CN108195720A - 一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置与测试方法 - Google Patents

一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置与测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置与测试方法，该测试装置包括监控装置和供被试液压泵安装的试验台，所述试验台包括为被试液压泵供油的油箱、对被试液压泵的回油温度进行控制的加热冷却模块、对被试液压泵的回油进行过滤且与油箱连接的过滤器和对被试液压泵的回油粘度进行检测的油液在线粘度传感器；该测试方法包括步骤：一、测试前装备及判断被试液压泵是否正常；二、粘度基准值和金属元素含量基准值的检测；三、粘度衰减控制指标的检测。本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成航空液压油粘度衰减控制指标的测试，并且测试精度较高。

Description

一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置与测试方法
技术领域
本发明属于航空液压油粘度衰减控制指标测试技术领域，尤其是涉及一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置与测试方法。
背景技术
飞机液压系统使用航空液压油作为其工作介质，航空液压油除了作为工作介质在飞机液压系统内传递液压能之外，还对飞机液压系统内各工作配合表面进行润滑，保护工作表面防止氧化的作用。随着飞机液压系统的工作，内部各工作表面相对运动，会产生金属颗粒物；各种密封件随着老化或工作行程，会逐步产生非金属颗粒物，这些颗粒物进入液压油中，随液压油流入下游，并被油滤过滤。所以，液压油就像人体中的血液一样，给身体各脏器传送养料的同时，也将各脏器产生的废物带出，并由肾脏过滤，由此形成一套闭式循环系统。而液压油也像人体的血液一样，承载着系统的健康指数，通过测量液压油的状态指标，即可反应飞机液压系统的健康程度。
航空液压油中常用的15号航空液压油，属于石油基型液压油，其为复杂的高分子长链化工产品，其本身也有使用寿命，当液压油使用时间超过一定值后，由于其性能的衰减，化学成分的变化，不能再承担其应有的作用，而必须换液压油，才能保证飞机液压系统能够正常工作。而作为衡量液压油特性的关键指标，液压油的粘度变化最能表征液压油的工作特性。
液压油随飞机液压系统工作不断循环，其内部的长链分子会随着飞机液压系统工作循环、环境应力(热、压力循环等)逐步变为短链分子，原添加在液压油中的各种添加剂(氧化剂、增稠剂等)会逐渐析出，这都会造成液压油粘度的逐渐衰减。随着液压油粘度的衰减，液压油对飞机液压系统内部各工作配合表面产生的润滑油膜会逐渐变薄，润滑效果逐渐变差，导致系统内部摩擦、磨损加剧，导致更多的磨损颗粒生成。因此，在航空领域，需要对液压系统在特定飞机上使用液压油粘度衰减控制指标明确，以此作为液压油性能衰减控制指标，在全寿命周期中依据此指标开展液压油的状态监控与更换，确保飞机液压系统始终处于良好状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成航空液压油粘度衰减控制指标的测试，并且测试精度较高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：包括监控装置、供被试液压泵安装的试验台和用于检测被试液压泵的壳体回油处的液压油中金属元素含量的油品光谱分析仪，所述试验台包括为被试液压泵供油的油箱、对被试液压泵的回油温度进行控制的加热冷却模块、对被试液压泵的回油进行过滤且与油箱连接的过滤器和对被试液压泵的回油粘度进行检测的油液在线粘度传感器，所述加热冷却模块包括水冷散热器和与水冷散热器出口连接的加热包，所述加热包的出口分两路，一路与过滤器的入口连接，另一路依次通过节流阀和通断阀与油液在线粘度传感器的入口连接；所述油液在线粘度传感器的出口与所述过滤器的出口通过回油总管并管后与油箱连接，所述被试液压泵的吸油口设置有第一自封接头，所述被试液压泵的吸油口通过第一自封接头与油箱连接，所述被试液压泵的压力口设置有第二自封接头，所述第二自封接头的出口分两路，一路与安全阀的入口连接，另一路与手动可变节流阀的入口连接；所述被试液压泵的壳体回油口处设置第三自封接头，所述第三自封接头的出口设置壳体回油管所述壳体回油管上设置有采样阀，所述安全阀的出口与手动可变节流阀的出口设置有第一压力口管，所述第一压力口管与壳体回油管并管后与水冷散热器的入口连接；
所述监控装置包括主控器、参数设置单元、用于检测被试液压泵的压力口处的压力的压力传感器、用于检测被试液压泵的压力口处的流量的流量传感器和用于检测被试液压泵的回油温度的温度检测模块所述温度检测模块包括对水冷散热器入口处的回油温度进行检测的第一温度传感器、对水冷散热器出口处与加热包入口处的回油温度进行检测的第二温度传感器和对加热包出口处的回油温度进行检测的第三温度传感器，所述油液在线粘度传感器、压力传感器、流量传感器、第一温度传感器、第二温度传感器第三温度传感器和参数设置单元均与主控器连接，所述进水阀和加热包均由主控器进行控制。
上述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述主控器的输入端接有A/D转换器，所述主控器的输出端接有显示单元、第一D/A转换器和第二D/A转换器，所述第一D/A转换器的输出端与进水阀的输入端相接，所述第二D/A转换器的输出端与加热包的输入端相接，数据存储器与主控器相接，所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器的输出端均与A/D转换器的输入端相接。
上述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述第一自封接头的入口通过吸油管与油箱，所述第一自封接头的出口与所述被试液压泵的吸油口连通，所述第二自封接头的入口与所述被试液压泵的压力口连通，所述压力传感器位于第二自封接头的出口与手动可变节流阀的入口之间。
