新 , 杨庆华. P L C在莱钢 1 2 0吨转炉烟气干法除尘 控制系统中的应用[ J ] . 工业控制技术, 2 0 0 5 5 1 0 4 1 06. 上接第 9 8页 的变化,判断飞机刹车组件本身是否存在泄漏。针对 该要求 ,设计了无泄漏的截止阀 2 1 、2 2 、2 3 。其基 本原理就是采用软密封 代替一 般元件 中 的金属 密封 , 其截止和接通的状态切换由外部提供的液体压力来实 现 。 4结束语 飞机刹车组件液压试验台研制完成后 ,对 实际的 被测试件进行 了测试 ,试验 台性能 良好 ,能够实现检 测工艺所需要的各项压力等级和动作要求 ,操作过程 简单,替代了进 口设备 ,满足了机场飞机检修的要 求 。 参考文献 【 1 】高松, 程斌. 从空客 A 3 2 0系列刹车系统工作原理看机 轮刹车组件的故障保留[ J ] . 江苏航空, 2 0 1 0 4 2 9 31. 【 2 】张成铁. A 3 2 0 / 3 1 9 飞机刹车装置的维修 [ J ] . 机械研究 与应用, 2 0 04 , 1 7 3 4 6 4 7 . 【 3 】帅长红, 王小会, 马艳芳. 液压设备设计、 生产、 技术改造 与故障诊断监测 [ M] . 北 京 北方工业 出版社 , 2 0 0 6 1 0 0 71 0 0 9 . 【 4 】成大先, 王德夫, 姬奎生. 机械设计手册单行本 液压传 动[ M] . 北京 化学工业出版社 , 2 0 04, 6 0 6 6 1 0 . 【 5 】王立文, 盖东飞. 智能式飞机刹车组件试验系统及其压 力控制研究[ J ] . 机床与液压, 2 0 0 5 9 6 2 6 4 . 【 6 】王立文, 李林山. 自动式机轮刹车组件弹簧试验系统 的 设计[ J ] . 机床与液压 , 2 0 0 7 , 3 5 1 1 2 81 2 9 . 【 7 】杨文堂, 赵平生. 飞机机轮炭/ 炭刹车盘金属件铆接工艺 分析[ J ] . 湖南有色金属 , 2 0 0 7, 2 3 2 4 7 5 0 . 【 8 】杜国森. 液压元件产品样本[ M] . 北京 机械工业出版 社 , 1 9 9 9 1 0 8 71 1 0 9 .