高温高压大流量气压调节关断活门测试系统的设计

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为了可靠地完成座舱的通风和增压、座舱供气温度控制、风挡除雾、电子设备冷却、雷达增压和抗荷、机械制氧、燃油箱增压及电子设备冷却等-系列复杂任务，环境控制系统的引气源自发动机压气机，最大引气流量为 3800 kg/h，最高引气压力为 2.35 MPa，最高引气温度为 590℃。气压调节与关断活门就是用来对引气进行分级减压，当系统故障时，人工或系统 自动及时关断引气。因此，气压调节与关断活门的好坏直接关系到系统的平稳运行与飞机安全。飞机高温高压大流量气压调节关断活门测试系统”就是根据军用飞机各种类气压调节关断活门专用《技术条件》和《试验大纲》为军用飞机修理厂修理建线而设计的，这是以计算机为核心的，集状态监测、数据显示为-体的测试系统。

1 系统的组成与工作1.1 系统的组成为了模拟被测附件真实的工作环境，以便对其性能参数进行准确的测量，设计的该测试台主要由气源、加温装置、控制台与测试台四部分组成(如图1所示)。

1)气源为全过程地模拟引自航空发动机在各种飞行状态下压气机所产生的高温、高压气体，以满足对环控附件的测试需要，解决因连续供气，导致气源体积庞大，功耗过高的问题。经综合考虑后采用充气、储气与放气分时进行的方法来设计气源。其主要有并联 V型活塞式空压机、3个体积分别为4 m 的不锈钢大型高压气罐、1个容积为2 m 不锈钢缓冲罐、压力传感器、2个安全阀及供气开关组成等≌压机最大出口压力为4 MPa、最大流量60 kg/min。

2)控制台中央控制台是整个实验台的核心，用于安装计算机主机、外设(显示器、打愈等)、板卡、各种数字量仪表(压力、流量、电压、电流)及试验台状态指示灯(电源，活门打开、关闭)。具有以下三大主要功能(如图2所示 )。

(1)对气源进行远程控制与监测；(2)对实验台系统参量进行控制调节；(3)对附件性能进行测试。

3)加温装置加温装置是-种基于高功率的高温、高压、最大流量超过3000 kg/h，能把压缩空气短时加热至460C的电加热装置。采用高精度带内置非线性校正功能的智能温度控制仪，利用模糊控制理论和传统PID控制相收稿Et期：2013-03-12作者简介 ：李跃东(1968-)，男，江苏如皋人 ，副教授，主要从事飞机液压与气动研究和教学工作。

86 液压与气动 2013年第9期1.空压机 2.油气分离器 3、14.气压传感器 4.气压力表 5.安全阀 6.高压气罐 7.电动供气开关 8.水分离器9.缓冲气罐 lO.气体流量传感器 11.电动供气开关 12.大流量低压减压阀 13.大流量高压减压阀 15.加热器16.被测附件冷却电磁阀 17.数字温度表 18.高温高压气体隔离箱 l9.大流量电动插板阀 20.消声器图1 气压传动原理图匦匾 量不同指标下试验工况的自动建立和转换。

图 2 系统控制关系图结合的控制方式，根据输入空气量的大小 自动改变输入电压达到无级调节功率的目的，使系统控制处在响应快、无超调、控制重复性好的最佳状态，见图3。

(热空气)图 3 加热器原理 图4)测试台主要有为保证气压调节与关断活门快速装夹而设计的安装工位、通用夹具。为进行加载反馈与参数测量而配置有压力、流量传感器等。

为了保证在高温高压条件下测试人员的绝对安全，测试台在远离控制台的基础之上，仍然设计了高温高压隔离箱，以防因被测附件安装密封装置损坏时，高温高压气体冲出伤人。

1.2 测试 台的工作及 系统测控软件测试人员在受领附件测试任务后，启动测控软件，测试台软件系统自动对整个测试台各电气系统进行 自检。自检过程具有故障定位报警功能，测试过程中故障后具有应急停机卸压功能。

在气源压力符合测试条件所需压力时，计算机 自动实现气压调节与关断活门性能在检测所需压力、流系统测控软件是整个测控系统的核心，整个系统的工况建立、切换以及数据的采集处理，均由系统软件控制完成。

