CN102507164A - 快卸卡箍综合试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快卸卡箍综合试验系统，包括机械结构和气动回路，机械结构主要包括集成于一体的、为被试件的测试提供支撑、安装、加载加热等功能的机械结构；气动回路主要包括工作压力回路和作动气压回路，为测试提供气压源以及调节工作压力和作动气压、换向及测量等作用。本发明克服了现有技术存在的操作十分繁琐，完成四项测试耗时长，劳动强度大、工作效率低下等缺陷，一次装夹完成一种规格卡箍的工作压力试验、扭矩试验、弯曲循环试验、压力循环试验的四项测试工作，具有自动化程度高的优点，大大节约了劳动力，缩短了测试时间，提高了工作效率。

Description

快卸卡箍综合试验系统

技术领域

本发明涉及一种飞机高压高温导管连接快卸卡箍鉴定检验中的相关试验用测试装置，具体为快卸卡箍综合试验系统。

技术背景

管路系统是飞机输送介质的重要系统，其性能的好坏直接影响飞机液压、气压、燃油、环控等系统的使用性能和寿命，进而影响飞机的安全可靠性。这些连接部件不仅要有快卸功能和良好、耐久的密封性能，还应在系统交变载荷作用下无破坏。这就要求管路系统中的导管与导管、导管与成件的连接形式要安全可靠。目前，导管连接用的快卸卡箍作为新型管道连接已在美国、法国及东欧的大小型飞机上得到广泛应用。其突出的优点是使用方便、可靠。为验证卡箍的设计性能，确保装机使用后的飞机飞行安全，必须对卡箍进行地面验证试验。

对卡箍进行地面验证试验包括工作压力试验、扭矩试验、弯曲循环试验、压力循环试验四项试验检测，现有技术中，对这四项试验必须分开进行，每次试验分别配套使用一套支撑、固定、加压加力的装置才能进行，每进行一次试验完毕之后，需要将两个连接管和卡箍拆卸，安装到另一套装置，并配套相应的压力源、气源、测试仪器进行试验，操作十分繁琐，完成四项测试耗时长，劳动强度大、工作效率低下，而且在反复的拆卸、安装的过程中，被测试的卡箍性能存在一定的影响，测试结果不精确。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种一次安装两个连接管和卡箍即可完成工作压力试验、扭矩试验、弯曲循环试验、压力循环试验的四项测试工作、不仅可节约测试时间，而且测试精确的快卸卡箍试验装置。

为实现此目的，本发明所设计的快卸卡箍综合试验系统，包括机械结构和气动回路，所述机械结构包括台体，台体的上方安装有前支座和后支座，所述前支座内设有加热棒和温度传感器，前支座的一侧固定连接左导管，所述左导管通过卡箍连接右导管，所述右导管通过中间法兰连接有滑动法兰，所述中间法兰的下方连接有弯矩上法兰，弯矩上法兰的下方设置有弯矩下法兰，所述弯矩下法兰通过拉压力传感器连接有弯矩气缸，所述滑动法兰的端部安装在第一后支座上，第一后支座上还依次安装有联轴器、扭矩传感器和传动轴，所述联轴器的一端连接活动法兰，另一端通过扭矩传感器连接传动轴，所述传动轴安装在第二后支座上并通过力臂与扭矩气缸连接；

所述气动回路包括集成于一体的工作气压回路和弯矩及扭矩加载的作动气压回路，所述工作气压回路包括在高压气源的输出端依次连接有节流阀、气源电磁球阀、比例减压阀、第一高温电磁球阀和第二高温电磁球阀，所述第一高温电磁球阀的两端并联连接有测量工作压力状态下的泄漏测量回路，所述泄漏测量气动回路包括串联连接的电磁球阀、流量计和第三高温电磁球阀，在比例减压阀和第一高温电磁球阀之间设有分支气路，该分支气路上依次连接有电加热器和第四高温电磁球阀，在电加热器和第四高温电磁球阀之间设有分支气路，该分支气路上连接有第五高温电磁球阀，第五高温电磁球阀连接到工作腔，该工作腔与机械结构的法兰接口连通；所述弯矩及扭矩加载的作动气压回路包括在所述气源电磁球阀和比例减压阀之间的气路上设置的分支气路，该分支气路上依次设置有减压阀、两位三通电磁换向阀、比例调压阀、第一压力传感器、用于控制弯矩气缸的第一三位五通电磁换向阀和用于控制扭矩气缸的第二三位五通电磁换向阀。

