机械设计100条

1、SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案 共41第1页目录1. 前言 22. 项目名称 23. 项目要求 24. 加油泵压力调节器工作原理、主要技术性能指标 45. 试验台设计方案 125.1试验系统工作原理 125.2试验系统组成135.3试验系统主要元器件选择及其技术参数 165.4加热系统215.5控制与测试 215.6试验台台架286. 试验台安全保护 287. 试验台接口要求298. 设计方案的先进性 299. 前舱伺服性能摸底试验 3010. 试验台实施进度 3411. 南京中心提供元件规格型号 34SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案1前言SC-99-LB01 共41

2、第2页SC-99加油泵压力调节器性能试验台是依据 RY T-11加油泵压力调节器产品主要 技术指标、产品验收试验大纲的要求而研制的专用检验设备。应能满足国内使用航 空燃油的各种飞机的加油泵压力调节器等附部件，在规定温度环境条件下的流量、 压力特性、控制阀开启、状态切换、应急关闭风门等检测试验，以及内外密封性、 可靠性自动控制寿命试验。本试验台还能为研制方摸清该系列产品工作原理、关键 技术及系统参数匹配提供依据。2项目名称：加油泵压力调节器性能试验台项目型号：SC-993项目要求3.1功能本试验台主要功能为：a）能完成RYT-11加油泵压力调节器产品性能试验b）能完成RYT-11加油泵压力调节器

3、产品寿命试验。3.2主要试验项目本试验台能完成以下测试项目：a）状态I （ （0.5 士 0.03 ） MPa压力调节试验b）状态H （ （2.2 士 0.11 ） MPa压力调节试验c）产品控制阀开启压力试验d）状态转换活门开启压力试验e）应急关闭风门试验f）密封性试验g）产品寿命试验3.3主要技术要求试验件：加油泵压力调节器等附部件试验设备的工作介质要求SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案 工作介质：航空燃油 RP-3或RP-5。工作介质污染度控制：按 GJB420A-1996的6级要求。介质工作温度：寿命试验、性能试验时（25 ± 10）C ;其它试验时（2570）C

4、工作介质储存装置：具有超液位报警功能（上下限位）。设备工作环境条件（相对）范围温度：室温。压力：大气压（海平面）试验台有远程手动调节和自动调节两种方式，采用计算机测试系统，主要测 试参数应在操纵台上直接数显，满足高温条件下的可靠性和数据精度要求。温度读 数精度3%流量读数精度士 0.3%,压力读数精度士 0.3%。选用的元器件工作介质：RP3 RP4 RP5航空燃油。压力、温度、流量、油位等应在控制面板上实时显示（包括环境、工作介质 和油箱温度）。配置的试验用工装、夹具、量具应满足产品精度要求。防火灭火装置和措施：应提供灭火装置和采取防火措施， 并在适当部位设置警 示牌和标识。管路接头和安装平

5、面处不允许有渗漏。经常装拆部位应设置油盘并收集起来。 试验台架通过漏油管道可将试验过程中产生的废油汇集到储油盘，以便保持工作台 面清洁，并可减少日常维护工作量。试验台所用油箱应预留有燃油过滤接口，所有管道、油箱选用成件均不得构 成二次污染源。试验台的被试产品安装部位应留有足够的操作空间，被试产品的安装应方便、迅速、可靠。试验间（不包括测控间和动力间）内安装的所有电器成件应具备防爆能力 防爆等级d II BT4。试验管路之间必须进行可靠电搭连接，注意对静电的防护。SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41第4页3314参数的测量应尽可能地靠近被测点，并避开涡流区；所有

6、测试用仪器仪表应 在校验有效期内，应有合格证。试验设备其它要求见试验室总体技术要求。主要仪器、仪表及外购成件的选型按燃油试验室仪器、仪表及外购成件选 型要求，其选用的各系统元件应性能良好、 可靠性高，在保证产品测试要求前提下, 必须选用可靠性高、稳定性好的市场成熟货架产品。计算机监控和显示：a）工作状态的信息采集和显示，包括压力、流量、转速、温度、压力调节阀 的开度、寿命试验自动计次等信息。b）可实现试验工作状态信息、测试数据和曲线的存储。c）计算机主机采用工控机，显示器选用液晶屏。d）计算机人机操纵界面层次清晰、参数设置灵活、调整便捷、显示数据准确。 各线路连接拆卸方便，走线合理（应集束）。

7、e）在计算机测试过程中，对可能出现的误操作应有联动防差错措施，以保证产品及工作人员安全。试验台质保、计量、安保要求质量保证：试验台完成交付使用其质量保证期限为三年，一年内免费服务，四 年内保修。计量要求：试验台所用计量仪器仪表应按照中华人民共和国计量法和国防计量监督管理条例要求选取，以保证试验台所测得技术数据精确可靠；计量单位应全部采用国际单位标准；仪表计量精度不小于1级。安保要求：试验台应符合国家及行业有关安全、防护标准。4加油泵压力调节器工作原理、主要技术性能指标加油泵压力调节器作用是通过调节风门作动筒的伸缩动作，从而调节前舱风门 位置，改变加油泵工作状态，调节加油泵功率，使得加油泵进出口