上述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述流量传感器为涡轮式流量传感器，所述安全阀为直动式安全阀，所述油液在线粘度传感器为振动式在线粘度计或音叉式在线粘度计。
上述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述油箱的容积不小于被试液压泵最大输出流量的1/4，所述油箱外壁设置有隔热层。
上述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述手动可变节流阀的最大过流量不小于被试液压泵的最大流量，所述手动可变节流阀的最高工作压力值不低于被试液压泵的最大压力值，所述手动可变节流阀为从全开到全闭连续手动调节的节流阀。
同时，本发明还公开一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的航空液压油粘度衰减控制指标测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、测试前装备及判断被试液压泵是否正常，具体过程如下：
步骤101、将被试液压泵的吸油口、压力口和壳体回油口分别与第一自封接头的出口、第二自封接头的入口和第三自封接头的入口连接，并向油箱中加入航空液压油，直至油箱中航空液压油加至预先设定的液压油设定体积V0；
步骤102、通过主控器控制水冷散热器不工作，同时主控器控制加热包不加热，主控器通过电机驱动器控制电机转动，电机转动使被试液压泵达到额定转速后，压力传感器对被试液压泵的压力口处的压力进行检测，并将检测到的压力发送至主控器，流量传感器对被试液压泵的压力口处的流量进行检测，并将检测到的流量发送至主控器，当调节手动可变节流阀至全开，压力传感器检测到的压力为零，流量传感器检测到的流量为被试液压泵的最大流量值；当调节手动可变节流阀全关时，压力传感器检测到的压力为被试液压泵的最大压力值，流量传感器检测到的流量为零时，说明被试液压泵正常；
步骤103、调节手动可变节流阀，使被试液压泵处于额定工作状态；
步骤二、粘度基准值和金属元素含量基准值的检测：被试液压泵处于额定工作状态后，主控器控制加热包加热，主控器控制水冷散热器不工作，直至第三温度传感器检测到的加热包出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0时，接通通断阀，使被试液压泵的回油经节流阀、通断阀和油液在线粘度传感器进入油箱中，油液在线粘度传感器对被试液压泵的回油粘度值进行检测，并将检测到的回油粘度值发送至主控器，则获取基准温度设定值T0时的回油粘度值，并将基准温度设定值T0时的回油粘度值记作粘度基准值α0；
并打开采样阀对被试液压泵的壳体回油口进行采样，通过油品光谱分析仪对被试液压泵的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，获取基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量，并将基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量记作金属元素含量基准值β0，通过参数设置单元输入金属元素含量基准值β0，主控器将金属元素含量基准值β0存储至数据存储器中；
步骤三、粘度衰减控制指标的检测，具体过程如下：
步骤301、在被试液压泵处于额定工作状态时，通过主控器控制加热包不加热，主控器控制水冷散热器工作，直至第二温度传感器检测到的水冷散热器出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值Ti时，接通通断阀，使被试液压泵的回油经节流阀、通断阀和油液在线粘度传感器进入油箱中，油液在线粘度传感器对被试液压泵的回油粘度值进行检测，并将检测到的回油粘度值发送至主控器，则获取测试温度设定值Ti时的回油粘度值αi；
并打开采样阀对被试液压泵的壳体回油口进行采样，并通过油品光谱分析仪对被试液压泵的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，并将检测到的液压油中金属元素含量发送至主控器，则获取测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi，主控器将测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi存储至数据存储器中；其中，i为正整数，且i≥1，5≤Ti-T0≤10；
步骤302、采用主控器将存储至数据存储器中的测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi和金属元素含量基准值β0根据判定条件进行判断，当成立时，执行步骤303；当不成立时，执行步骤304；
步骤303、当判定条件成立时，说明被试液压泵内部磨损严重，则获得的测试温度设定值Ti时的回油粘度值αi为液压油粘度衰减的控制指标，测试终止；
步骤304、当判定条件不成立时，说明被试液压泵内部磨损不严重，执行步骤305；
步骤305、按照步骤301至步骤304中所述的方法，对被试液压泵进行下一个测试温度设定值Ti+1的测试；其中，5≤Ti+1-Ti≤10。
上述的方法，其特征在于：步骤二主控器控制加热包加热，主控器控制水冷散热器不工作，直至第三温度传感器检测到的加热包出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0，具体过程如下：
主控器控制加热包加热工作之前，第二温度传感器对加热包入口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的加热包入口处的回油温度信号发送至A/D转换器，经A/D转换器将加热包入口处的回油温度信号转换为加热包入口处的回油温度信号值，即加热前温度值，并将加热前温度值发送至主控器，主控器调用差值比较模块将加热前温度值与基准温度设定值T0进行差值比较得到加热前温度偏差值，主控器调用PI模块将加热前温度偏差值按PI规律进行处理，得到加热功率输出值，经第二D/A转换器将加热功率输出值转换为加热功率输出信号，即加热包的加热功率控制信号，加热包根据该加热功率控制信号控制加热包加热功率，主控器控制加热包工作；
