CN102778398A - 高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统 - Google Patents

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本发明公开了一种高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统，由低压触动系统（1）、高压蓄势系统（2）、机体试验载荷控制系统（3）和压力放大装置（4）四部分组成；低压触动系统（1）由液压泵站、液压分配模块、伺服阀、蓄压器和低压油腔（9）组成；高压蓄势系统（2）由辅助泵站、单向阀、高压油腔（7）和泄油腔（8）组成；机体试验载荷控制系统（3）包括机体试验装置和控制系统；压力放大装置（4）中，变截面油缸（5）被压力放大器（6）分隔成高压油腔（7）、泄油腔（8）和低压油腔（9）3个空腔。本发明满足高爆压发动机机体疲劳试验对载荷的需求。

Description

高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统
技术领域
本发明属于发动机机体可靠性试验技术领域，具体涉及一种高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统。
背景技术
机体作为发动机骨架零件，其结构刚度、强度与疲劳可靠性是最基本的性能，对机体进行部件级可靠性评估是发动机研发过程中重要的内容，其中包括应力与变形测量和疲劳可靠性考核等。机体可靠性试验研究工作需要一定的试验条件，目前发动机机体可靠性试验一般采用将液压油注入燃烧室来模拟爆发压力的方法，可进行机体疲劳考核和动、静态载荷施加，目前用于载荷施加的电液伺服试验系统最大压力一般低于30 MPa。
随着发动机爆发压力越来越高，对发动机机体强度及可靠性的要求越来越高，很多发动机机体进行疲劳试验考核时要求施加的最大试验载荷已远超过30 MPa，超过了国际上大部分电液伺服试验系统的极限能力。
发明内容
本发明就是为了解决发动机机体进行疲劳试验考核时，要求施加的最大试验载荷，已超过了国际上大部分电液伺服试验系统的极限能力的问题。
本发明的技术方案：
一种高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统，由低压触动系统、高压蓄势系统、机体试验载荷控制系统和压力放大装置四部分组成；
低压触动系统由液压泵站、液压分配模块、伺服阀、蓄压器和压力放大装置的低压油腔组成；液压泵站与可实现多通道液压油分配的液压分配模块，由进油管和回油管相互连通；液压分配模块、进行压力油供应的伺服阀、压力放大装置的低压油腔三者连通，组成一条进油回油闭合线路；压力放大装置的低压油腔另与用于消除工作过程中的液压油压力波动的蓄压器连通；
高压蓄势系统由辅助泵站、单向阀、压力放大装置的高压油腔和泄油腔组成，四者组成一条进油回油闭合线路；实现高压油腔工作介质供应、保证高压油腔与机体试验装置即被试发动机机体油腔内充满液压油的辅助泵站与单向阀通过高压油管与高压油腔连通；压力放大装置的泄油腔与辅助泵站连通；
机体试验载荷控制系统包括机体试验装置和控制系统；机体试验装置与高压蓄势系统相连；在机体燃烧室内模拟形成缸内工作载荷；机体试验装置压力传感器与控制系统连接；控制系统与低压触动系统中的伺服阀连接；
压力放大装置主要包括变截面油缸、压力放大器两大基本构件；变截面油缸分为相连通的两段，两段截面均为圆形，但直径不同；压力放大器为一个“工”字型截面的大活塞，与变截面油缸内壁配合且可以相对运动；变截面油缸被压力放大器分隔成的3个空腔，分别为高压油腔、泄油腔和低压油腔；高压油腔侧壁两端，设有与单向阀连通的进油孔和与机体试验装置连通的出油孔；泄油腔侧壁一端，设有与辅助泵站连通的泄油孔；低压油腔侧壁两端，设有与伺服器连通的进油孔和与液压分配模块连通的回油孔；与蓄压器连通的蓄压器孔，位于低压油腔底部，也即整个变截面油缸底部。
本发明的有益效果：
1.发动机机体疲劳试验电液伺服系统是基于电液伺服机构、精密机械、计算机通讯与数据处理等先进技术的工程集成，具备机体部件级仿真疲劳试验功能；
2.该系统采用二级液压循环系统，通过压力放大装置提高设备供给压力，可稳定达到50 MPa左右工作压力，满足高爆压发动机机体疲劳试验对载荷的需求；
3.该系统的液压载荷施加、试验过程监控、试验数据采集等功能基于计算机通讯技术与专用软件的高度集成，自动化程度高、操作简便、试验安全、仿真程度高；
4.该系统采用电液压力伺服阀控制元件具有良好的静态特性和快速动态响应特性，分辨率高、线性度好、频带宽。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是压力放大装置结构示意图。
附图各标记分别表示。
1-低压触动系统
2-高压蓄势系统
3-机体试验载荷控制系统
4-压力放大装置
5-变截面油缸
6-压力放大器
7-高压油腔
8-泄油腔
9-低压油腔
10-进油孔（高压油腔）
11-出油孔（高压油腔）
12-泄油孔（泄油腔）
13-回油孔（低压油腔）
14-进油孔（低压油腔）
15-蓄压器孔（低压油腔）。
具体实施方式
一种高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统，由低压触动系统、高压蓄势系统、机体试验载荷控制系统和压力放大装置四部分组成；
低压触动系统由液压泵站、液压分配模块、伺服阀、蓄压器和压力放大装置的低压油腔组成；液压泵站与可实现多通道液压油分配的液压分配模块，由进油管和回油管相互连通；液压分配模块、进行压力油供应的伺服阀、压力放大装置的低压油腔三者连通，组成一条进油回油闭合线路；压力放大装置的低压油腔另与用于消除工作过程中的液压油压力波动的蓄压器连通；
高压蓄势系统由辅助泵站、单向阀、压力放大装置的高压油腔和泄油腔组成，四者组成一条进油回油闭合线路；实现高压油腔工作介质供应、保证高压油腔与机体试验装置即被试发动机机体油腔内充满液压油的辅助泵站与单向阀，通过高压油管与高压油腔连通；压力放大装置的泄油腔与辅助泵站连通；
机体试验载荷控制系统包括机体试验装置和控制系统；机体试验装置与高压蓄势系统相连；在机体燃烧室内模拟形成缸内工作载荷；机体试验装置压力传感器与控制系统连接；控制系统与低压触动系统中的伺服阀连接；机体试验装置通过压力传感器将压力信号传递给控制系统，控制系统通过压力反馈信号与目标压力信号的对比与分析，与伺服阀工作状态进行信息沟通，对伺服阀进行控制实现燃烧室内试验压力的调整达到要求的压力；
压力放大装置主要包括变截面油缸、压力放大器两大基本构件；变截面油缸分为相连通的两段，两段截面均为圆方形，但直径不同；压力放大器为一个“工”字型截面的大活塞，与变截面油缸内壁配合且可以相对运动；变截面油缸被压力放大器分隔成的3个空腔，分别为高压油腔、泄油腔和低压油腔；高压油腔侧壁两端，设有与单向阀连通的进油孔和与机体试验装置连通的出油孔；泄油腔侧壁一端，设有与辅助泵站连通的泄油孔；低压油腔侧壁两端，设有与伺服器连通的进油孔和与液压分配模块连通的回油孔；与蓄压器连通的蓄压器孔，位于低压油腔底部，也即整个变截面油缸底部。
系统整体工作过程如下：
辅助泵站首先将液压油注入高压油腔与机体试验装置的燃烧室内，并保持一定压力，该部分液压油在工作过程中被压缩模拟缸内压力。
液压泵站将压力油通过液压分配模块输入每个通道的伺服阀，伺服阀在控制系统程序指令的驱动下将压力油注入低压油腔，液压油以特定工作载荷谱的形式作用于压力放大器；在压力放大器的工作下，高压蓄势系统的高压油腔内产生被加压的压力油，用液体压力的特定波动模拟发动机燃烧工作压力的变化，而作用于机体结构；控制系统实时监控机体燃烧室压力状态，实时驱动伺服阀进行参数校正从而满足试验需求；
低压触动系统通过液压分配模块可分配多路通道，各通道分别连接各自的压力放大装置与低压触动系统形成多通道多气缸工作试验能力；整个试验的过程控制是以燃烧室压力信号为对象，控制系统通过对机体燃烧室内压力进行监测，与目标压力信号进行对比，通过调整伺服阀指令实现工作载荷的闭环控制。