上述技术方案中，在所述节流阀和气源电磁球阀之间串联连接有第一压力表。

上述技术方案中，在所述比例减压阀和第一高温电磁球阀之间串联连接有第二压力表。

上述技术方案中，在所述第一高温电磁球阀和第二高温电磁球阀之间串联连接有第二压力传感器。

上述技术方案中，所述弯矩气缸安装在台体内，所述扭矩气缸安装在台体侧面伸出的固定架上。

上述技术方案中，所述左导管卡箍和右导管外部罩有保温罩，所述保温罩固定安装在台体上。

上述技术方案中，所述保温罩内胆为不锈钢孔板，外壳是薄不锈钢板，中间填充保温材料。

上述技术方案中，所述前支座的端部连接有加热棒法兰块，所述加热棒和温度传感器的端部伸出加热棒法兰块分别与加热控制和信号采集装置连接。

上述技术方案中，所述前支座的上端设置有法兰接口，所述法兰接口与工作气压连接。

上述技术方案中，所述前支座与法兰块之间设置有密封环。

本发明的有益技术效果和优点在于：

本发明通过调节比例调压阀调节所需工作压力，比例减压阀减压后输出试验所需的工作压力气体，通过控制相关测试实验回路中的电磁阀，测试各个试验参数，直接读取测量结果，采集测试过程中的数据并监控测量的各项参数，一次装夹完成一种规格卡箍的工作压力试验、扭矩试验、弯曲循环试验、压力循环试验的四项测试工作，通过计算机实时显示相关参数和储存试验数据，相比于现有技术大大节约了劳动力，缩短了测试时间，提高了工作效率；由于测试过程中无需拆卸两个连接管和卡箍拆卸，测试数据利于采集和计算，测试精度高，自动化程度高，并且测试过程中的压力易于控制。

附图说明

图1是本发明快卸卡箍试验机械装置，

图2是图1的左视图；

图3是本发明快卸卡箍试验气动回路原理图；

图中，1、前支座，2、密封环，3、保温罩，4、左导管，5、温度传感器，6、插入式加热棒，7、右导管，8、中间法兰，9、滑动法兰，10、后支座，11、联轴器，12、扭矩传感器，13、传动轴，14、力臂，15、台体，16、拉压力传感器，17、弯矩下法兰，18、弯矩上法兰，19、弯矩气缸，20、扭矩气缸，22、热棒法兰块，23、法兰接口；101、第一压力表，102、节流阀，103、气源电磁球阀，104、比例减压阀，105、第二压力表，106、电加热器，107、电磁球阀，108、流量计，109、第一高温电磁球阀，110、第三高温电磁球阀，111、第四高温电磁球阀，112、第五高温电磁球阀，113、第二压力传感器，114、第二高温电磁球阀，115、减压阀，116、两位三通电磁换向阀，117、比例调压阀，118、第一压力传感器，119、第一三位五通电磁换向阀，120、弯矩气缸，121、第二三位五通电磁换向阀，122、扭矩气缸，P、工作腔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明包括机械结构和气动回路，其中，机械结构参阅图1和图2所示，包括台体15，台体15的上方安装有前支座1和后支座10，前支座1内设有加热棒6和温度传感器5，前支座1的一侧固定连接左导管4，左导管4通过卡箍连接右导管7，右导管7通过中间法兰8连接有活动法兰9，中间法兰8的下方连接有弯矩上法兰18，弯矩上法兰18的下方设置有弯矩下法兰17，弯矩下法兰17通过拉压力传感器16连接有弯矩气缸19，活动法兰9的端部安装在后支座10上，后支座10上还依次安装有联轴器11、扭矩传感器12和传动轴13，联轴器11的一端连接活动法兰9，另一端通过扭矩传感器12连接传动轴13，传动轴13安装在第二后支座10上并通过力臂14与扭矩气缸20。