在加热包加热的过程中，第三温度传感器对加热包出口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的加热包出口处的回油温度信号发送至A/D转换器，经A/D转换器将加热包出口处的回油温度信号转换为加热包出口处的回油温度值，并发送至主控器，则主控器接收加热包出口处的回油温度值，并将加热包出口处的回油温度值记作加热温度测量值，主控器调用差值比较模块将加热温度测量值与基准温度设定值T0进行差值比较得到加热温度偏差值，主控器调用PI模块将加热温度偏差值按PI规律进行处理，得到加热功率新输出值，经第二D/A转换器将加热功率新输出值转换为加热功率新输出信号，即加热包的加热功率新控制信号，加热包根据该加热功率新控制信号调节加热包的加热功率，直至第三温度传感器检测到的加热包出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0。
上述的方法，其特征在于：步骤301中通过主控器控制加热包不加热，主控器控制水冷散热器工作，直至第二温度传感器检测到的水冷散热器出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值，具体过程如下：
主控器控制水冷散热器工作之前，第一温度传感器对水冷散热器入口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的水冷散热器入口处的回油温度信号发送至A/D转换器，经A/D转换器将水冷散热器入口处的回油温度信号转换为水冷散热器入口处的回油温度值，即水冷前温度值，并将水冷前温度值发送至主控器，主控器调用差值比较模块将水冷前温度值与测试温度设定值进行差值比较得到冷却前温度偏差值，主控器调用PI模块将冷却前温度偏差值按PI规律进行处理，得到冷却输出值，经第一D/A转换器将冷却前输出值转换为冷却输出信号，即进水阀的开度控制信号，进水阀根据该开度控制信号控制进水阀的开度，主控器控制水冷散热器工作；
在水冷散热器工作的过程中，第二温度传感器对水冷散热器出口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的水冷散热器出口处的回油温度信号发送至A/D转换器，经A/D转换器将水冷散热器出口处的回油温度信号转换为水冷散热器出口处的回油温度值，即水冷后温度值，并将水冷后温度值发送至主控器，主控器调用差值比较模块将水冷后温度值与测试温度设定值进行差值比较得到冷却后温度偏差值，主控器调用PI模块将冷却后温度偏差值按PI规律进行处理，得到冷却后输出值，经第一D/A转换器将冷却后输出值转换为新冷却输出信号，即进水阀的新开度控制信号，进水阀根据该新开度控制信号调节进水阀的开度，直至第二温度传感器检测到的水冷散热器出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值。
上述的方法，其特征在于：所检测的液压油中金属元素为滑靴-斜盘摩擦副中的金属元素或者分油盖-转子摩擦副中的金属元素。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用的测试装置结构简单、设计合理且操作简便，投入成本较低。
2、所采用的测试装置，能适用于各种航空液压油，使用范围广，另外，测试装置结构紧凑、占用空间小。
3、所采用的测试装置使用操作简便且使用效果好，通过设置第一自封接头、第二自封接头和第三自封接头，在安装或更换被试液压泵时，能够自动封闭液压管路，方便被试液压泵的安装和更换。
4、所采用的测试装置中设置采样阀，能够在被试液压泵的壳体回油管路上进行手动油液采样，采样后完全关闭，保证测试装置安全可靠工作。
5、所采用的测试装置中设置通断阀，当需要开展液压油粘度测量时打开，且通过固定节流孔调节过流流量，使过流流量在100mL～300mL范围内稳定流过，保证油液在线粘度传感器中能准确地检测被试液压泵回油中的颗粒物含量。
6、所采用的测试装置中设置加热冷却模块通过调节回油温度来控制液压油的粘度变化，并将不同粘度的液压油输送给液压泵使用，并观察液压泵内部的磨损情况，根据判定条件进行判断，满足判定条件则说明被试液压泵内部磨损严重已经不能保证液压泵高可靠性、长寿命的工作，则满足判定条件的测试温度设定值时的回油粘度值为液压油粘度衰减的控制指标。
7、所采用的测试装置通过设置加热冷却模块，调节回油温度来控制液压油的粘度变化，并将不同粘度的液压油输送给液压油内部，通过观察液压泵内部的磨损情况，从而获取液压油粘度衰减的控制指标，测量便捷。
8、所采用的测试装置使用效果好且测试精度高，测试过程中，通过油品光谱分析仪对被试液压泵的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，油液在线粘度传感器对被试液压泵的壳体回油处的回油粘度值进行在线检测，从而保证液压油粘度衰减的控制指标测量准确。
9、所采用的测试装置，通过温度检测模块对回油温度进行检测，以使回油温度满足基准温度设定值和测试温度设定值，主控器根据温度检测模块检测的温度值与基准温度设定值和测试温度设定值之间的偏差进行调节直至回油温度满足基准温度设定值和测试温度设定值，提高测试准确。
10、所采用的测试方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，判断被试液压泵正常后，首先对粘度基准值和金属元素含量基准值进行检测，之后，通过加热冷却模块，调节回油温度来控制液压油的粘度变化，液压油温度升高导致的液压油粘度降低并没有造成被试液压泵内部产生干摩擦，则通过再逐步升高回油温度值，并在不同测试温度设定值条件下测量回油温度值，以及被试液压泵的壳体回油处的液压油中金属含量，直至满足判定调节，测试结束，能简便、快速完成航空液压油粘度衰减控制指标的测试，并且测试精度较高，测试过程安全、可靠。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明航空液压油粘度衰减控制指标测试装置的结构示意图。
图2为本发明航空液压油粘度衰减控制指标测试装置的电路原理框图。