8、压力差保持恒定 值。L1齿轮泵 压力调节阀-面积：12.75压力：P2._接加油泵出口_接加油泵出口I接回油状态2y状态1减压阀减压阀J*P1: $接F-1状态控制电磁阀接高压齿轮泵SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案4. 1 状态 I 调节原理（0.5 士0.03 ） MPa：1）在加油泵启动阶段，齿轮泵出口压力低，此时齿轮泵出口油液从A 口直接进入到风门作动筒中间腔，使得风门（作动筒伸出）处于关闭状态。此时风门作动筒力平衡方程：1=F式中：Po风门中间腔压力，等于齿轮泵出口压力；P2风门无杆腔压力，与回油口相通，等于 0；P1风门有杆腔压力，由于齿轮泵压力顺序阀作用，与回油口相通，

9、等于0;F风门负载力以及摩擦阻力等力。所以有：2.37Po=FF风门 阻力负载图1:状态I加油泵启动阶段风门关闭原理图2）随着齿轮泵出口油压逐渐升高，高压油从 B 口进入H腔，由于主阀芯在初始 状态K 口与H腔沟通，因此来自齿轮泵高压油经 K 口进入风门作动筒有杆腔，迫使 作动筒回缩，亦即风门逐渐打开，同时挤压风门作动筒中腔油液，使得反馈杆向下 移，随着风门不断打开，风门中间腔油液从A 口进入M腔，而M腔压力与加油泵接 F4-3应急关闭电磁阀面积：2.73压力：Po_ 面积：10.58压力：P1中间腔齿轮泵 压力调节阀接加油泵出口接回油接加油泵 出口状态2减压阀状态1减压阀SC-99加油泵压力

10、调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01 共41第6页出口压力一致，因此中腔压力不受齿轮泵出口压力影响。主阀芯在其上、下弹簧力 和液压力以及反馈杆下压力联合作用下，稳定在某一平衡位置。此时风门作动筒力平衡方程：10.58P1-2.37Po-12.75F2二F式中：Po风门中间腔压力，从齿轮泵出口压力变化到等于加油泵出口压力；P2风门无杆腔压力，与回油口相通，等于 0；P1风门有杆腔压力，由于齿轮泵压力顺序阀作用，P1等于齿轮泵出口压力;F风门负载力以及摩擦阻力等力。所以有：10.58P齿轮泵-14.87 P加油泵=FF风门二 阻力负载面积:压力:12.75P2接高压齿轮泵接F-1状态控制电

11、磁阀图2:状态I加油泵压力接近 0.5MPa风门打开原理图3）随着风门不断打开，加油泵转速逐渐升高，其出口压力也将逐渐升高，当出 口压力接近0.5MPa时，主阀芯下方L腔来自D 口压力油由于状态I调节装置减压作 用，压力小于加油泵出口压力，这样主阀芯上下M L腔产生压差，且 M腔压力L腔压力，因此打破主阀芯的稳定平衡状态，迫使主阀芯下移，当加油泵进出口压差SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案达到0.5MPa时，主阀芯将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口 风门作动筒稳定在某一位置，从而使得加油泵进出口压差保持在K和J关闭，使得0.5MP&主阀芯力平衡方程：Am*P弹性隔板上下腔压

12、差+F K1- Fk1 =F隔板弹性力式中：Am为弹性隔板有效面积;P弹性隔板上下腔压差，加油泵压力较小时，状态I减压阀不起作用，压差为 0,表现为风门不断打开，加油泵、齿轮泵转速升高F风门 阻力负载接风门作动筒 中间腔接加油泵 出口_接加油泵出口面积：2.73压力：P0面积：10.58压力：P1面积：12.75压力：P2图3：状态I加油泵压力等于i轮泵节阀接回油'一接高压齿轮泵一状态2减压阀一状态1减压阀0.5MPa风门位置稳定 K和J关闭原理图4）当加油泵进出口压差超过0.5MPa时，由于状态I调节装置进一步减压作用， 主阀芯上下M L腔压力差加大，使得 M腔压力远L腔压力，迫使主

13、阀芯再下移， 主阀芯将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口K和J打开，此时H腔来自齿轮泵高压油将与无杆腔J沟通，高压油进入风门作动筒无杆腔，使得风门作动筒伸出，亦 即风门开口减小，使得加油泵转速下降，从而使得加油泵进出口压差降低，当加油 泵压差下降到0.5MPa时，主阀芯又将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口K和j关闭，使得风门作动筒稳定在某一位置， 从而使得加油泵进出口压差保持在 0.5MP&5）此时反馈杆随风门作动筒伸出向上移动，将风门作动筒中腔封闭，当风门受 到外力作用时，比如风门突然受关闭方向作用力，风门作动筒将有外伸趋势，此时 反馈杆向上移动，K窗口打开，来自齿轮泵高压油进入到