具体实施过程中，弯矩气缸19安装在台体15内，扭矩气缸20安装在台体15侧面伸出的固定架上；左导管4卡箍和右导管7外部罩有保温罩3，保温罩3固定安装在台体15上。保温罩3内胆为不锈钢孔板，外壳是薄不锈钢板，中间填充保温材料，保温罩3为两端开口的结构，拆装方便。

前支座1的端部连接有加热棒法兰块22，加热棒6和温度传感器5的端部伸出加热棒法兰块22分别与加热源和信号采集装置连接，前支座1的上端设置有法兰接口，法兰接口与工作压力所需气源连接，前支座1与法兰块22之间设置有密封环2，密封环2为耐高温的增强石墨复合密封圈。

气动回路的原理图参阅图3所示，它包括集成于一体的工作气压回路和弯矩及扭矩加载的作动气压回路，工作气压回路包括工作压力试验、压力循环试验、弯曲循环试验和扭矩试验的工作气压回路，工作气压回路包括在高压气源的输出端依次连接有节流阀102、气源电磁球阀103、比例减压阀104、第一高温电磁球阀109和第二高温电磁球阀114，第一高温电磁球阀109的两端并联连接有测量工作压力状态下的泄漏测量回路，泄漏测量气动回路包括串联连接的电磁球阀107、流量计108和第三高温电磁球阀110，在比例减压阀104和第一高温电磁球阀109之间设有分支气路，该分支气路上依次连接有电加热器106和第四高温电磁球阀111，在电加热器106和第四高温电磁球阀111之间设有分支气路，该分支气路上连接有第五高温电磁球阀112，第五高温电磁球阀112连接到工作腔P。

弯矩及扭矩加载的作动气压回路包括在所述气源电磁球阀103和比例减压阀104之间的气路上设置的分支气路，该分支气路上依次设置有减压阀115、两位三通电磁换向阀116、比例调压阀117、第一压力传感器118、用于控制弯矩气缸120的第一三位五通电磁换向阀119和用于控制扭矩气缸122的第二三位五通电磁换向阀121。

在节流阀102和气源电磁球阀103之间串联连接有第一压力表101，在比例减压阀104和第一高温电磁球阀109之间串联连接有第二压力表105，在第一高温电磁球阀109和第二高温电磁球阀114之间串联连接有第二压力传感器113。

本发明的工作原理：安装在台体15上的前支座1为左导管4、右导管7、插入式加热棒6、中间法兰8和温度传感器5提供支撑以及向导管提供进出气通道，并形成测试容腔。左导管4、右导管7配套使用，试验时依据不同规格卡箍更换相应导管。由于试验时工作温度最高可达650℃，为快速升温及保持温度稳定和人身安全，需在导管部分采用保温罩。保温罩3内胆为不锈钢孔板，外壳是薄不锈钢板，中间填充保温材料，保温罩采用前后对开式结构，拆装方便。中间法兰8与滑动法兰9及弯矩上法兰18、弯矩下法兰17配合使用。弯矩试验时需将滑动法兰9与中间法兰8脱开，并将弯矩上法兰18与弯矩下法兰17连接。弯矩负载是由弯矩作动气缸19实现，因其负载推拉力作用点到卡箍的距离为固定值，即力臂为固定长度，因此弯矩测量可由拉压力传感器16的拉压力与力臂乘积得知。而在扭矩试验时，需将弯矩上法兰18、弯矩下法兰17脱开，而滑动法兰9与中间法兰8相连。采用间隙配合的滑动法兰9不仅在扭矩试验时传递扭矩，还可为热膨胀提供足够的轴向空间。扭矩试验时的扭矩负载由扭矩作动气缸20推动力臂14旋转实施，并由传动轴13经扭矩传感器12、联轴器11、滑动法兰9、中间法兰8、右导管7将扭矩负载施加于被测卡箍，扭矩负载测量由扭矩传感器直接采集。在工作温度状态下的工作压力试验、弯矩循环试验和扭矩试验时，其容腔内工作介质由插入式加热棒6加热，并通过扭矩传感器12测量和控温。