本系统的软件设计主要包括软件界面设计、硬件控制拈、数据采集拈和结果处理拈。该系统软件是在Windows2000平台下，选用CVI6.0作为编程工具，它具有较好的硬件控制和数据处理能力。由于虚拟仪表的应用，界面美观友好。测试系统所需要的各种功能分门别类地放在窗口的下拉式菜单和对话框中，用户不必记忆每个任务所需的具体命令，只需用鼠标点击相应按钮即可。数据采集及处理包括：采集数据的转化、滤波、坏值的剔除，完成压力与流量 PID控制策略。

2 主要解决的技术问题2.1 系统气体压力与流量控制方案根据环控大流量气压附件《技术条件》、《试验大纲》及相关测试要求：在特定压力、流量条件下，对气压调节与关断活门性能进行测试。采用计算机利用气动减压阀与压力传感器对气体压力进行 PID精确控制；利用气体流量计，由计算机对备压电动阀进行 PID控制，以完成对气体流量的控制。

2.2 高温、高压、大流量空气加热装置的设计及温度的精确控制(1)加热器内胆受温，外壳承压；(2)控制器采用模糊控制理论和传统 PID控制相结合方法进行无级调功，精确控温。

2.3 高温高压密封及防护装置的设计在测试工况下，采用耐高温、高压的碳密封圈对测附件进行安装后的密封。为了保证高温、高压条件下测试人员的绝对安全，我们对测试附件安装位置设计2013年第9期 液压与气动 87DOI：10.11832/j.issn.1000-4858.2013.09.025关于液压缸爬行现象数学模型的建立研究. 王秀君，尹立松，范华志，李永奇，李小明Mathematical Model for Crawling Phenomenon in Hydraulic CylinderWANG Xiu-jun，YIN Li-song，FAN Hua-zhi，LI Yong-qi，LI Xiao-ming(徐州徐工液压件有限公司 技术中心，江苏 徐州 221004)摘 要：液压传动领域中，作为主要传动元件之-的液压缸会出现爬行现象，该研究从导致液压缸爬行的主要因素出发，概括出其爬行机理，并通过建立液压缸系统的数学模型进行理论分析，提 出了相应的改善措施∩为液压缸的设计、使用以及其他液压元件爬行机理的研究提供-定的参考依据。

关键词：液压缸；爬行；数学模型；改善措施中图分类号：TH137.5 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)09-0087-03引言随着液压行业技术的不断发展，人们对于液压元件的质量，尤其是作为执行元件的液压缸，所关注的细节也越来越多。

对于大多数液压缸来讲，或多或少都会存在着爬行现象，即-种时断时续速度不均的运动现象，亦被称为滑行.粘着-滑行运动。而实质上，这种现象是属于局部系统的自激振动过程。这种运动，不仅存在于液压传动中，既使在机械传动和电气传动中，在低速时也都有可能产生。不过，在液压传动中，液压油本身既是传动件，又是弹性体，所以，爬行现象就更难避免。

而就液压缸来说，爬行现象的产生十分有害，不仅容易造成抖动、异响，带来客户抱怨；而且加速密封件和运动表面的磨损破坏，严重影响液压缸的使用寿命。

因此，建立液压缸爬行现象的数学模型，研究爬行的产生原因，提出改善措施 ，对液压缸技术的发展就显得非常重要。

1 抽化爬行模型液压缸的爬行现象是由许多因素引起的，而且各种因素之间错综复杂，它们主要包括传动元件的刚性、密封的类型、液压缸的连接方式、载荷的大小变化 、润滑状态及液压油本身特性等诸多因素。

而根据液压缸的工作原理，无杆腔(左腔)通高压油，通过活塞及活塞杆作用于从动件 (提供主要负载)，可简化为如下模型，如图 1所示。

从活塞杆等传动件及连接的刚性角度考虑，有如收稿 日期：2013-03-1l作者简介：王秀君(1970-)，男 ，江苏徐州人，工程师，本科 ，主要从事工程机械和液压传动领域的研究工作。

有隔离箱，高温高压气体泄漏排导管、自动冷却管路，以做到万无-失。

3 结论该试验台自2010年交付飞机修理厂以来，已修复8批40余件(套)产品。经过试验、试用证明，该试验台具有操作控制灵活、测试精度高、自动化程度高、性能可靠稳定、可扩充性强等特点。测试人员尤其对测试软件具有的故障定位功能、定期维护提示报警功能、设备维修分解组装演示功能及说明书展示功能等交互式电子维修手段”功能更为满意。该测试系统可以在其他飞机修理工厂推广应用，对提高军用飞机修理厂的修理能力有着重要的意义。