14、风门作动筒有杆腔，从而 阻止风门关闭。此时风门作动筒力平衡方程：12.75P2-10.58P1+2.37Po=F式中：Po风门中间腔压力，等于加油泵出口压力；P2风门无杆腔压力，等于等于齿轮泵出口压力； P1风门有杆腔压力，与回油口通，P1等于0； F风门负载力以及摩擦阻力等力。所以有：12.75P齿轮泵+2.37P加油泵压力 二FF风门 阻力负载接 F4-3应急关闭 电磁阀面积：2.73压力：Po.面积：10.58压力：P191 X/A <7ZZZZZZl/A接风门作动筒接回油7777；%-状态1 减压阀接加油泵 出口接加油泵 出口齿轮泵 压力调节阀接高压齿轮泵状态2 减压阀接F控制面

15、积:压力:12.75P2图4：状态I加油泵压力于0.5MPa风门开口减小原理图4.2 状态H调节原理（2.2 士 0.11 ） MPa：1）将F-1状态控制电磁阀通电，来自齿轮泵高压油进入G腔推动分油活门左移，将F窗口关闭，使得状态I调节减压装置停止工作，同时将 丫窗口打开，状态II调节减压装置开始工作。2）状态H工作初期，加油泵转速低，由于状态H调节装置的弹簧刚度远大于状态I调节装置的弹簧刚度，此时主阀芯上下两个腔M、L液体压力相等都等于加油泵出口压力，因此主阀芯将迅速上移动，将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口 K和J打开，K窗口与H腔沟通，迫使作动筒回缩，风门逐渐打开，使得加油泵转速 不

16、断升高。此时风门作动筒力平衡方程：10.58P1-2.37Po-12.75=F式中：Po风门中间腔压力，从齿轮泵出口压力变化到等于加油泵出口压力;P2风门无杆腔压力，与回油口相通，等于 0；Pi风门有杆腔压力，由于齿轮泵压力顺序阀作用,Pi等于齿轮泵出口压力;F风门负载力以及摩擦阻力等力。所以有：10.58P齿轮泵-14.87 P加油泵=F2KVEJPo接高压齿轮泵面积：12.75压力：P2F风门 阻力负载接F-1状态控制电磁阀接风门作动筒 中间腔接加油泵 出口接加油泵 出口面积：2.73压力：F0面积：10.58压力：P1；状态1 减压阀I齿轮泵 压力调节阀接 F4-3应急关闭 电磁阀:状态

17、2 减压阀接回油_:1 t</x/ z z z x z x x jf JF jT图5:状态H加油泵压力接近2.2MPaMPa风门打开原理图3）随着风门不断打开，加油泵转速逐渐升高，其出口压力也将逐渐升高，当出口压力接近2.2MPa时，主阀芯下方L腔来自C 口压力油由于状态H调节装置减压作用，压力小于加油泵出口压力，这样主阀芯上下M L腔产生压差，且 M腔压力L腔压力，因此打破主阀芯的稳定平衡状态，迫使主阀芯下移，当加油泵进出口压差 达到2.2MPa时，主阀芯将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口K和J关闭，使得风门作动筒稳定在某一位置，从而使得加油泵进出口压差保持在2.2MPa。4）当加油

18、泵进出口压差超过2.2MPa时，由于状态H调节装置进一步减压作用， 主阀芯上下M L腔压力差加大，使得 M腔压力远L腔压力，迫使主阀芯再下移， 主阀芯将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口K和J打开，此时H腔来自齿轮泵高压油将与无杆腔J沟通，高压油进入风门作动筒无杆腔，使得风门作动筒伸出，亦 即风门开口减小，使得加油泵转速下降，从而使得加油泵进出口压差降低，当加油 泵压差下降到2.2MPa时，主阀芯又将通往风门作动筒有杆、无杆腔两个窗口 K和j 关闭，使得风门作动筒稳定在某一位置， 从而使得加油泵进出口压差保持在 2.2MPa。 4.3关闭风门状态：当F4 3应急关闭电磁阀通电，高压油进入 P腔

19、，迫使活动衬套连同主阀芯一起下移，使得J窗口打开与H腔沟通，高压油进入风门作动筒无杆腔，K窗口与回油口沟通，将风门关闭。F风门 阻力负载接 F4-3应急关闭电磁阀；面积：2.73 厂压力：P0面积：10.58压力：P1；接风门作动筒 中间腔-接加油泵厂接加油泵出口出口©状态2 减压阀1状态1 减压阀接回油*接F-1状态 控制电磁阀j三七11K面力: P2.75接高压齿轮泵图6：状态I应急关闭风门原理图SC-99-LB01共41 第11页4.4主要技术性能指标a) 在F-1状态控制电磁阀不通电状态下在加油泵关闭情况下，调节高压泵压力，当压力不大于1. 8 MPa时，风门作动筒出现由伸出

20、往回缩状态。调节加油泵压差，在压力远小于 0.5MPa时，同时调节高压齿轮泵压力，风门作 动筒在中间腔油压作用下，风门作动筒完全伸出，中间腔油压等于齿轮泵压力；此 时检测风门作动筒有杆腔、无杆腔油压均为零。继续调节高压泵压力，当压力V1 . 8 MPa时，风门作动筒出现回缩状态，风门 作动筒有杆腔压力等于高压泵压力、无杆腔压力为零。当调节加油泵压差至0.5MPa,风门作动筒稳定在某一位置；此时检测风门作动 筒有杆腔、无杆腔油压均为零，风门作动筒中间腔油压等于加油泵压力。当调节加油泵压差(0.5+0.11 ) MPa时，调节高压泵压力，当压力大于1 . 8 MP 风门作动筒动态伸出状态；此时检测

