摘要：研究介紹了一種航空滑油正負(fù)壓油箱疲勞試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的原理，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)各油路的作用做出了具體說(shuō)明，對(duì)實(shí)現(xiàn)油箱正負(fù)壓的過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)敘述。
引言
正負(fù)壓油箱疲勞試驗(yàn)臺(tái)的作用是模擬產(chǎn)品在工作狀態(tài)下，因介質(zhì)壓力的變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，考核產(chǎn)品因壓力變化而產(chǎn)生的變形或滲漏（泄漏）。本文設(shè)計(jì)一種能考核產(chǎn)品 因 介 質(zhì) 壓 力［（－５０ｋＰａ～０～５０ｋＰａ）（絕對(duì) 壓力）］變化，對(duì)產(chǎn)品承壓能力考核的試驗(yàn)臺(tái)。
１設(shè)計(jì)方案
正負(fù)壓油箱疲勞試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)曲線如圖１所 示，工作原理如圖２所示。
（１）循環(huán)油液控制回路，如圖２中１００部分。這個(gè)部分主要由“保溫油箱、液位計(jì)、過(guò)濾器、循環(huán)油泵、加熱器、流量計(jì)、電動(dòng)三通閥、油水換熱器、齒輪油液位計(jì)、溫度傳感器等組成”；被試油箱滑油供回油口連接在試件箱內(nèi)供油軟管和回油軟管之間，即可對(duì)被試油箱內(nèi)部油液流動(dòng)要求及溫度進(jìn)行控制。

（２）空氣正負(fù)壓力回路，如圖２中２００部分。這個(gè)部分主要由“氣缸、電動(dòng)缸、伺服電機(jī)等組成”；用于控制試驗(yàn)所需的正負(fù)壓空氣壓力。


試件艙部分：主要用來(lái)放置被試油箱，關(guān)閉艙門(mén)進(jìn)行試驗(yàn)。“油液介質(zhì)、油液溫度、系統(tǒng)壓力試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)”：使用加熱溫度不超過(guò)２００ ℃油液系統(tǒng)壓力不超過(guò)０．２ ＭＰａ空氣壓力±５０ｋＰａ的高溫航空滑油。
２試驗(yàn)臺(tái)工作原理
２．１ 循環(huán)油液及油液溫度控制過(guò)程
循環(huán)油液及油液溫度控制過(guò)程的原理見(jiàn)圖３，產(chǎn)品試驗(yàn)壓力介質(zhì)的提供主要由齒輪泵、管道加熱器和換熱器及閥門(mén)等原件組合完成。
油液供油：原理中油液經(jīng)吸油開(kāi)關(guān)（３０）、Ｌ 形三通電動(dòng)閥（３、２９）、油泵（４）、加熱器（５）、供油過(guò)濾器（６）、流量計(jì)（８）、Ｌ 形三 通 電 動(dòng) 閥（１１）后進(jìn)入被測(cè)油箱，然后 經(jīng) Ｌ形三通電動(dòng)閥（１３）、油水換熱器（１４）、回油過(guò)濾器（１６）、Ｌ 形三通電動(dòng)閥回到設(shè)備油箱中，此條支路可提供被測(cè)油箱剛安裝于試驗(yàn)臺(tái)上時(shí)的油液供給，通過(guò)流量計(jì)軟件計(jì)時(shí)的方法判斷補(bǔ)油量。
油液循環(huán)：當(dāng)*次試驗(yàn)補(bǔ)油完成后，Ｌ 形三通電動(dòng)閥（３、１７、１１、１３）切換工作位置，油液經(jīng)油泵 （４）、加熱器（５）、供油過(guò)濾器（６）、流量計(jì)（８）、Ｌ 形三 通電動(dòng)閥（１１）、 被測(cè)油箱（１２）、Ｌ 形三通電動(dòng)閥（１３）、油水換熱器（１４）、 回油過(guò)濾器（１６）、Ｌ 形三通電動(dòng)閥（１７、３、２９）后，此時(shí)油液不回到設(shè)備油箱，而是直接進(jìn)入油泵吸油口，形成一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)中流量計(jì)始終檢測(cè)當(dāng)前閉式系統(tǒng)供給被測(cè)油箱的流量，閉式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于始終保持被測(cè)油箱中的油液的位置。
油液溫度：加熱器（５）和油水換熱器（１４）設(shè)置于管路系統(tǒng)中，當(dāng)需要油液高溫試驗(yàn)時(shí)，加熱器處于開(kāi)啟狀態(tài)，油泵持續(xù)運(yùn)行，保證被測(cè)油箱中的油液處于設(shè)置溫度，當(dāng)油液溫度高于設(shè)置溫度２ ℃時(shí)加熱器停止工作，電動(dòng)閥（１５）接通外部循環(huán)水油水換熱器開(kāi)始工作，給系統(tǒng)降溫，當(dāng)油液溫度低于設(shè)置溫度２ ℃時(shí)，油水換熱器停止工作， 加熱器工作，以此循環(huán)，使系統(tǒng)管路中的油液溫度始終處于設(shè)置溫度±２ ℃范圍內(nèi)。
試件油液溫度設(shè)置：在試件入口管路上的溫度傳感器采集，此傳感器也是試驗(yàn)臺(tái)油液溫度控制的采集點(diǎn)。
采用流動(dòng)式管道加熱器能有效處理油箱油液加熱溫度的均勻性，避免油液加熱過(guò)程中的碳化現(xiàn)象；超溫保護(hù)由設(shè)置在油箱上的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)判斷；齒輪油液位計(jì)指示油箱的液位并提供計(jì)算機(jī)顯示的液位數(shù)據(jù)；集油油箱便于收集試件艙內(nèi)試件滲漏的油液，設(shè)置試件艙漏油檢測(cè)裝置，在高壓篩選試驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)裝置檢測(cè)到滲漏的油液時(shí)試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)做出報(bào)警停機(jī)的處理；通過(guò)電動(dòng)三通閥的換向可以將集油油箱中的油液抽回至系統(tǒng)油箱并過(guò)濾，便于油液的回收利用。
２．２ 正負(fù)壓試驗(yàn)過(guò)程
正負(fù)壓試驗(yàn)過(guò)程的原理見(jiàn)圖４，正負(fù)壓試驗(yàn)過(guò)程主要由電動(dòng)缸帶動(dòng)空氣缸往返運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
正負(fù)壓試驗(yàn)：系統(tǒng)油泵在被測(cè)油箱為閉式模式下持續(xù)運(yùn)行，同時(shí)伺服電機(jī)帶動(dòng)氣缸來(lái)回往返對(duì)被測(cè)油箱進(jìn)行吸推運(yùn)動(dòng)，因處于閉式系統(tǒng)模式，因此產(chǎn)生正負(fù)壓力交替循環(huán)，氣缸內(nèi)腔容積減小壓力為正，氣 缸內(nèi)腔容積加大，壓力為負(fù)，此時(shí)可產(chǎn)生正負(fù)壓循環(huán)曲線。
如圖１所示，時(shí)段 Ａ，電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)空氣缸無(wú)桿腔內(nèi)腔容積減小，此時(shí)被時(shí)油箱內(nèi)腔壓力增大，當(dāng)齒輪油液位計(jì)采集到試驗(yàn)所需正壓力時(shí)，空氣缸停止運(yùn)動(dòng)，被試油箱內(nèi)腔壓力保持；時(shí)段 Ｂ，電動(dòng)缸停止運(yùn)動(dòng)，被試油箱內(nèi)腔壓力保持正壓力；時(shí)段 Ｃ和時(shí)段 Ｄ，電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)空氣缸無(wú)桿腔內(nèi)腔容積增大，此時(shí)被時(shí)油箱內(nèi)腔壓力減小，當(dāng)齒輪油液位計(jì)采集到試驗(yàn)所需負(fù)壓力時(shí)，空氣缸停止運(yùn)動(dòng)，被試油箱內(nèi)腔壓力保持；時(shí) 段 Ｅ，電動(dòng)缸停止運(yùn)動(dòng)，被試油箱內(nèi)腔壓力保持負(fù)壓力；時(shí)段 Ｆ，電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)空氣缸無(wú)桿腔內(nèi)腔容積減小，此時(shí)被時(shí)油箱內(nèi)腔壓力增大，當(dāng)齒輪油液位計(jì)采集到試驗(yàn)所需正壓力時(shí)，空氣缸停止運(yùn)動(dòng)，被試油箱內(nèi)腔壓力保持。