Claims (1)

1.一种高爆压发动机机体疲劳试验电液伺服系统，其特征在于，所述系统由低压触动系统（1）、高压蓄势系统（2）、机体试验载荷控制系统（3）和压力放大装置（4）四部分组成；低压触动系统（1）由液压泵站、液压分配模块、伺服阀、蓄压器和压力放大装置（4）的低压油腔（9）组成；液压泵站与可实现多通道液压油分配的液压分配模块，由进油管和回油管相互连通；液压分配模块、进行压力油供应的伺服阀、压力放大装置（4）的低压油腔（9）三者连通，组成一条进油回油闭合线路；压力放大装置（4）的低压油腔（9）另与用于消除工作过程中的液压油压力波动的蓄压器连通；高压蓄势系统（2）由辅助泵站、单向阀、压力放大装置（4）的高压油腔（7）和泄油腔（8）组成，四者组成一条进油回油闭合线路；实现高压油腔（7）工作介质供应，保证高压油腔（7）与机体试验装置油腔内充满液压油的辅助泵站与单向阀通过高压油管与高压油腔（7）连通；压力放大装置（4）的泄油腔（8）与辅助泵站连通；
机体试验载荷控制系统（3）包括机体试验装置和控制系统；机体试验装置与高压蓄势系统（2）相连；机体试验装置的压力传感器与控制系统连接；控制系统与低压触动系统（1）中的伺服阀连接；压力放大装置（4）主要包括变截面油缸（5）、压力放大器（6）两大基本构件；变截面油缸（5）分为相连通的两段，两部分截面均为圆形，压力放大器（6）为一个“工”字型截面的大活塞，与变截面油缸（5）内壁配合且可以相对运动；变截面油缸（5）被压力放大器（6）分隔成的3个空腔，分别为高压油腔（7）、泄油腔（8）和低压油腔（9）；高压油腔（7）侧壁两端，设有与单向阀连通的进油孔（10）和与机体试验装置连通的出油孔（11）；泄油腔（8）侧壁一端，设有与辅助泵站连通的泄油孔（12）；低压油腔（9）侧壁两端，设有与伺服器连通的进油孔（14）和与液压分配模块连通的回油孔（13）；与蓄压器连通的蓄压器孔（15），位于低压油腔（9）底部，也即整个变截面油缸（5）底部。
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