民机强度试验室多台液压油源集成方案设计

1、    民机强度试验室多台液压油源集成方案设计    李赞澄+徐凯【摘 要】基于某民机强度试验室，分析了该试验室的液压油源需求，设计了多台液压油源组合的方案。为了能够将多台液压油源更好地集成，并应用于试验中。探讨了两种将多台液压油源集成的方案，并在此基础上，提出了一种改进设计方案，最优化地满足该试验室的使用需求。【关键词】民机；强度试验室；液压油源；集成0 引言结构强度试验是民机结构设计研发过程中必不可少的基本条件之一，从结构选材到性能验证整个漫长的研发过程中，大量材料、元件、组件、部件的选用和设计都离不开试验的支持和验证。而对于民机全机级或部件级结构强

2、度试验，一套完整的多通道协调加载试验系统是必需的，包含：液压油源系统、液压加载作动装置、加载控制系统、数据采集系统等。其中，液压油源系统将机械能转换为流体压力能，向试验中各个加载执行机构提供持续、可靠的压力油1。试验室液压油源的流量指标取决于试验需求，由液压加载的载荷大小和频率高低决定。以某型民机的单机翼静强度试验为例，约需250l/min流量的液压动力。而相较于静强度试验，疲劳试验的液压流量需求更高。因此，民机全机级或部件级结构强度试验室的液压油源总流量较大，并且考虑便于使用与维护，液压油源一般采用多台油源组合的形式。而如何能将多台油源更好地集成，最优化地应用于试验中，值得讨论和研究。所以，

3、本文以某民机强度试验室为例，探讨多种将多台液压油源集成的方案。1 液压油源方案设计1.1 液压油源需求分析以某民机强度试验室为例，分析其液压油源的需求。该试验室规划的总体试验能力为：1）能够同时进行两项部件级静强度试验和两项部件级疲劳试验；2）能同时开展十项组（元）件级静强度及疲劳试验。每项部件级结构强度试验需约250l/min流量的油源能力保障，每项组（元）件级强度试验需约50100l/min流量的油源能力保障。因此，共需约2000l/min（250×4+100×10=2000）流量的油源能力。1.2 液压油源设计思路在总流量达到2000l/min的前提下，拟采用多台液压

4、油源组合的设计思路，更加灵活方便。首先，当该试验室进行的试验任务较少，即液压流量需求较小时，可以开启少数油源进行试验。而当该试验室试验任务增加，即液压流量需求增大时，可以开启多数甚至全部油源。这样可以有效节约试验成本。其次，采用多台液压油源组合的方式，当有油源需要维护维修时，其它油源可以正常使用，从而避免影响试验正常进行。1.3 液压油源组合方式液压油源台数偏少，达不到灵活方便的设计目的；而台数偏多，又会增加占地面积，增加液压油源间的建设成本。综合考虑，该试验室拟采用4台油源组合（2台额定流量400l/min，2台600l/min）的方式，见图1。4台油源安装于液压油源间的中部区域，液压油源间

5、的下部区域设置地沟，用于安装液压油管，将液压油输出到液压油源间外面的试验大厅。2 多台液压油源集成方案设计2.1 集成方案1首先介绍集成方案1，如图2所示，四台油源分别通过管路连接到地沟中的1套液压油管，然后液压油管经由地沟通往并覆盖试验大厅的试验区域。由于地沟内只使用了1套液压油管，该方案实施和维护成本较低。此外，由于4台油源通过1套液压油管集成在一起，则4台油源可以同步进回油，共同用于一个试验，即可以满足一个2000l/min液压流量需求的试验任务。同时，该方案存在以下弊端：1）因为4台油源通过1套液压油管集成在一起，所以要求4台油源的品牌规格尽量一致，否则液压油源和地沟内液压油管之间的进

6、回油可能会出现问题，进而影响油源的正常使用。2）根据该试验室的规划，多数情况下会同时进行多项试验，不同的试验任务频率可能不同，共同使用1套液压油管，相互之间可能存在影响。对于该试验室，定位是部件级以下结构强度试验，基本不会出现需要4台油源共同用于1个试验的情况。此外，4台油源若分步实施，存在品牌规格不一致的可能性。因此，“集成方案1”对于该试验室弊大于利。2.2 集成方案2“集成方案2”是在“集成方案1”的基础上进行改造，见图3。地沟中设计了4套液压油管，每套液压油管分别连接1台油源。该方案使4台油源相互独立，每台油源通过各自的液压油管，将液压动力输出到试验大厅。每台油源之间进回油相互独立，既

7、对品牌规格没有要求，也不会影响彼此的试验任务。但是，该方案也存在一定弊端：由于试验大厅面积较大，若使每台液压油源的液压动力都覆盖试验大厅全部试验区域，就需要使地沟里的4套液压油管都覆盖试验大厅，实施和维护成本都较高。因此，可以将试验大厅的试验区域分成4块，将每台油源对应的液压油管各负责1块试验区域。但是这样也会带来一个问题：由于每台油源只负责1块试验区域，若某台油源需维护维修，则该试验区域无法开展试验。即液压油源的使用灵活性大大降低。3 多台液压油源集成方案改进综上所述，无论是集成方案1，还是集成方案2，对于该试验室的使用需求，都存在着一定的缺陷。因此，综合这两种集成方案，提出一种改进方案。如

8、图4所示，4台液压油源分别通过1个无管集成的液压阀组2连接到地沟内的4套液压油管，且每台液压油源与对应的液压阀组之间均安装有截止阀，通过开/关截止阀，可切换每台油源与4套液压油管的连接/断开状态。同“集成方案2”一样，4套液压油管各负责试验大厅的1块试验区域。但与之不同的是，通过切换截止阀，可以将每台液压油源切换到地沟内4套液压油管的任意1套中，也就是说，每台液压油源的动力都能覆盖到整个试验大厅。改进后的方案不但使4台油源相互独立，又可以通过切换截止阀，实现4台油源的集中供油，灵活地覆盖整个试验大厅。一定程度上融合“集成方案1”和“集成方案2”的优点。4 结论本文讨论了两种将多台液压油源集成的方案，通过分析，提出了一种改进方案，该方案可以有效地将多台液压油源集成