图3为本发明航空液压油粘度衰减控制指标测试方法的流程框图。
附图标记说明:
1—被试液压泵； 2—第二自封接头； 3—压力传感器；
4—手动可变节流阀； 5—流量传感器； 6—安全阀；
7—第三自封接头； 8—采样阀； 9—节流阀；
10—通断阀； 11—油液在线粘度传感器；
13—过滤器； 14—油箱； 15—第一自封接头；
16—电机； 17—水冷散热器； 18—加热包；
19—第一温度传感器； 20—第二温度传感器； 21—第三温度传感器；
22—主控器； 23—第一D/A转换器； 24—进水阀；
25—第二D/A转换器； 26—A/D转换器； 27—数据存储器；
28—显示单元； 29—参数设置单元； 30—吸油管；
32—第一压力口管； 33—回油总管； 34—壳体回油管；
35—电机驱动器。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明航空液压油粘度衰减控制指标测试装置包括监控装置、供被试液压泵1安装的试验台和用于检测被试液压泵1的壳体回油处的液压油中金属元素含量的油品光谱分析仪，所述试验台包括为被试液压泵1供油的油箱14、对被试液压泵1的回油温度进行控制的加热冷却模块、对被试液压泵1的回油进行过滤且与油箱14连接的过滤器13和对被试液压泵1的回油粘度进行检测的油液在线粘度传感器11，所述加热冷却模块包括水冷散热器17和与水冷散热器17出口连接的加热包18，所述加热包18的出口分两路，一路与过滤器13的入口连接，另一路依次通过节流阀9和通断阀10与油液在线粘度传感器11的入口连接；所述油液在线粘度传感器11的出口与所述过滤器13的出口通过回油总管33并管后与油箱14连接，所述被试液压泵1的吸油口设置有第一自封接头15，所述被试液压泵1的吸油口通过第一自封接头15与油箱14连接，所述被试液压泵1的压力口设置有第二自封接头2，所述第二自封接头2的出口分两路，一路与安全阀6的入口连接，另一路与手动可变节流阀4的入口连接；所述被试液压泵1的壳体回油口处设置第三自封接头7，所述第三自封接头7的出口设置壳体回油管34所述壳体回油管34上设置有采样阀8，所述安全阀6的出口与手动可变节流阀4的出口设置有第一压力口管32，所述第一压力口管32与壳体回油管34并管后与水冷散热器17的入口连接；
所述监控装置包括主控器22、参数设置单元29、用于检测被试液压泵1的压力口处的压力的压力传感器3、用于检测被试液压泵1的压力口处的流量的流量传感器5和用于检测被试液压泵1的回油温度的温度检测模块，所述温度检测模块包括对水冷散热器17入口处的回油温度进行检测的第一温度传感器19、对水冷散热器17出口处与加热包18入口处的回油温度进行检测的第二温度传感器20和对加热包18出口处的回油温度进行检测的第三温度传感器21，所述油液在线粘度传感器11、压力传感器3、流量传感器5、第一温度传感器19、第二温度传感器20第三温度传感器21和参数设置单元29均与主控器22连接，所述进水阀24和加热包18均由主控器22进行控制。
本实施例中，所述被试液压泵1的压力口也为所述所述被试液压泵1的高压出口。
本实施例中，所述主控器22的输入端接有A/D转换器26，所述主控器22的输出端接有显示单元28、第一D/A转换器23和第二D/A转换器25，所述第一D/A转换器23的输出端与进水阀24的输入端相接，所述第二D/A转换器25的输出端与加热包18的输入端相接，数据存储器27与主控器22相接，所述第一温度传感器19、第二温度传感器20和第三温度传感器21的输出端均与A/D转换器26的输入端相接。
本实施例中，所述第一自封接头15的入口通过吸油管30与油箱14，所述第一自封接头15的出口与所述被试液压泵1的吸油口连通，所述第二自封接头2的入口与所述被试液压泵1的压力口连通，所述压力传感器3位于第二自封接头2的出口与手动可变节流阀4的入口之间。
本实施例中，所述流量传感器5为涡轮式流量传感器，所述安全阀6为直动式安全阀，所述油液在线粘度传感器11为振动式在线粘度计或音叉式在线粘度计。
本实施例中，所述油箱14的容积不小于被试液压泵1最大输出流量的1/4，所述油箱14外壁设置有隔热层。
本实施例中，所述手动可变节流阀4的最大过流量不小于被试液压泵1的最大流量，所述手动可变节流阀4的最高工作压力值不低于被试液压泵1的最大压力值，所述手动可变节流阀4为从全开到全闭连续手动调节的节流阀。
本实施例中，通过设置安全阀10，是为了对被试液压泵1进行保护。
如图3所示，航空液压油粘度衰减控制指标测试方法，包括以下步骤：
步骤一、测试前装备及判断被试液压泵是否正常，具体过程如下：
步骤101、将被试液压泵1的吸油口、压力口和壳体回油口分别与第一自封接头15的出口、第二自封接头2的入口和第三自封接头7的入口连接，并向油箱14中加入航空液压油，直至油箱14中航空液压油加至预先设定的液压油设定体积V0；
步骤102、通过主控器22通过控制进水阀24关闭使水冷散热器17不工作，同时主控器22控制加热包18不加热，主控器22通过电机驱动器35控制电机16转动，电机16转动使被试液压泵1达到额定转速后，压力传感器3对被试液压泵1的压力口处的压力进行检测，并将检测到的压力发送至主控器22，流量传感器5对被试液压泵1的压力口处的流量进行检测，并将检测到的流量发送至主控器22，当调节手动可变节流阀4至全开，压力传感器3检测到的压力为零，流量传感器5检测到的流量为被试液压泵1的最大流量值；当调节手动可变节流阀4全关时，压力传感器3检测到的压力为被试液压泵1的最大压力值，流量传感器5检测到的流量为零时，说明被试液压泵1正常；
步骤103、调节手动可变节流阀4，使被试液压泵1处于额定工作状态；
步骤二、粘度基准值和金属元素含量基准值的检测：被试液压泵1处于额定工作状态后，主控器22控制加热包18加热，主控器22控制水冷散热器17不工作，直至第三温度传感器21检测到的加热包18出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0时，接通通断阀10，使被试液压泵1的回油经节流阀9、通断阀10和油液在线粘度传感器11进入油箱14中，油液在线粘度传感器11对被试液压泵1的回油粘度值进行检测，并将检测到的回油粘度值发送至主控器22，则获取基准温度设定值T0时的回油粘度值，并将基准温度设定值T0时的回油粘度值记作粘度基准值α0；