工作压力回路主要由节流阀102、气源电磁球阀103、比例减压阀104、电磁球阀107、电加热器106、第一高温电磁球阀109、第二高温电磁球阀114、第三高温电磁球阀110、第四高温电磁球阀111、第五高温电磁球阀112以及流量计108和第二压力传感器113、第一压力表101和第二压力表105等组成。洁净干燥的高压气通过节流阀102调节供气流量，气源电磁球阀103控制高压回路的供气和断气通路。然后由比例减压阀104减压后输出试验所需的工作压力气体，调节比例调压阀4可调节工作压力。电磁球阀107可为常温电磁球阀。

在工作压力试验、弯曲循环试验和扭矩试验时，采用小功率插入式电加热棒加热导管内空气，大功率电加热器106不工作，由高温电磁球阀控制保压或卸压。保压时，常温电磁球阀107与第三高温电磁球阀110和第五高温电磁球阀112均保持断电关闭状态，此时第一高温电磁球阀109通电打开，而第四高温电磁球阀111、第二高温电磁球阀114通电关闭，实现保压，泄压则第一高温电磁球阀109与第二高温电磁球阀114状态相反；压力循环试验时，插入式加热棒不工作，高温气体由电加热器106加热，此时常温电磁球阀107与第一高温电磁球阀109、第三高温电磁球阀110均保持断电关闭状态，第二高温电磁球阀114为通电关闭状态。充放压由第四高温电磁球阀111和第五高温电磁球阀112开启或关闭切换完成。

泄漏测试工作原理：在工作压力状态下，第一高温电磁球阀109、第五高温电磁球阀112为断电关闭，由第四高温电磁球阀111、第二高温电磁球阀114为通电关闭，常温电磁阀7和第三高温电磁球阀10通电打开。当确保所有管路、接头、阀等密封可靠时，当被试卡箍有泄漏，则在流量计与卡箍管路之间就会形成空气流动，直接读取流量计数据即为泄漏量。

第一压力表101可观察气源压力是否达到要求，第二压力表105可读取经减压后常温工作压力，而通过压力传感器能实时监控工作压力。

作动气压回路通过控制弯矩气缸和扭矩气缸的压力和方向从而实现弯矩循环试验和扭矩试验时的加力负载。主要元件有：减压阀115，两位三通电磁换向阀116、比例调压阀117、第一压力传感器118、第一三位五通电磁换向阀119、第二三位五通电磁换向阀121、弯矩气缸120、扭矩气缸122，高压气源经减压阀115减压为0.7MPa的低压作动气源两位三通电磁换向阀116控制作动气源的通断。通过调节比例调压阀117来调节弯矩和扭矩气缸的推动压力，从而调节弯矩和扭矩负载。弯矩和扭矩负载方向分别由第一三位五通电磁换向阀119和第二三位五通电磁换向阀121完成，且其中泄式中位可使活塞处于无负载游动状态，以便气缸的安装调节和断电排气卸压。比例调压阀117输出的作动气压可由第一压力传感器118采集监控。本发明通过更换不同的导管并调节相应气源和压力等参数可完成工作压力试验、弯曲循环试验、扭矩试验和压力循环试验。

本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效内容变化，均包含本发明权利范围之内。

Claims (10)