21、风门作动筒有杆腔为零，无杆腔油压等于高压 泵压力，风门作动筒中间腔油压等于加油泵压力。b) 在F1状态控制电磁阀通电状态下在状态I,保持加油泵压差 0.5MPa不变，调节高压泵压力，当压力调至(2.83) MPa!时，接通F1状态转换电磁阀，风门作动筒出现回缩状态，产品成功切 换。调节加油泵压差，当压力大于 0.5MPa,小于2.2MPa时；同时调节高压齿轮泵， 当压力大于1 . 8 MPa时，风门作动筒出现回缩状态；风门作动筒有杆腔压力等于高 压泵压力、无杆腔压力为零。当调节加油泵压差至2.2MPa,风门作动筒稳定在某一位置；此时检测风门作动 筒有杆腔、无杆腔油压均为零，风门作动筒中间腔油压

22、等于加油泵压力。当调节加油泵压差(2.2+0.11 ) MPa时，调节高压泵压力，当压力大于 3MPa 风门作动筒动态伸出状态；此时检测风门作动筒有杆腔为零，无杆腔油压等于高压 泵压力，风门作动筒中间腔油压等于加油泵压力。C）接通F4 3应急电磁阀不论F-1状态控制电磁阀通电与否，调节高压油泵压力，当压力不小于3MPa时产品应能使风门作动筒进入伸出状态。d）产品试验对油源要求控制加油泵油压在0 . 4 5MPa和0 . 6MPa之间交替切换不少于 10000次。控制加油泵油压在2 . IMPa和2 . 3MPa之间交替切换不少于 10000次。 高低压油源分别供油：低压油源（加油泵）的压力0.

23、14MPa无级调节，流量30L/min可调节；高压油源（高压齿轮泵）的压力0.510MPa无级调节，流量30L/min 可调节。高低压油源联动供油：低压油源（加油泵）的压力 0.14MPa无级调节，流量 70L/min可调节；高压油源（高压齿轮泵）的压力0.510MPa无级调节，流量30L/min 可调节。5试验台设计方案5.1试验系统工作原理试验系统设置低压、高压油源各一个。两个油源既可以单独供油工作，也可联 动工作。所谓联动，就是模拟产品实际供油工况，低压加油泵、高压齿轮泵在各自 驱动装置驱动下，燃油经油箱进入低压油泵，从低压油泵流出燃油分别进入加油 泵压力调节器及高压齿轮泵入口，而进入高

24、压泵的燃油经增压后流向恒压调节器； 出自恒压调节器高压燃油又分两路分别进入加油泵压力调节器、蓄能器；从蓄能器 流出燃油又进入状态控制电磁阀以及应急电磁阀，然后再进入压力调节器；压力调 节器在上述几路燃油共同作用下，根据低压油泵（模拟加油泵）、高压油泵（模拟齿轮泵）不同工况压力变化控制风门作动筒伸或缩。试验系统工作原理参考图7。加油泵、高压油泵驱动装置采用变频电机驱动，目的是可以根据不同工况设定其 驱动速度、便于压力调节以及参数匹配。系统中的流量计分别用来检测低压油泵以 及高压泵流量，压力传感器分别用来检测低压油泵、高压油泵进出油口压力、风门SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99

25、-LB01共41第13页作动筒有杆、无杆、中间腔压力；通过对上述流量、压力变化控制及风门作动筒动 作分析控制不仅可完成加油泵压力调节器产品性能、寿命试验，而且能够为研发设 计工作者摸清加油泵压力调节器系列产品工作原理、关键技术及前舱伺服系统参数 匹配提供依据。低压油泵、高压油泵工作压力分别由两个伺服阀控制，这样不仅提 高了调压精度而且使得压力稳定可靠。5.2试验系统组成该系统主要由以下各部分组成：低压油泵（模拟加油泵）及其驱动装置、高压油泵及其驱动装置、低压压力伺 服阀和高压压力伺服阀、低压泵以及高压泵出油口流量计及变送器、低压泵进出口SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-L

26、B01共41 n第14页差压传感器及其变送器、高压泵进出油口压力传感器及其变速器、恒压调节器、加 油泵压力调节器、状态转换电磁阀 F1、应急关闭电磁阀F4-3、单向活门、风门作动 筒、回油路精密过滤器、吸油过滤器、蓄能器1和2、油源管路、安全阀1和2、试验方式选择控制阀QQ1和QQ2试验台架、工作介质温度调节系统等。低压油泵动力驱动装置今采用变频电机+变频器驱动方案。通过变频器可以手动、自动调节电机转速， 这样便于压力调节，有利于压力稳定；低压油泵采用金城集团公司液压公司生产的 VQ系列叶片泵，该泵最高使用压力为 21MPa最高容许转速1800rpm（已经成功应用 在中心前舱液压伺服性能摸底试

