缓冲器支柱加载试验台液压系统的改进

　　1　前言

　　该加载试验台的功能是模拟某缓冲器支柱的装机工况,驱动支柱在作±45°循环转动的过程中,始终给支柱施加5000 N·m的反向扭矩,进行寿命试验,考核支柱的密封性及可靠性。该设备是笔者所在公司的老设备,已使用多年,存在设备老化、故障多、耗能大等不足,不能满足新研产品的要求。使用车间要求对其进行新研,提高使用效率。

　　2　试验台改进前的液压系统

　　2. 1　支柱加载的工作原理及要求

　　为了将该试验台加载原理介绍清楚,有必要对缓冲器支柱加载的工作机理(图1所示)作以简介。

　　该缓冲器支柱是某型飞机前起落架的主要部件,用于在飞机起落时吸收能量,避免冲击和震动。其结构类似于单作用液压缸,带有转弯操纵机构。它的结构主要由支柱转动驱动机构1(主要由1只双作用液压缸作为执行元件)、外筒2、活塞杆3、反向扭矩加载机构4共4部分组成。驱动机构1装在外筒2上,通过扭力臂使活塞杆3在正、反向转动时产生主动扭矩M1,反向扭矩加载机构4模拟地面载荷,在支柱作正、反向转动时,始终给支柱活塞杆3施加反向扭矩M2,与M1相平衡。

　　该支柱要求进行寿命试验,即,在支柱循环转动过程中,始终给其施加额定值的反向扭矩,试验次数为6万次,考核支柱的密封性及可靠性。已知支柱转角范围为±45°,支柱转动驱动机构的额定工作压力为15MPa。要求试验台应给驱动支柱转动的液压缸提供15MPa的压力油,具有换向功能,额定的反向扭矩为5000 N·m。

　　2. 2　改进前液压系统的工作原理

　　基于2. 1条的要求,该试验台在第一次研制时,其液压原理如图2所示。

　　图2所示的液压系统,由左图的主动子系统和右图的加载子系统两部分组成。主动子系统由液压泵3输出压力油,经电磁阀2换向后,由液压缸1(图1中支柱转动驱动机构1的主要执行元件)驱动被试验的支柱作循环转动,使其产生主动扭矩M1;调速阀4可调节支柱转动的角速度。右图的加载子系统的功能是施加反向扭矩M2。支柱转动,驱动齿轮齿条机构6(图1中反向扭矩加载机构4的主要执行元件)的齿轮转动,液压缸7的两根活塞杆交错平行运动,高压油经电磁阀8、溢流阀9回油箱,建立反向扭矩M2,其大小由溢流阀9调节,与M1相平衡。液压泵12起补油作用,油液进入液压缸7的低压腔,其压力由溢流阀11控制,设定不大于0. 5MPa。截止阀10在试验过程中应关闭,试验结束时打开卸载。图中的2台电磁阀2和8是协同工作的,其逻辑顺序由液压原理所决定。

　　2. 3　改进前液压系统的参数

　　据支柱转动±45°、主动扭矩M1=5000 N·m的要求,设计确定的参数是:齿轮齿条机构6的节圆半径为90 mm;液压缸7的缸筒内径为56 mm,活塞杆直径为36 mm,行程为150 mm(支柱转动±45°对应的弧长为141. 4 mm)。经计算,溢流阀9的调定压力应为19. 8MPa(摩擦力f忽略不计)。设计确定了液压泵3的电功率为11 kW,液压泵12的电功率为0. 75 kW,总功率为11. 75 kW,可以满足上述的加载试验要求。