某型飛機發(fā)動機噴口電磁閥測試系統(tǒng)的設計

　　根據(jù)飛機發(fā)動機噴口電磁閥的測試需求，設計了電磁閥的測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)由液壓測控單元，電子測量單元，軟件控制單元組成�？梢詫�噴口電磁閥密封性能、溢流性能、工作性能參數(shù)測量。試驗結(jié)果表明：測試系統(tǒng)滿足航修廠對噴口電磁閥的測試需求，在應用中取得良好效果。

　　0、引言

　　某型航空發(fā)動機噴口電磁閥是用來控制發(fā)動機噴口控制動作筒的收放油路，操縱噴口動作筒的工作以改變噴口的直徑。若噴口電磁閥出現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換故障，內(nèi)部滲漏等問題，噴口調(diào)整就不能正常工作，從而影響發(fā)動機的正常工作，甚至造成空中停車，導致飛行事故。

　　目前，對噴口電磁閥性能的測試，多采用分模塊進行測試，測試環(huán)節(jié)、參數(shù)多，測試效率低下。某型航空發(fā)動機噴口電磁閥測試系統(tǒng)就是根據(jù)噴口電磁閥的工作特點，按照《附件使用說明書》和《航空發(fā)動機維修標準》而設計的。該系統(tǒng)是采用機電控制技術，液壓閥實時工作參數(shù)監(jiān)控，集成液壓控制技術的組合測試系統(tǒng)。其功能是對某型航空發(fā)動機噴口電磁閥進行實時檢測，還可擴展到不同型號噴口電磁閥的性能檢測。

1、噴口電磁閥工作原理與檢測內(nèi)容

　　1.1、工作原理

　　該型噴口電磁閥構(gòu)造如圖1所示。主要由殼體、電磁活門、雙面液壓鎖、膨脹活門等組成。殼體上有四個接頭：1號接頭通油泵、4號接頭通油箱、2號、3號接頭分別通噴口動作筒的收上和放出腔。當兩個電磁活門都斷電時，活門在彈簧力作用下，堵住來油路，雙面液壓鎖的兩個活門自動關閉，把動作筒的兩個工作腔封閉起來，活塞桿不能移動，噴口直徑不變。當收噴口電磁活門通電時，電磁活門左移，接通來油路，堵住回油路，來油頂開液壓鎖右面的活門，進入動作筒收上腔，動作筒收回，噴口直徑變小。放噴口電磁活門通電時，工作情形與上相似，僅零件運動方向相反，噴口直徑放大。

圖1 噴口電磁閥構(gòu)造

　　1.2、檢測內(nèi)容

　　根據(jù)該型飛機噴口電磁閥的工作原理與使用技術標準，其主要測試內(nèi)容包括：

　　1)密封性試驗

　　在電磁鐵斷開時，向接管嘴“2”和“3”分別加315kg/cm²的液壓，保持6min，外部檢查應密封，接管嘴“4”不得漏油。堵住接管嘴“2”和“3”，將接管嘴“4”與回油路連接，向接管嘴“1”加315 kg/cm2的液壓，分別接通兩個電磁鐵，各保持6min，各結(jié)合處不得滲油。

　　2)膨脹活門的調(diào)整試驗

　　向接管嘴“3”加壓，將膨脹活門的打開壓力調(diào)整到260±20kg/cm²。膨脹活門打開時，油液應從接管嘴“4”成滴流出。重復試驗3～5次，膨脹活門的打開壓力允許低于原來調(diào)定的壓力，但不得超過5kg/cm²，并保持在260±20kg/cm²的范圍內(nèi)。檢查膨脹活門的關閉壓力，應不小于220kg/cm²。

　　3)工作性能試驗

　　將接管嘴“2”和“3”與動作筒連接，接管嘴“4”與回油路連接，在工作液溫度為20±10℃時，向接管嘴“1”加60kg/cm²的液壓，當接通“放下”電磁鐵時，動作筒的活塞桿應伸出；在斷開電磁鐵時，活塞桿應停止移動。當接通“收上”電磁鐵時，動作筒的活塞桿應收進；在斷開電磁鐵時，活塞桿應停止移動。分別接通和斷開兩個電磁鐵3～5次，工作應準確。

　　將接管嘴“2”和“3”與動作筒連接，接管嘴“4”與回油路連接，向接管嘴“1”加210kg/cm2的液壓，并且將回油壓力調(diào)整為20±3kg/cm²，接通和斷開電磁鐵試驗3～5次，動作筒的活塞桿運動應準確，無阻滯現(xiàn)象。將接管嘴“3”與密封容器連接，接管嘴“2”與手搖泵連接，向接管嘴“1”加210kg/cm²的液壓，當接通“放下”電磁鐵時，密封容器內(nèi)的壓力為210kg/cm²；斷開電磁鐵后，密封容器內(nèi)的壓力不得低于190 kg/cm²，同時接管嘴“2”的活門應關閉，接管嘴“4”的漏油量，3min不得超過10cm³。按照上述操作方法，檢查接管嘴“2”的工作情況應符合要求。