27、验台上。高压油泵驱动今采用变频电机+变频器驱动方案。通过变频器可以手动、自动调节电机转速；高压油泵选用吊舱中使用的齿轮泵。齿轮泵转速n= （10006000） r/min ;齿轮泵理论排量q=ll.2ml/r ;齿轮泵转速n=5600r/min时,齿轮泵出口压力 工作介质温度恒定调节工作介质的温度调节系统原理图见图 2图&工作介质温度恒定系统原理图工作介质的温度恒定调节系统采用过油冷却法原理。即将试验系统总回油连接 到冷却系统的蒸发器（也可以通过油泵将需要冷却的工作介质送到蒸发器），经过热交换将冷却后的工作液送回到系统油箱，这样不断循环，就实现了工作介质冷却。 这种此方法效率高，节约水

28、。温度控制器控制制冷机和电动循环泵工作，温度传感SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41第15页器检测反馈显示温度，温度可以设定，控制精度高，可以将介质温度控制在士1C以内，当然成本相对高些。贵中心液压事业部实验室已经成功应用这种方法控制试验 台液压油温度。524压力控制低压稳定、调节：由于该试验台所用介质是易燃、易爆航空燃油，加之使用0.1-4MPa极限压力可调，目前国内很难寻到能满足这样技术要求的压力调节阀。为了达到用户使用条件， 选用美国（MOOG）司生产的直动型压力伺服阀，并配合 PID电子控制器实现0.1 4MPa压力无级控制调节。为了解决压力稳定问题，

29、除了采用高性能直动型压力伺服 阀外，在低压回路上匹配蓄能器1,这样可更好地吸收压力波动；此外管路连接上采 用金属软管，以便吸收振动冲击，消除压力脉动。供油方式上采用变频电机驱动加 油泵，实现流量可调。高压稳定、调节：首先供油方式上采用变频电机驱动高压泵，实现流量无级可调，同时选用美国（MOO（公司生产的直动型压力伺服阀，并配合 PID电子控制器实现0.510MPa压 力无级控制调节；此外在高压供油回路上匹配蓄能器2更好地吸收压力波动，从而有效的解决了压力波动不稳定问题；管路连接上采用金属软管，以便吸收振动冲击， 消除压力脉动。高、低压双泵供油系统低压泵油源系统：0.14MPa连续可调；满流量不

30、小于30L/min，连续可调。 高压泵油源系统：0.510MPa连续可调；满流量不小于30L/min，连续可调。高、低压泵可以单独工作供油，亦可以模拟被试验产品实际工况高压泵入口供油来 自低压油泵。加油泵压力交替切换回路系统加油泵压力交替切换有两个方案选择：1）直接利用直动型压力伺服阀，配合PID电子控制器实现控制加油泵油压在0.SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41第16页4 5MPa和0 . 6MPa之间交替切换，或者控制加油泵油压在2. IMPa和23MPa之间交替切换。这个方案系统试验回路结构简单，压力控制精度高，响应 快，缺点是成本高，因为经过上万次寿

31、命试验交替切换后必然影响伺服阀性能。2）采用下图试验回路，配合电脑程序控制电磁阀1、2交替切换，实现控制加油泵油压在0 . 4 5MPa和0 . 6MPa之间交替切换，或者控制加油泵油压在2 IMPa和2 . 3MPa之间交替切换。这个方案系统试验回路结构复杂，压力控制 精度不高，响应慢，但是是成本低。调压附调压阀r调压阀调压阀In r电磁阀阀加油泵I厂调压阀II L 安全阀1电磁阀阀主汕路图9:加油泵压力交替切换回路系统原理图5.3试验系统主要元器件选择及其技术参数531低压油源根据设计要求其出口压力为（04）MPa,加油泵出口流量：Q> 301/min。如果考虑 到联动模拟工况，高压

32、泵入口油需要由加油泵提供，加油泵出口流量必须：Q >701/min ,今选用采用金城集团公司液压公司生产的叶片泵作为模拟加油泵，叶片泵 规格型号为VQ35-6Q该泵最高使用压力为21MPa最高容许转速1800rpm驱动电机理论功率:N=P*Q/612 =5. 6kW ;考虑工作介质煤油，叶取0.5，如果选 择叶片泵 q=60ml/r ,则驱动 电机实际功率 N二P*Q/612n =40*60*1.44/612*0.SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案5=11.29kWSC-99-LB01共41第17页考虑到模拟加油泵不同工况下流量压力变化，今采用变频电机作为模拟加油泵 的驱动装置

33、，通过变频器改变电机转速，从而满足加油泵不同工况下流量压力变化 需要。变频电机功率11 kW,电机转速为（01500） rpm。532高压油源高压泵选用*中使用的齿轮泵。齿轮泵转速 n= （10006000） r/min ;齿轮泵理 论排量q=11.2ml/r ;齿轮泵转速n=5600r/min时,齿轮泵出口压力 P=8.1MPa根据齿轮泵在*中使用状况，1状态下齿轮泵转速为 2300 rpm出口压力为6.5 MPa H状态下齿轮泵转速为5600 rpm出口压力为8.1 MPa为此如果采用变频电机 作为齿轮泵的驱动装置，变频电机理论功率为N=P*Q/612=8.30 kWN考虑工作介质煤油n取

