某型飞机液动输油泵试验台温度自动控制系统的设计与实现

某型飞机液动输油泵试验台温度自动控制系统的设计与实现

1液压系统模型的设计液压传压依靠油液作为工作介质传递动力。油液的主要指标之一——黏度,对油液流动的特性有很大的影响。液压油的黏度主要与压力和温度有关,其中,温度增高,黏度下降。从而影响液压系统的泄漏、速度稳定性、效率等。某型飞机在实际的使用过程中,液压系统的工作油液的温度达到100℃以上,因此,该型飞机的液压系统附件修理规范规定,其装备的某型液动输油泵在修理完毕进行工作性能测试的时候,必须要求驱动液动输油泵的液压油以及试验用的燃油必须保持一定的温度,以模拟该附件的实际工作环境。基于这个原因,我们在设计某型飞机液动输油泵试验台的构成中,专门设计了液压油温度自动控制系统,以满足修理规范的要求。本文主要介绍该试验台温度控制系统的设计与实现。2可保持油液在规定范围内的温度该液压油温度自动控制系统应该满足以下要求:①能够及时地控制加温装置和散热装置的工作,使油液的温度保持在规定的范围之内;②具备提示以及报警、保护的功能,在油液温度过高,危及系统安全的情况下,能够及时报警,并自动中断试验台的工作。3加热系统的设计和实现1温度传感器部分为完成温度控制的目标,温度控制部分的组成如图1所示。包括温度控制仪表,散热装置,加热装置,以及温度传感器部分。在系统中,我们将散热器安装在回油路上,属于回油路冷却。2热平衡法进行温控系统的设计,必须要进行整个系统的热平衡计算。作为系统设计的基础。计算内容主要包括以下几个部分:5带机械边界器的温度设置这里所指的特殊情况,主要指系统超温。由于系统工作时,油液温度较高,为防止因温度控制失效造成超温甚至“干烧”的情况,在温控系统之外,专门设置了一个带机械触点的温度传感器,将其触点串联于系统电源控制主回路中,温度设置高于温度控制上限10度。当出现严重的超温现象时,自动切断系统电源,防止引发严重事故。除此以外,加热装置的电源与电机电源一同接受电机电源控制回路的控制。这样,只有在电机运转的前提下,加热装置才会工作。6温度控制系统测试根据附件检验的技术要求,检测时,工作油液的温度变化范围在100±5℃之间,我们在室内温度为12℃的情况下对试验台的工作进行检验。试验结果证明,该温度控制系统完全可以满足工作油液的温度要求。在将系统工作温度设定为100±1℃时,温度控制仍然可以满足要求。只是加热器与散热器的工作切换频率有所提高。7热交换的能量的计算某型飞机液动输油泵试验台液压油温控制系统,可以充分满足附件检测技术条件的要求,同时具有以下优点:(1)温度的控制范围能够灵活设定,可以满足较宽的工作环境要求;(2)温度的控制精度高,可以将油液的温度变化控制在±1℃的范围内;(3)系统组建简单方便,由于充分利用成熟的产品,使整个系统的集成简便,可靠性提高,并且提高了开发效率;(4)由于系统选用的数字式温度仪表具有微机接口,因此,该系统向微机控制系统的升级也比较方便。因此,在综合考虑系统的开发成本、系统集成的可靠性、以及设备工作环境的前提下,本文讨论的温控系统的构成方式具有一定的推广应用价值。(1)液压系统的发热与温升计算液压系统工作时,除执行器驱动外负载输出的有效功率以外,其余功率损失(包括液流的沿程压力损失、局部压力损失、各部件的机械损失和体积损失等)都转化为热能,使油液温度升高。主要的计算有:(a)依据公式HP=NP(1-ηP),计算液压泵的发热功率;(b)依据公式HM=NM(1-ηM),计算执行器的发热功率HM;(c)利用经验公式计算管路以及其他损失所产生的发热功率。对于该项发热量采用经验公式估算其中,HP为液压泵的输入功率。(2)系统散热计算液压系统中产生的热量,一部分使液压油温升高,还有相当大的热量,通过液动输油泵的运转,传递给了煤油箱中的煤油,使煤油的温度高于环境温度;除此以外,热量经冷却表面(此处含管路部分、煤油箱体、液压油箱体)散发到空气中去。液压油箱的散热功率HO依据下式计算:式中K———油箱散热系数A———油箱与液压管路散热面积之和Δt———系统的温升t1———系统的油温t2———环境温度煤油箱的散热功率HR的计算也参照液压油箱的方法进行,只是Δt为煤油的温升,煤油的温度并不等同于液压油的温度。液压油与煤油的热交换,发生在液动输油泵运转期间,由于液动输油泵的转速很高,因此,可以近似认为,整个系统的液压油和煤油同时参与热交换,工作中的液压油作为恒温热源提供能量,该能量使得煤油及箱体维持在某个温度t3,该温度高于环境温度t2。(3)加热器与散热器的选取由于系统要求的工作油液温度上限无法通过系统自身的温升来达到,并且对温度的变化有较高的要求,因此,系统中要设置加热器与散热器。(a)加热器的选取:在开始工作的时候,必须将油箱中的液压油加热,液压系统要求恒温条件下工作,也应在开始工作前将油液加热到一定的温度。加热器的功率N(W)选取,可按照下式估算:式中V———液压油箱体积Δt———液压油箱加热的温升C———液压油的比热V1———煤油油箱体积Δt1———煤油油箱加热的温升c1———煤油的比热T———加热时间l1———煤油的密度(b)冷却器的选取:冷却器的计算主要是根据热交换量确定需要的换热面积和冷却水量。其选择的主要依据是下限工作温度要求。冷却器的散热面积的计算主要依据:式中N2———系统的热流量与油箱的散热量之差Δtm———油和水的平均温度差K———冷却器的传热系数(W/m2·K)水冷式冷却器的冷却水量的计算:式中Q,Q′———油和水的流量c,c′———油和水的质量比容ρ,ρ′———油和水的密度根据计算结果,选取合适的加热器和冷却器,即完成了温度调节部分的理论计算。需要指出,由于本系统的工作温度与环境温度的温差过大,在正常的、一般的测试科目中,该冷却器工作的时间很短。4温度控制系统的工作过程加热的工作,由安装在液压油箱内的一组电加热器完成。电加热器的功率由前面的计算而定。散热任务由安装在回油路上的散热器完成。我们采用有回差控制的温度表-温度传感器组合,来协调加热器与散热器的工作,确保液压油的温度保持在100±5℃之间。我们采用了WP系列数字显示控制仪作为主要温控仪表。根据被测附件的工作温度要求,先设定控制温度的上、下限AL1和AL2,然后设定温度的上、下限回差。工作时温度传感器测量液压油的温度,当油液温度低于AL2,下限回差时,控制器发出指令,下限控制触点接通,使控制继电器工作,接通加热器的