并打开采样阀8对被试液压泵1的壳体回油口进行采样，通过油品光谱分析仪对被试液压泵1的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，获取基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量，并将基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量记作金属元素含量基准值β0，通过参数设置单元29输入金属元素含量基准值β0，主控器22将金属元素含量基准值β0数据存储器27中；
步骤三、粘度衰减控制指标的检测，具体过程如下：
步骤301、在被试液压泵1处于额定工作状态时，通过主控器22控制加热包18不加热，主控器22通过控制进水阀24打开使水冷散热器17工作，直至第二温度传感器20检测到的水冷散热器17出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值Ti时，接通通断阀10，使被试液压泵1的回油经节流阀9、通断阀10和油液在线粘度传感器11进入油箱14中，油液在线粘度传感器11对被试液压泵1的回油粘度值进行检测，并将检测到的回油粘度值发送至主控器22，则获取测试温度设定值Ti时的回油粘度值αi；
并打开采样阀8对被试液压泵1的壳体回油口进行采样，并通过油品光谱分析仪对被试液压泵1的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，并将检测到的液压油中金属元素含量发送至主控器22，则获取测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi，主控器22将测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi数据存储器27中；其中，i为正整数，且i≥1，5≤Ti-T0≤10；
步骤302、采用主控器22调取数据存储器27中的测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi和金属元素含量基准值β0，并将测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi和金属元素含量基准值β0根据判定条件进行判断，当成立时，执行步骤303；当不成立时，执行步骤304；
步骤303、当判定条件成立时，说明被试液压泵1内部磨损严重，则获得的测试温度设定值Ti时的回油粘度值αi为液压油粘度衰减的控制指标，主控器22并通过显示单元28显示液压油粘度衰减的控制指标，测试终止；
步骤304、当判定条件不成立时，说明被试液压泵1内部磨损不严重，执行步骤305；
步骤305、按照步骤301至步骤304中所述的方法，对被试液压泵1进行下一个测试温度设定值Ti+1的测试；其中，5≤Ti+1-Ti≤10。
本实施例中，步骤二主控器22控制加热包18加热，主控器22控制水冷散热器17不工作，直至第三温度传感器21检测到的加热包18出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0，具体过程如下：
主控器22控制加热包18加热工作之前，第二温度传感器20对加热包18入口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的加热包18入口处的回油温度信号发送至A/D转换器26，经A/D转换器26将加热包18入口处的回油温度信号转换为加热包18入口处的回油温度信号值，即加热前温度值，并将加热前温度值发送至主控器22，主控器22调用差值比较模块将加热前温度值与基准温度设定值T0进行差值比较得到加热前温度偏差值，主控器22调用PI模块将加热前温度偏差值按PI规律进行处理，得到加热功率输出值，经第二D/A转换器25将加热功率输出值转换为加热功率输出信号，即加热包18的加热功率控制信号，加热包18根据该加热功率控制信号控制加热包18加热功率，主控器22控制加热包18工作；
在加热包18加热的过程中，第三温度传感器21对加热包18出口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的加热包18出口处的回油温度信号发送至A/D转换器26，经A/D转换器26将加热包18出口处的回油温度信号转换为加热包18出口处的回油温度值，并发送至主控器22，则主控器22接收加热包18出口处的回油温度值，并将加热包18出口处的回油温度值记作加热温度测量值，主控器22调用差值比较模块将加热温度测量值与基准温度设定值T0进行差值比较得到加热温度偏差值，主控器22调用PI模块将加热温度偏差值按PI规律进行处理，得到加热功率新输出值，经第二D/A转换器25将加热功率新输出值转换为加热功率新输出信号，即加热包18的加热功率新控制信号，加热包18根据该加热功率新控制信号调节加热包18的加热功率，直至第三温度传感器21检测到的加热包18出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0。
本实施例中，步骤301中主控器22控制水冷散热器17工作之前，第一温度传感器19对水冷散热器17入口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的水冷散热器17入口处的回油温度信号发送至A/D转换器26，经A/D转换器26将水冷散热器17入口处的回油温度信号转换为水冷散热器17入口处的回油温度值，即水冷前温度值，并将水冷前温度值发送至主控器22，主控器22调用差值比较模块将水冷前温度值与测试温度设定值进行差值比较得到冷却前温度偏差值，主控器22调用PI模块将冷却前温度偏差值按PI规律进行处理，得到冷却输出值，经第一D/A转换器23将冷却前输出值转换为冷却输出信号，即进水阀24的开度控制信号，进水阀24根据该开度控制信号控制进水阀24的开度，主控器22控制水冷散热器17工作；