34、0.6，齿轮泵入口压力2.2MPa,则齿轮泵驱动实际功率 N为10.5 kW,因此 齿轮泵的驱动功率应不小于11 kW选用功率为11kW的变频电机；电机转速为（500 6000） rpm。考虑到产品齿轮泵寿命等因素影响，可以不用产品齿轮泵，选用内啮合齿轮泵作为高压泵，比如：德国布赫 QXV34-016R其排量16ml/r, 3000r/mi n 时流量可达 48L/min ;最高工作压力150bar。因此可以选用功率为11kW的变频电机；电机转速 为（3003000） rpm。钟罩和联轴器钟罩用于将电机和油泵的壳体固定在一起。联轴器在钟罩内将电机轴和油泵轴 联接。两个油源钟罩和联轴器可以选择：

35、KTR公司RJTEX产品，确保传动连接可靠。液压控制单元安全控制：为防止在意外情况下系统压力超调，须设置系统安全阀以限制最高可调压力。高压：选用派克（PARKER公司RV10-22A-4B-N-25,调节范围：1.7415. 8MPa低压：选用派克（PARKEF公司RA101S-6B调节范围：0.35-4.1MPa。单向阀：在高、低压泵出口及进口设置单向阀可以将泵源与外部系统隔离，减 少拆接过程中的油液损失，单向阀打开压力选为0.035MPa选用派克（PARKEF公司9C1200S 2 个534辅助单元油箱：油箱设计按结实、耐用、便于内部清理、油液补充方便的原则，选型为 常压开式油箱，其形状为

36、矩形，容积：250320L。箱体选用GBJ优质不锈钢板氢弧 焊成型，箱体顶部计成活动式，清洗油箱时可以拆卸。油箱的盖板上装有空气滤清 器，油箱底部设计有排污孔。油箱中的油位指示采用两种并行方式：一种是在一侧 板上装有油标，补充油液时可方便观察；另一种是液位传感器装在油箱中，电子式 显示（在电脑上显示），工作时可随时掌握油位变化情况。油箱是常压密封的，仅通 过空气滤清器与大气相通。空气滤清器兼有加油口的作用，装有滤油网。配备空气 滤清器（加油口）： 20卩，型号QUQ2油标：（黎明）YWZ-450T液位计：MH523EX； 液温计：YT 100。冷却单元：高、低压燃油泵驱动功率 22 kW,今假

37、使机械效率50%则机械损失 发热功率应在（22） *0.5=11 kW，此外由于试验台工况差加上管路损失发热，考虑 到工作介质问题。今初步考虑选一台制冷功率为15 Kw的LSFB15型冷油机组，该系列冷油机组由南京工程学院设计并且在贵中心多个液压试验台上使用，其效果显著。 -SFB-15冷油机组配置见表1,外形结构参见图16。表1 LSFB45冷热油机组配置表序 号名称品牌特点1涡旋压缩机美国 COPELAND 法 国DANFOSPERFORMER柔性涡旋压缩、噪声S低、抗液击能力强、能效比高2板式换热器瑞典3风侧翅片管换 热器五洲中天进风均匀、换热效率 高，进口美国OAK设备 加工4过滤器美

38、国 ALCO/SPORLAN 丹麦 DANFOSS5膨胀阀美国 ALCO/SPORLANPARKER/ 丹麦DANFOSSJ/6压力控制器日本鹭宫/上海金均7轴流风机济南宏大:军工技术8压力表美商独资OKIWA9电器、仪表法国施耐德公司、德 国金钟、南京世维自 控、富士先进可靠10外壳，风侧换 热器管板、上 下侧板等大量米用不锈钢板，进 口日本AMAD数控设备 加工冷却能力15kW温控范围1545C控制精度为士 1C；压缩机电源为:3P/380V/50HZ/5.5kW;风机电源为 3P/380V/50HZ/0.55kW;外形尺寸 1680*880*1860匚二二mm ilium ill iii

39、iniiiiiiiiii mm uni mi hillllllllllllllll11 III I III Hill III机组出水图10: LSFB-15冷油机组外形结构图过滤单元：油泵吸油滤10卩；型号LFA-120 /10 2 个；油泵出油精滤选用116厂PLA160FTR1 ;以及116厂Y PM-110-3 1个；总回路精密过滤器选用黎明 液压生产RFA-160/10 m开关、采样阀：油泵吸油路球阀选用美国PARKERKH1X螺纹G1 2件；油箱放油螺旋开关选用新乡116厂军品YSF-4 1件；采样阀选用美国派克9MV400S 2件管路附件：管路系统主要由吸油管路、压力管路、回油管路

40、构成；每种管路一般是由金属软管、不锈钢钢管、管路连接件、管夹等组合而成。SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41第20页本系统的主要问题是在于各成件的选取以及管路连接件连接形式的选择。由于 本系统的额定工作压力为10Mpa所采用的高低压管路连接件的密封形式的承受压力 必须留有一定的余量，其密封压力应不低于15MPa金属软管拟选用航天307生产高压金属软管，其工作压力应不低于15Mpa软管接头的密封形式为航空通用形式；管通径目前市场上的产品为©14mm-© 50mm选择通径时应比计算值提高一个量级；合理的选择软管的通径及长度亦能有效地衰 减系统的

