某型飞机高温液压试验系统设计与实现.docx

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某型飞机高温液压试验系统设计与实现

某型飞机高温液压试验系统设计与实现

李永恒;吴娟;李军;王鸿辉

【摘要】针对目前国内高温液压试验中使用较为普遍的油箱电加热方式存在的不足,该文提出了一种新的思路和方法:

使用管路加热器两级加热.给出了原理和设计方法,并且以某型飞机试验台高温系统为实际应用背景,使用的结果证明这种方法可以较好地满足技术要求,极大缓解了油箱电加热中存在的不足,提高了油液温度控制的精度.

【期刊名称】《液压与气动》

【年（卷）,期】2011（000）002

【总页数】4页（P13-16）

【关键词】液压;高温系统;温度控制;精度

【作者】李永恒;吴娟;李军;王鸿辉

【作者单位】西北工业大学自动化学院,陕西西安,710072;西北工业大学自动化学院,陕西西安,710072;西北工业大学自动化学院,陕西西安,710072;西北工业大学自动化学院,陕西西安,710072

【正文语种】中文

【中图分类】工业技术

2011年第2期液压与气动13某型飞机高温液压试验系统设计与实现李永恒，吴娟，李军，王鸿辉ThedesignofhightemperaturehydraulictestsystemfortheaircraftLIYong-heng,WUJuan,LIJun,WANGHong-hui（西北工业大学自动化学院，陕西西安710072）摘要：

针对目前国内高温液压试验中使用较为普遍的油箱电加热方式存在的不足，该文提出了一种新的思路和方法：

使用管路加热器两级加热。

给出了原理和设计方法，并且以某型飞机试验台高温系统为实际应用背景，使用的结果证明这种方法可以较好地满足技术要求，极大缓解了油箱电加热中存在的不足，提高了油液温度控制的精度。

关键词：

液压；高温系统；温度控制；精度中图分类号：

TH137文献标识码：

B文章编号：

1000-4858（2011）02-0013-04l概述液压传动中一个主要的缺点是温度变化对其影响甚大。

因为温度的变化直接影响到液压系统油液的主要性能指标之一——黏度。

温度升高会使油液的黏度降低，从而导致液压系统的泄漏，效率降低，速度的稳定性变差，严重的会导致飞机工作过程中发生故障或失效。

在某型飞机的实际工作过程中，其液压系统的油液温度通常会达到90℃左右。

因此，在地面试验室模拟飞机真实工作情况，对飞机主要的液压部件进行高温试验从而研究其性能是十分必要的。

目前国内高温系统通常是在油源处加热，由于电加热体积小，使用控制方便，故应用较普遍。

这种方式是在系统运行以前，先在油箱中用电加热器将油液加热到工作所需温度。

但在此过程中，油液不会产生明显的流动，热能只能通过高温油液与低温油液之间自然对流的形式传导，导致加热极其不均匀，电加热器附近的油液易出现炭化、焦化。

这不仅使油液的性能受到了严重的破坏，而且油液的快速老化所产生的杂质会严重影响到被试件的性能及安全。

随着使用时间加长，会在电加热器表面形成一层污垢，这样也会严重地影响到电加热器的使用效果和寿命。

这种加热方式另一个不足之处是温度控制的精度差。

因为油温加热系统是一个大惯性系统，油箱中油液满足温度要求时电加热器停止工作，但是进入执行机构的油液温度往往会超出要求，其温度控制精度是满足不了高精度要求的。

显然这种加热方式并不是最理想的，然而在这一方面目前国内能够解决的办法还很少。

2系统原理鉴于以上加热方式的不足，在本系统中使用管路加热器两级加热的方式，即将加热系统在管路上靠近被试件的人口处设置，系统空载加热器工作加热到某一设定值后，系统负载加热到试验所需温度。

原理简收稿日期：

2010-08-10作者简介：

李永恒（1985-），男，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要从事机电控制与自动化方面研究工作。

参考文献：

[1]周洪．阀岛与现场总线技术及其应用[J].液压与气动，1998，（3）：

15-1

8．[2]陆鑫盛．气动新技术讲座[J].液压气动与密封，2001，（6）：

42-44.[3]温煜超，轴承的超声波水洗工艺与自动清洗线的开发应用[J]．洗净技术，2004，（9）：

55-5

9．[4]万金领，王仁人，气动阀岛的结构及控制方法[J].液压与气动，2000，（3）：

4—

5．[5]张玉龙，阀岛技术在自动化生产线上的应用[J]．制造业自动化，2002，（11）：

46-48.[6]吕世霞，总线型阀岛在自动化生产线实训台中的应用[J]．机床与液压，2009，（10）：

110-113.2011年第2期液压与气动娟，李军王鸿辉designofhightemperaturehydraulictestsystemfortheaircraftLIYong-heng,Juan,LIJun,WANGHong-hui摘要：

针对目前国内高温液压试验中使用较为普遍的油箱电加热方式存在的不足，该文提出了一种新的思路和方法：

使用管路加热器两级加热。

给出了原理和设计方法，并且以某型飞机试验台高温系统为实际应用背景，使用的结果证明这种方法可以较好地满足技术要求，极大缓解了油箱电加热中存在的不足，提高了油液温度控制的精度。

文章编号：

1000-4858（2011）02-0013-04l概述液压传动中一个主要的缺点是温度变化对其影响因为温度的变化直接影响到液压系统油液的主要性能指标之一——黏度。