在水冷散热器17工作的过程中，第二温度传感器20对水冷散热器17出口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的水冷散热器17出口处的回油温度信号发送至A/D转换器26，经A/D转换器26将水冷散热器17出口处的回油温度信号转换为水冷散热器17出口处的回油温度值，即水冷后温度值，并将水冷后温度值发送至主控器22，主控器22调用差值比较模块将水冷后温度值与测试温度设定值进行差值比较得到冷却后温度偏差值，主控器22调用PI模块将冷却后温度偏差值按PI规律进行处理，得到冷却后输出值，经第一D/A转换器23将冷却后输出值转换为新冷却输出信号，即进水阀24的新开度控制信号，进水阀24根据该新开度控制信号调节进水阀24的开度，直至第二温度传感器20检测到的水冷散热器17出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值。
本实施例中，所检测的液压油中金属元素为滑靴-斜盘摩擦副中的金属元素或者分油盖-转子摩擦副中的金属元素。
本实施例中，进一步优选地，所述航空液压油为15号航空液压油。
本实施例中，液压油粘度衰减的控制指标的测试机理是：液压油在飞机液压系统各元件的内部工作表面形成润滑油膜，正常情况下，两工作表面之间产生一定厚度的润滑油膜，两工作表面摩擦副在润滑油膜的作用下不直接接触，此时元件内部各工作表面之间的润滑效果好，磨损量也最少。当液压油的粘度逐步衰减后，元件内部各工作表面摩擦副上的润滑油膜厚度会逐渐变薄，当粘度值衰减到某极限值后，此时元件内部两工作表面摩擦副上的润滑油膜就会被液压油中的颗粒污染和/或负载应力挤破，导致两工作表面直接接触产生干摩擦，由此产生大量的磨损颗粒。所以，如何明确液压油粘度衰减控制指标，可以转化为：随着液压油粘度降低，直至液压系统内部出现严重磨损，则此时回油粘度值为液压油粘度衰减的控制指标。
本实施例中，选择被试液压泵1作为试验对象，是因为液压泵作为影响飞机液压系统可靠性和寿命指标的关键元件，液压泵发动机驱动泵、电动泵等的可靠性和工作寿命指标直接影响着飞机液压系统的可靠性和寿命指标，可以将飞机液压泵作为试验对象，通过人为升高温度使得回油粘度值降低，并对液压泵内部磨损的情况进行观测来确定液压油粘度衰减控制指标。
本实施例中，所述基准温度设定值T0为50℃。是因为温度的变化最能影响液压油粘度，在飞机液压系统设计时，一般以液压系统油箱中的油液温度作为系统设计指标。根据工程实际，飞机在飞行过程中，液压油箱中油液温度维持在50℃左右，所以在飞机液压油粘度衰减控制指标时，以50℃条件作为基准温度设定时，获取基准温度设定值T0时的回油粘度值和基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量。
实际使用过程中，由于存在误差，基准温度设定值T0只要满足误差范围即满足测试要求。
本实施例中，油品光谱分析仪对被试液压泵1的壳体回油处的液压油中金属元素含量检测来判断液压泵的磨损情况，是因为：航空用液压泵内部的摩擦副有三个：柱塞-柱塞腔、滑靴-斜盘和分油盖-转子，根据实际工程情况分析：滑靴-斜盘摩擦副和分油盖-转子摩擦副是影响航空液压泵可靠性和寿命的关键摩擦副。在航空液压泵设计时，为提高上述两摩擦副的耐磨能力时，一般使用硬度较低的金属铜作为滑靴的加工材料，以降低球头(一般选用硬度较高不锈钢)与滑靴之间的磨损；在转子与分油盘接触面上镀银，通过银的延展性形成耐磨层，以降低分油盖与转子之间的磨损。随着液压泵工作，内部摩擦副产生相对运动，会产生一定量的金属磨损颗粒，并随液压泵壳体回油排出航空液压泵。因此，通过检测液压油中金属元素含量就能判断航空液压泵的磨损情况。
本实施例中，通过加热冷却模块，调节回油温度来控制液压油的粘度变化，液压油温度升高导致的液压油粘度降低并没有造成被试液压泵内部产生干摩擦，则通过再逐步升高液压油温度值，并在不同测试温度设定值条件下测量回油温度值，以及被试液压泵的壳体回油处的液压油中金属含量，直至满足判定调节，测试结束。
本实施例中，步骤301中5≤Ti-T0≤10，步骤305中5≤Ti+1-Ti≤10，是因为通过区间性提高测试系统中回油温度值，能够逐级降低回油温度值，从而模拟液压油在实际工作中粘度值逐步降低的实际情况。
综上所述，本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成航空液压油粘度衰减控制指标的测试，并且测试精度较高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：包括监控装置、供被试液压泵(1)安装的试验台和用于检测被试液压泵(1)的壳体回油处的液压油中金属元素含量的油品光谱分析仪，所述试验台包括为被试液压泵(1)供油的油箱(14)、对被试液压泵(1)的回油温度进行控制的加热冷却模块、对被试液压泵(1)的回油进行过滤且与油箱(14)连接的过滤器(13)和对被试液压泵(1)的回油粘度进行检测的油液在线粘度传感器(11)，所述加热冷却模块包括水冷散热器(17)和与水冷散热器(17)出口连接的加热包(18)，所述加热包(18)的出口分两路，一路与过滤器(13)的入口连接，另一路依次通过节流阀(9)和通断阀(10)与油液在线粘度传感器(11)的入口连接；所述油液在线粘度传感器(11)的出口与所述过滤器(13)的出口通过回油总管(33)并管后与油箱(14)连接，所述被试液压泵(1)的吸油口设置有第一自封接头(15)，所述被试液压泵(1)的吸油口通过第一自封接头(15)与油箱(14)连接，所述被试液压泵(1)的压力口设置有第二自封接头(2)，所述第二自封接头(2)的出口分两路，一路与安全阀(6)的入口连接，另一路与手动可变节流阀(4)的入口连接；所述被试液压泵(1)的壳体回油口处设置第三自封接头(7)，所述第三自封接头(7)的出口设置壳体回油管(34)所述壳体回油管(34)上设置有采样阀(8)，所述安全阀(6)的出口与手动可变节流阀(4)的出口设置有第一压力口管(32)，所述第一压力口管(32)与壳体回油管(34)并管后与水冷散热器(17)的入口连接；