41、噪音及降低系统的振动。不锈钢钢管拟选用国产品牌正轨厂家的冷拔不锈钢无缝钢管。通径的选择应根 据d0=4.6 (VQ/V)公式计算，导管规格选择如下。d吸=4.6 (VQ/V) =4.6 (V30/1)25(mm选用通径为27mm的棉线软管d 供=4.6 (VQ/V) =4. 6 (V30/4 )12.6 (mm)选用 G16 X 1.5 的不锈钢导管d 回=4.6 (VQ/V) =4.6 (V30/2 )17.8(mm)选用 G20X 1 的不锈钢导管上式中：d导管内径(mm；Q通过导管的流量(L/min);V管内液流速度(m；V的取值范围：供压管路V< 5 m/s回油管路V< 3

42、 m/s 吸油管路V< 1 2 m/s管路连接件一高压路采用卡套式管路连接件，回油路采用740扩口式管路连接件。密封形式一前者为卡套密封，后者为740锥面密封。密封压力-前者不小于35MPa 后者不小于30MPa组合导管结构-前者为卡套与外套螺母经人工预紧组合而成，后 者为平管嘴与外套螺母经扩口组合而成。管夹拟采用西德福或黎明液压生产的 SRF系列管夹，该产品具有以下一些特点： 首先可以为液压管路减轻振动并吸收噪音，而且其材料耐油并耐各种溶剂。其次是SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41第21页安装极为简便、快速，与用螺栓连接相比也降低了成本。且在管子穿墙

43、时卡环可有 效地起到圭寸闭作用。液压管件主要性能指标要求为：不锈钢钢管：1Cr18Ni9Ti,耐压压力30MPa卡套式管路连接件：在高温环境下， 高压无渗漏；740扩口式管路连接件：符合航标四的要求；高压软管：弯曲半径小， 内壁光滑；管夹：耐高温，自锁性好。其他主要元器件低压泵出口流量计：今选用 LWGY-25A涡轮流量计、压力等级为 4MPa且防爆等 级为ExmH型，在流量范围（26167） L/min内精度为士 0.5%。高压泵出油口流量计：今选用 LWGY -15涡轮流量计、压力等级为10MPa且 防爆等级为ExmH型，在流量范围（1060L/min内精度为士 0.5%。低压泵进出油口压

44、力传感器：今选用Barksdsle公司产品，型号UDS7系列, 在测量范围（04） MPa内精度为士 0.5%。高压泵出油口压力传感器：今选用 Barksdsle公司产品，型号UDS7在测 量范围（010） MPa内精度为士 0.5%。风门作动筒三腔压力传感器：今分别选用Barksdsle公司产品，型号UDS7系列, 在测量范围（04） MPa内精度为士 0.5%以及在测量范围（010） MPa内精度为士 0.5%。回油路精密过滤器：今选用ARG（公司产品，过滤精度5卩m流量150L/min , 配置堵塞报警器。恒压调节器、压力调节器必须选用*燃油系统成品。状态电磁阀 F1、应急电磁 阀F4-

45、3可以选用*燃油系统成品，但是考虑到试验台初长期用，加上还需要进行寿 命试验，因此可以选用国际著名品牌，德国宝德产品。5.4加热系统米用贵中心现有试验台原配置不变。5.5控制与测试SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案共41第22页试验基本要求根据加油泵压力调节器性能试验台设计任务书，该控制和测试系统应完成以下 试验项目的测量和控制:1) 实现低压(0. 14Mpa )油源压力的精确控制；2) 实现高压(0. 510Mpa )油源压力的精确控制；3) 实现油液温度的精确控制；4 )控制风门作动筒强制展开和收回，可进行自动循环试验；5) 实现油泵启动停止等控制功能；6) 对加油泵压力调节器

46、的所有压力进行测量；7) 采集流量传感器信号，进行分析、显示、记录和存储；8) 控制低压油泵不同压力状态转换，可进行自动循环计次寿命试验；控制及测试系统功能要求1) 压力和温度控制功能；2) 油泵启动、停止等控制功能；3) 数据采集记录功能；4) 数据处理与分析功能；5) 图形曲线显示与报告生成功能。6) 自动循环计次功能方案设计原则和总体思路1 ).采用先进成熟的技术手段2 ).加强可靠性设计，确保系统使用的安全3 ).软件开发平台的应具有开放性4 ).测试软件开发平台，采用国际流行的通用软件开发工具和语言接口，测试 软件开发符合测试技术领域相关的软件标准。5).对试验台控制、信号采集、记录

47、、分析、处理方案的设计上力求具有通用 性、前瞻性，并优先保证实际试验函待解决的核心和通用需求，即“用通用性的方SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41第23页法，解决用户专用的问题”。以实用为目的；以方便用户试验分析、提高系统效率、 缩短试验分析周期为方向；以解决关键核心需求为依据；同时兼顾系统的先进性、 前瞻性。6) .硬件设计上将采用PC工总线测试技术以提高测试速度和可靠性；减小测试系统体积；均衡系统负载；扩展系统的使用范围和灵活性。7) . 在软件控制功能设计上采用框架式结构，模块化的独立功能封装，通过执 行测试软件进行工程参量、测试流程、控制实现、虚拟仪器