1.一种快卸卡箍综合试验系统，包括机械结构和气动回路，其特征在于：

所述机械结构包括台体(15)，台体(15)的上方安装有前支座(1)和后支座(10)，所述前支座(1)内设有加热棒(6)和温度传感器(5)，前支座(1)的一侧固定连接左导管(4)，所述左导管(4)通过卡箍连接右导管(7)，所述右导管(7)通过中间法兰(8)连接有滑动法兰(9)，所述中间法兰(8)的下方连接有弯矩上法兰(18)，弯矩上法兰(18)的下方设置有弯矩下法兰(17)，所述弯矩下法兰(17)通过拉压力传感器(16)连接有弯矩气缸(19)，所述滑动法兰(9)的端部安装在第一后支座(10)上，第一后支座(10)上还依次安装有联轴器(11)、扭矩传感器(12)和传动轴(13)，所述联轴器(11)的一端连接活动法兰(9)，另一端通过扭矩传感器(12)连接传动轴(13)，所述传动轴(13)安装在第二后支座(10)上并通过力臂(14)与扭矩气缸(20)连接；

所述气动回路包括集成于一体的工作气压回路和弯矩及扭矩加载的作动气压回路，所述工作气压回路包括在高压气源的输出端依次连接有节流阀(102)、气源电磁球阀(103)、比例减压阀(104)、第一高温电磁球阀(109)和第二高温电磁球阀(114)，所述第一高温电磁球阀(109)的两端并联连接有测量工作压力状态下的泄漏测量回路，所述泄漏测量气动回路包括串联连接的电磁球阀(107)、流量计(108)和第三高温电磁球阀(110)，在比例减压阀(104)和第一高温电磁球阀(109)之间设有分支气路，该分支气路上依次连接有电加热器(106)和第四高温电磁球阀(111)，在电加热器(106)和第四高温电磁球阀(111)之间设有分支气路，该分支气路上连接有第五高温电磁球阀(112)，第五高温电磁球阀(112)连接到工作腔(P)，该工作腔(P)与机械结构的法兰接口(23)连通；所述弯矩及扭矩加载的作动气压回路包括在所述气源电磁球阀(103)和比例减压阀(104)之间的气路上设置的分支气路，该分支气路上依次设置有减压阀(115)、两位三通电磁换向阀(116)、比例调压阀(117)、第一压力传感器(118)、用于控制弯矩气缸(120)的第一三位五通电磁换向阀(119)和用于控制扭矩气缸(122)的第二三位五通电磁换向阀(121)。

2.根据权利要求1所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：在所述节流阀(102)和气源电磁球阀(103)之间串联连接有第一压力表(101)。

3.根据权利要求1或2所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：在所述比例减压阀(104)和第一高温电磁球阀(109)之间串联连接有第二压力表(105)。

4.根据权利要求3所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：在所述第一高温电磁球阀(109)和第二高温电磁球阀(114)之间串联连接有第二压力传感器(113)。

5.根据权利要求1所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：所述弯矩气缸(19)安装在台体(15)内，所述扭矩气缸(20)安装在台体(15)侧面伸出的固定架上。

6.根据权利要求1所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：所述左导管(4)卡箍和右导管(7)外部罩有保温罩(3)，所述保温罩(3)固定安装在台体(15)上。

7.根据权利要求6所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：所述保温罩(3)内胆为不锈钢孔板，外壳是薄不锈钢板，中间填充保温材料。

8.根据权利要求4所述的快卸卡箍综合试验系统，其特征在于：所述前支座(1)的端部连接有加热棒法兰块(22)，所述加热棒(6)和温度传感器(5)的端部伸出加热棒法兰块(22)分别与加热控制和信号采集装置连接。

9.根据权利要求1或8的快卸卡箍试验装置，其特征在于：所述前支座(1)的上端设置有法兰接口，所述法兰接口与工作气压连接。

10.根据权利要求9所述的快卸卡箍试验装置，其特征在于：所述前支座(1)与法兰块(22)之间设置有密封环(2)。

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