2、測試系統(tǒng)的組成

　　本測試系統(tǒng)重構(gòu)被測電磁閥發(fā)動機上的工作環(huán)境，并對電磁閥的壓力、流量、溫度等參數(shù)進行實時準確測控。測試系統(tǒng)主要由液壓測控單元，電子測量單元，軟件控制單元三部分組成。

　　1)液壓測控單元工作原理

　　液壓測控單元由兩個部分組成，如圖2、圖3所示，圖2用來進行被測件的密封性測試，主要由油箱、液壓泵、油濾、蓄壓器、壓力調(diào)節(jié)閥、開關等組成。圖3主要用來進行被測件的膨脹活門的調(diào)整試驗和工作性能試驗，由供壓部分、手搖泵、溢流閥、開關、被測件、液壓動作筒等組成。液壓系統(tǒng)兩部分別設立在不同的測試臺體、功能是為被測件模擬發(fā)動機上的真實工作環(huán)境，并在測試時，控制被測電磁閥a、b、c、d四個油口油路轉(zhuǎn)換。同時利用D/I、D/O板采集油濾工作狀態(tài)(報警)，溫度傳感器工作狀態(tài)(超溫)數(shù)據(jù)，并及時進行控制。被測的噴口電磁閥所需壓力，流量由液壓系統(tǒng)中的溢流閥、以及壓力、流量傳感器通過工控機的D/O、D/A、A/D板進行設定、調(diào)節(jié)以及測量記錄。

圖2 液壓系統(tǒng)1 原理

圖3 液壓系統(tǒng)2 原理

　　2)計算機控制原理(見圖4)

　　主要由數(shù)據(jù)采集輸入部分、工控機、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分，相關電源設備等組成。數(shù)據(jù)采集輸入部分由壓力、流量傳感器、溫度傳感器、數(shù)模信號轉(zhuǎn)換板、開關信號轉(zhuǎn)換板、計時/計數(shù)器、以及對應的連接測試電路等組成。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分由多路DIDO板、數(shù)模轉(zhuǎn)化板、接線端板以及各類電磁閥、油泵電機、油溫調(diào)節(jié)等附件的電磁部分、以及連接轉(zhuǎn)換電路組成。工控機連接有鍵盤、鼠標、打印設備、內(nèi)部裝設有測控軟件，可以激發(fā)數(shù)模轉(zhuǎn)換板進行工作。工作時，測控軟件按照預定方案，完成噴口電磁閥各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，完成電磁閥各種數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、輸出。測試數(shù)據(jù)可以及時反應在測試臺的顯示設備上，必要時可以打印分析。

圖4 計算機控制系統(tǒng)原理

　　3)測控軟件

　　測控軟件是在Windows7系統(tǒng)下運行，運用Visual⁃Studio 2013 軟件開發(fā)而成。軟件界面簡潔，便于操縱。噴口電磁閥各種狀態(tài)轉(zhuǎn)化通過表格菜單形式展現(xiàn)，通過鼠標點擊即可完成切換，同時各種狀態(tài)測試結(jié)果通過表格形式展現(xiàn)在界面另一側(cè)，有打印按鈕可以打印測試結(jié)果，便于用戶分析保存。

3、采用的主要技術

　　1)液壓測試單元壓力、流量控制方法根據(jù)航空發(fā)動機各類電磁閥《技術說明書》和《電磁閥修理標準》及裝備性能測試要求：在標定的壓力、流量范圍內(nèi)，對噴口電磁閥內(nèi)、外部密封、油路切換性能等參數(shù)進行測試。通過工控機作為控制器，運用測控軟件按照預定變化規(guī)律，控制壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)閥工作，實現(xiàn)噴口電磁閥的壓力參數(shù)PID控制；控制流量傳感器和溢流閥的工作，實現(xiàn)噴口電磁閥流量大小的PID控制。

　　2)液壓測試單元采用集成液壓控制技術。根據(jù)部隊航空發(fā)動機噴口電磁閥故障率高，測試頻繁的特點，要求噴口電磁閥的測試裝置便于攜帶、維修方便。該測試系統(tǒng)通過集成液壓控制技術將液壓元件安裝在油路功能單元的各個面上，液壓附件采用板式連接、插裝孔式安裝，如液壓油濾、單向活門、節(jié)流閥、壓力控制閥組成回油路液壓組合塊。通過這種技術實現(xiàn)了測試設備移動方便，維護性好的要求。

4、結(jié)論

　　本文設計了某型飛機航空電磁閥的測試系統(tǒng)，利用工控機、D/I、D/O板、各型傳感器、壓力調(diào)節(jié)閥等配合工作，模擬被測件實際工作環(huán)境、并實時采集被測件工作狀態(tài)，壓力、溫度數(shù)據(jù)，并及時進行控制，檢測被測電磁閥的工作性能。測試系統(tǒng)具有控制簡單、交互性好，測試結(jié)果精確、安全可靠等特點。該測試設備自2012年交付部隊發(fā)動機大修廠以來，已修復15批60余件(套)電磁閥，解決了工廠現(xiàn)有的測試裝置測試效率低，容易污染、損壞被測件等問題。