從 Ａ 到 Ｆ六個(gè)時(shí)段的時(shí)間總和為一個(gè)循環(huán)周期，采用伺動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸帶動(dòng)空氣缸運(yùn)動(dòng) ＰＩＤ 采集壓力的原理可控制 Ａ 到 Ｆ每個(gè)時(shí)段的時(shí)間設(shè)置。
試件艙為密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)置開(kāi)門(mén)報(bào)警裝置，在試驗(yàn)過(guò)程中開(kāi)啟試件艙的門(mén)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并做出停機(jī)處理。
３試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)方法
３．１ 使用前檢查和準(zhǔn)備
使用前應(yīng)先檢查油箱油位及吸油開(kāi)關(guān)是否開(kāi)啟，油液固體污染度等級(jí)是否達(dá)到要求，配電系統(tǒng)是否完備正常，管路系統(tǒng)是否完備正常，還應(yīng)檢查試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)有無(wú)多余物。檢查完畢，根據(jù)試驗(yàn)要求連接被試油箱供回油軟管。
３．２ 試驗(yàn)項(xiàng)目、方法及要求
試驗(yàn)內(nèi)容：壓力時(shí)間曲線、循環(huán)總周期。試驗(yàn)方法：
（１）壓力時(shí)間曲線。按被試油箱的技術(shù)指標(biāo)設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試，檢查顯示界面壓力時(shí)間曲線應(yīng)滿足被試油箱要求的技術(shù)指標(biāo)。
（２）循環(huán)總周期。按照被試油箱的循環(huán)周期要求，試驗(yàn)臺(tái)在檢測(cè)至循環(huán)周期到達(dá)設(shè)置周期時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)自動(dòng)停機(jī)并保存所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
４結(jié)語(yǔ)
本試驗(yàn)臺(tái)原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，易于掌握，適用于特定飛機(jī)滑油油箱部件系統(tǒng)的試驗(yàn)；操作流程及數(shù)據(jù)均有記錄，具備良好的質(zhì)量可追溯性；經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造及交付使用，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了實(shí)際試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果，能夠滿足產(chǎn)品的試驗(yàn)要求；自動(dòng)化程度高，不需要過(guò)多的試驗(yàn)人員，節(jié)省了人力成本。