所述监控装置包括主控器(22)、参数设置单元(29)、用于检测被试液压泵(1)的压力口处的压力的压力传感器(3)、用于检测被试液压泵(1)的压力口处的流量的流量传感器(5)和用于检测被试液压泵(1)的回油温度的温度检测模块，所述温度检测模块包括对水冷散热器(17)入口处的回油温度进行检测的第一温度传感器(19)、对水冷散热器(17)出口处与加热包(18)入口处的回油温度进行检测的第二温度传感器(20)和对加热包(18)出口处的回油温度进行检测的第三温度传感器(21)，所述油液在线粘度传感器(11)、压力传感器(3)、流量传感器(5)、第一温度传感器(19)、第二温度传感器(20)第三温度传感器(21)和参数设置单元(29)均与主控器(22)连接，所述进水阀(24)和加热包(18)均由主控器(22)进行控制。
2.按照权利要求1所述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述主控器(22)的输入端接有A/D转换器(26)，所述主控器(22)的输出端接有显示单元(28)、第一D/A转换器(23)和第二D/A转换器(25)，所述第一D/A转换器(23)的输出端与进水阀(24)的输入端相接，所述第二D/A转换器(25)的输出端与加热包(18)的输入端相接，数据存储器(27)与主控器(22)相接，所述第一温度传感器(19)、第二温度传感器(20)和第三温度传感器(21)的输出端均与A/D转换器(26)的输入端相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述第一自封接头(15)的入口通过吸油管(30)与油箱(14)，所述第一自封接头(15)的出口与所述被试液压泵(1)的吸油口连通，所述第二自封接头(2)的入口与所述被试液压泵(1)的压力口连通，所述压力传感器(3)位于第二自封接头(2)的出口与手动可变节流阀(4)的入口之间。
4.按照权利要求1或2所述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述流量传感器(5)为涡轮式流量传感器，所述安全阀(6)为直动式安全阀，所述油液在线粘度传感器(11)为振动式在线粘度计或音叉式在线粘度计。
5.按照权利要求1或2所述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述油箱(14)的容积不小于被试液压泵(1)最大输出流量的1/4，所述油箱(14)外壁设置有隔热层。
6.按照权利要求1或2所述的一种航空液压油粘度衰减控制指标测试装置，其特征在于：所述手动可变节流阀(4)的最大过流量不小于被试液压泵(1)的最大流量，所述手动可变节流阀(4)的最高工作压力值不低于被试液压泵(1)的最大压力值，所述手动可变节流阀(4)为从全开到全闭连续手动调节的节流阀。
7.一种利用如权利要求2所述测试装置进行航空液压油粘度衰减控制指标的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、测试前装备及判断被试液压泵是否正常，具体过程如下：
步骤101、将被试液压泵(1)的吸油口、压力口和壳体回油口分别与第一自封接头(15)的出口、第二自封接头(2)的入口和第三自封接头(7)的入口连接，并向油箱(14)中加入航空液压油，直至油箱(14)中航空液压油加至预先设定的液压油设定体积；
步骤102、通过主控器(22)控制水冷散热器(17)不工作，同时主控器(22)控制加热包(18)不加热，主控器(22)通过电机驱动器(35)控制电机(16)转动，电机(16)转动使被试液压泵(1)达到额定转速后，压力传感器(3)对被试液压泵(1)的压力口处的压力进行检测，并将检测到的压力发送至主控器(22)，流量传感器(5)对被试液压泵(1)的压力口处的流量进行检测，并将检测到的流量发送至主控器(22)，当调节手动可变节流阀(4)至全开，压力传感器(3)检测到的压力为零，流量传感器(5)检测到的流量为被试液压泵(1)的最大流量值；当调节手动可变节流阀(4)全关时，压力传感器(3)检测到的压力为被试液压泵(1)的最大压力值，流量传感器(5)检测到的流量为零时，说明被试液压泵(1)正常；
步骤103、调节手动可变节流阀(4)，使被试液压泵(1)处于额定工作状态；
步骤二、粘度基准值和金属元素含量基准值的检测：被试液压泵(1)处于额定工作状态后，主控器(22)控制加热包(18)加热，主控器(22)控制水冷散热器(17)不工作，直至第三温度传感器(21)检测到的加热包(18)出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0时，接通通断阀(10)，使被试液压泵(1)的回油经节流阀(9)、通断阀(10)和油液在线粘度传感器(11)进入油箱(14)中，油液在线粘度传感器(11)对被试液压泵(1)的回油粘度值进行检测，并将检测到的回油粘度值发送至主控器(22)，则获取基准温度设定值T0时的回油粘度值，并将基准温度设定值T0时的回油粘度值记作粘度基准值α0；
并打开采样阀(8)对被试液压泵(1)的壳体回油口进行采样，通过油品光谱分析仪对被试液压泵(1)的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，获取基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量，并将基准温度设定值T0时的液压油中金属元素含量记作金属元素含量基准值β0，通过参数设置单元(29)输入金属元素含量基准值β0，主控器(22)将金属元素含量基准值β0数据存储器(27)中；
步骤三、粘度衰减控制指标的检测，具体过程如下：
步骤301、在被试液压泵(1)处于额定工作状态时，通过主控器(22)控制加热包(18)不加热，主控器(22)控制水冷散热器(17)工作，直至第二温度传感器(20)检测到的水冷散热器(17)出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值Ti时，接通通断阀(10)，使被试液压泵(1)的回油经节流阀(9)、通断阀(10)和油液在线粘度传感器(11)进入油箱(14)中，油液在线粘度传感器(11)对被试液压泵(1)的回油粘度值进行检测，并将检测到的回油粘度值发送至主控器(22)，则获取测试温度设定值Ti时的回油粘度值αi；