温度升高会使油液的黏度降低，从而导致液压系统的泄漏，效率降低，速度的稳定性变差，严重的会导致飞机工作过程中发生故障或失效。

在某型飞机的实际工作过程中，其液压系统的油液温度通常会达到90℃左右。

因此，在地面试验室模拟飞机真实工作情况，对飞机主要的液压部件进行高温试验从而研究其性能是十分必要的。

目前国内高温系统通常是在油源处加热，由于电加热体积小，使用控制方便，故应用较普遍。

这种方式是在系统运行以前，先在油箱中用电加热器将油液加热到工作所需温度。

但在此过程中，油液不会产生明显的流动，热能只能通过高温油液与低温油液之间自然对流的形式传导，导致加热极其不均匀，电加热器附近的油液易出现炭化、焦化。

这不仅使油液的性能受到了严重的破坏，而且油液的快速老化所产生的杂质因为油温加热系统是一个大惯性系统，油箱中油液满足温度要求时电加热器停止工作，但是进入执行机构的油液温度往往会超出要求，其温度控制精度是满足不了高精度要求的。

显然这种加热方式并不是最理想的，然而在这一方面目前国内能够解决的办法还很少。

2鉴于以上加热方式的不足，在本系统中使用管路加热器两级加热的方式，即将加热系统在管路上靠近被试件的人口处设置，系统空载加热器工作加热到某一设定值后，系统负载加热到试验所需温度。

原理简参考文献：

[1]周洪．阀岛与现场总线技术及其应用[J].液压与气动，1998，（3）：

15-18．（6）：

42-44.[3]用[J]．洗净技术，2004，（9）：

55-59．自动化，2002，（11）：

46-48.[J]．机床与液压，2009，（10）：

110-113.142011年第2期-——_____．一_____—一．_.—_____—__.—________—_—____—~_____—______._——__.___一图如图l所示。

1．空滤

2．温度计

3．液位计

4．溢流阀5．油过滤器6．蓄能器

7．加热器8．球阀9．散热器10．油箱图l系统原理简图由图l可以看出：

主系统的高压油路和回油路用大流量高温球阀沟通。

在开始试验之前打开球阀8，系统空载，油液经过管路加热系统回油箱，形成加热循环。

这样整个系统的油液产生流动，极大地改善了油液的工作环境，解决了单纯使用油箱电加热器工作过程中，只能靠油液的自然对流进行导热而使油液发生炭化、焦化的问题。

将管路加热系统尽可能靠近执行机构设置，这样在一定程度上缓解了油液大惯性系统和管路发热对温度控制精度的影响，在系统结构上对温度控制的精度给予了一定的保证。

管路加热元件的机械结构设计时，在加热管路中加入隔流板，增加了油液在加热管路中的流动时间，使油液加热更加充分。

由于管路加热元件位于高压管路中，所以在管路加热元件设计时充分考虑到其安全性，在管路加热元件外部设计了防爆腔，保证了系统的安全性。

在系统中设置了冷却分系统，采用冷却水式冷却。

当系统长时间工作时，回到油箱的油液温度会升高很多，太高将会降低油液寿命。

这时冷却系统开始工作，使油箱的温度降到设计值以下，可以改善油液的工作环境；提高油液质量，利于温度控制的实现。

同时冷却分系统还兼有清洁系统的功能，不开启冷却器，使用冷却系统的精油滤清洗油液。

3热平衡分析要使系统的温度是可控的，那么在某一温度值处系统中产生的所有热量应该与此处系统中散失的热量是相互平衡的。

在本系统中的热量是由加热器和系统自身工作发热产生的，散热主要是靠油箱和冷却系统。

液压系统的温度计算基于能量守恒定律和传热学的基本原理，系统内或者系统间的传热现象符合热力学基本定律。

根据热力学基本定律，在分析和计算液压系统发热量时，对问题进行相应的简化，不考虑液压元件内部的热力学特性。

只考虑传热系数、油液压力、油液初始温度等外部变量。

1）液压系统的发热与散热分析液压系统自身所释放出的热量主要来源于以下几个部分：

液压泵的功率损失，液压阀对油液节流或者控制时产生的热量，液压执行机构的发热量，管路及其他损失产生的发热量。

同时液压系统散热主要是油箱散热和散热系统散热两个部分。

其数学表达式如下：

Q。

+Q，+Q。

+Q。

j=Q。

b+Qh,式中：

Q，——液压泵发热量Q，——液压阀发热量Q。

——液压执行机构发热量Q。

，——管路及其他损失发热量Qab-油箱散热量Qh,-散热系统散热量液压系统的发热功率主要可以按照下列公式计算‘l1：

液压泵的发热量：

Ⅳ，=P。

．（1-，7，）液压阀的发热量：

H。

=Ap。

q，xl03液压执行机构发热量：

日。

=P。

（1-叼。

）管路及其他损失发热量：

H。

．=（0.03—0.05）P。

i系统的总发热量：

H=Hp+H，+日。

+He,式中：

Ppl-液压泵的输入功率，kW卵。

——液压泵的总效率P。

——液压执行机构的有效功率，kW叼。

——液压执行机构的效率，液压缸的效率一般取0.90~0.95；AP。

——油液流经液压阀的压力降，MPag，——油液流经液压阀的流量，1113／s其中对于泵组所产生的热量一般都基于以下经验：

当液压泵为定量泵时，泵的发热功率约为泵的驱动