48、、测量结果数据的管理； 从而大大提高了系统的通用性和可维护性；方便了测试结果数据的处理，减轻了测 试人员的工作强度，提高了测试的可靠性，减少了测试反复的程度。从而降低了测 试与控制成本，缩短了控制和测试系统的开发时间。系统设计方案依据上述设计原则和功能要求，使用目前市场上技术成熟的基于PCI接口的模拟量采集板卡和数字量采集板卡，计算机选用工业控制计算机，以LabWi ndows/CVI作为软件开发环境，实现系统的控制和数据的采集、监控、实时记录和综合处理分析， 如图1所示，实现以下测试控制功能：1) .采集压力调节器到风门作动筒的三路压力信号、回油压力、流量和位移传感 器信号，进行分析、显示、

49、记录和存储；2) .采集高、低压油源实际压力，与给定压力比较后，采用PID控制器，进行压力精确控制。3) .控制被试产品进行打开、关闭循环工作，并自动统计循环次数，可进行自动 循环试验。4) .采用旋钮或虚拟开关，实现高、低压油源的启动和停止。主要部件选型计算机：选择研华公司原装整机IPC-610( P42.8/ 1G内存/ 1606/刻录光驱)， 如图所示。IPC-610是一个19"加固的架装PC/AT工控机箱，用于工业应用系统中。 本单元可容纳一个14槽PC/AT总线无源底板或一个270W电源。两个过滤冷却风扇SC-99加油泵压力调节器性能试验台设计方案SC-99-LB01共41

50、第24页可在整个机箱内维持正的空气循环。工作温度：050C( 32122° F),相对湿度：5.95%40C，不凝露。显示器采用三星19寸液晶显示器。输入输出板卡：1) 输入板卡：选用研华 PCI-1710多功能数据采集卡，它包含五种最常用的测 量和控制功能：12位A/D转换、D/A转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定 时器功能。有以下特点： 16路单端或8路差分模拟量输入 12位A/D转换器，采样速率可达100KHZ每个通道的增益可编程单端或差分输入自由组合上4K采样FIFO缓冲器 2路12位模拟量输出 16路数字量输入及16路数字量输出可编程触发器/定时器短路保护2) 输出板

51、卡：选用研华PCI-1721模拟量输出卡，每个输出通道都带有一个12位的双缓冲DAC有以下特点： 10MH最大数字更新速率 PCI总线数据传输自动校准功能 4路模拟量输出，带1K FIF0每个模拟量输出通道带一个12位DAC内部/外部触发的实时波形输出同步输出功能灵活的输入类型和范围设定系统重启动后保持输出设置和输出值 16路DI/0和1个10MH16位分辨率计数器=押PLC"费呈1目r电老1 1Il HK 亠j4他挣汕绘河帘-匝力.啟亡图11：试验台测控系统组成原理简图系统软件设计系统的软件采用模块化思想和层次化思想，将各种要求进行分类抽象，构成一 些基本的公共操作。首先，进行系统

52、硬件配置，明确监控对象，自动进行硬件匹配 和参数设置；其次，对测试任务的执行完成数据米集，记录存储工作；接着进行完 成数据处理和图形曲线分析标注；第四，采用定时和事件中断，完成压力、温度等 控制任务；最后，完成测量结果的输出和报告打印。1) 实时与1/0支持的模块。此类模块主要运行在后台，是整个系统的核心模块, 主要包括：实时任务调度模块、基本板卡驱动模块、实时数据接收模块、实时事件 管理模块、同步处理模块、实时数据记录模块、实时数据处理模块、实时自动测试 过程管理模块等。2) 系统管理、运行监控及事后处理的模块。此模块运行在前台的图形用户界面 上，进行人机交互，使整个系统的外在显示，主要包括

53、：系统资源管理模块、系统 试验管理模块、数据显示模块(支持实时与事后两种模式)、事后数据处理模块、报 表生成模块等。3) 数据处理模块。此模块具有将信号从原码到物理意义解析的功能。4) 系统数据支持的模块。此类模块也运行在后台，对前两类模块提供对数据及 数据库的支持。5) 系统控制模块。此类模主要包括：中断控制模块、控制算法模块、控制执行 模块、逻辑控制模块、故障报警模块等。6) 系统自检测试模块。系统数据采集软件设计系统数据采集软件主要包括以下功能和性能指标:1）系统配置管理功能：提供菜单驱动的图形操作界面，满足人-机交互的操作使用；实现各参试设备之间信号的隔离，保证试验的顺利进行；通道定义、通道标定、配置；设置试验参数初始值、上下限极值；数据文件管理（采集通道量纲、单位、数据、试验结果文件）；试验任务管理（试验任务名称管理、试验日志管理、试验科目）。2）数据采集存储功能数据采集通道选择、采样速率、采样长度、采样时间、采样方式的设置；实时记录各测量点传感器输出信号；实时显示并监视传感器输出信号；对各测量点传感器信号进行零位补偿、工程单位换算；按通道及采样顺序存储采集数据。3）数据处理功能对测量数据进行标度变换，得到测量物理量的数值；对测量信号进行处理，得到测量信号的时间历程曲线；对测量信号进行处理，得到相关物理量 X-Y关系图形曲线；对测量信号进行处理，完成信号