并打开采样阀(8)对被试液压泵(1)的壳体回油口进行采样，并通过油品光谱分析仪对被试液压泵(1)的壳体回油处的液压油中金属元素含量进行检测，并将检测到的液压油中金属元素含量发送至主控器(22)，则获取测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi，主控器(22)将测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi数据存储器(27)中；其中，i为正整数，且i≥1，5≤Ti-T0≤10；
步骤302、采用主控器(22)将数据存储器(27)中的测试温度设定值Ti时的液压油中金属元素含量βi和金属元素含量基准值β0根据判定条件进行判断，当成立时，执行步骤303；当不成立时，执行步骤304；
步骤303、当判定条件成立时，说明被试液压泵(1)内部磨损严重，则获得的测试温度设定值Ti时的回油粘度值αi为液压油粘度衰减的控制指标，测试终止；
步骤304、当判定条件不成立时，说明被试液压泵(1)内部磨损不严重，执行步骤305；
步骤305、按照步骤301至步骤304中所述的方法，对被试液压泵(1)进行下一个测试温度设定值Ti+1的测试；其中，5≤Ti+1-Ti≤10。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤二主控器(22)控制加热包(18)加热，主控器(22)控制水冷散热器(17)不工作，直至第三温度传感器(21)检测到的加热包(18)出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0，具体过程如下：
主控器(22)控制加热包(18)加热工作之前，第二温度传感器(20)对加热包(18)入口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的加热包(18)入口处的回油温度信号发送至A/D转换器(26)，经A/D转换器(26)将加热包(18)入口处的回油温度信号转换为加热包(18)入口处的回油温度信号值，即加热前温度值，并将加热前温度值发送至主控器(22)，主控器(22)调用差值比较模块将加热前温度值与基准温度设定值T0进行差值比较得到加热前温度偏差值，主控器(22)调用PI模块将加热前温度偏差值按PI规律进行处理，得到加热功率输出值，经第二D/A转换器(25)将加热功率输出值转换为加热功率输出信号，即加热包(18)的加热功率控制信号，加热包(18)根据该加热功率控制信号控制加热包(18)加热功率，主控器(22)控制加热包(18)工作；
在加热包(18)加热的过程中，第三温度传感器(21)对加热包(18)出口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的加热包(18)出口处的回油温度信号发送至A/D转换器(26)，经A/D转换器(26)将加热包(18)出口处的回油温度信号转换为加热包(18)出口处的回油温度值，并发送至主控器(22)，则主控器(22)接收加热包(18)出口处的回油温度值，并将加热包(18)出口处的回油温度值记作加热温度测量值，主控器(22)调用差值比较模块将加热温度测量值与基准温度设定值T0进行差值比较得到加热温度偏差值，主控器(22)调用PI模块将加热温度偏差值按PI规律进行处理，得到加热功率新输出值，经第二D/A转换器(25)将加热功率新输出值转换为加热功率新输出信号，即加热包(18)的加热功率新控制信号，加热包(18)根据该加热功率新控制信号调节加热包(18)的加热功率，直至第三温度传感器(21)检测到的加热包(18)出口处的回油温度值满足预先设定的基准温度设定值T0。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤301中通过主控器(22)控制加热包(18)不加热，主控器(22)控制水冷散热器(17)工作，直至第二温度传感器(20)检测到的水冷散热器(17)出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值，具体过程如下：
主控器(22)控制水冷散热器(17)工作之前，第一温度传感器(19)对水冷散热器(17)入口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的水冷散热器(17)入口处的回油温度信号发送至A/D转换器(26)，经A/D转换器(26)将水冷散热器(17)入口处的回油温度信号转换为水冷散热器(17)入口处的回油温度值，即水冷前温度值，并将水冷前温度值发送至主控器(22)，主控器(22)调用差值比较模块将水冷前温度值与测试温度设定值进行差值比较得到冷却前温度偏差值，主控器(22)调用PI模块将冷却前温度偏差值按PI规律进行处理，得到冷却输出值，经第一D/A转换器(23)将冷却前输出值转换为冷却输出信号，即进水阀(24)的开度控制信号，进水阀(24)根据该开度控制信号控制进水阀(24)的开度，主控器(22)控制水冷散热器(17)工作；
在水冷散热器(17)工作的过程中，第二温度传感器(20)对水冷散热器(17)出口处的回油温度信号进行检测，并将检测到的水冷散热器(17)出口处的回油温度信号发送至A/D转换器(26)，经A/D转换器(26)将水冷散热器(17)出口处的回油温度信号转换为水冷散热器(17)出口处的回油温度值，即水冷后温度值，并将水冷后温度值发送至主控器(22)，主控器(22)调用差值比较模块将水冷后温度值与测试温度设定值进行差值比较得到冷却后温度偏差值，主控器(22)调用PI模块将冷却后温度偏差值按PI规律进行处理，得到冷却后输出值，经第一D/A转换器(23)将冷却后输出值转换为新冷却输出信号，即进水阀(24)的新开度控制信号，进水阀(24)根据该新开度控制信号调节进水阀(24)的开度，直至第二温度传感器(20)检测到的水冷散热器(17)出口处的回油温度值满足预先设定的测试温度设定值。
10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所检测的液压油中金属元素为滑靴-斜盘摩擦副中的金属元素或者分油盖-转子摩擦副中的金属元素。
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