CN114354175B - 一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹性体力学特性测量技术领域，具体为一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置及方法，测量装置包括：框架，由不锈钢板加工而成，上端部左、右两侧对称设有两个通孔，中部设有用于放置衔铁组件的加工台阶槽，底部设有安装螺纹孔；衬套，由铜棒加工而成，设置在框架上的两个通孔内；引导杆，由不锈钢棒加工而成，设置在衬套内，上侧部设有托盘，底部与衔铁组件上的衔铁点接触；砝码，为梯度质量砝码，设有多种规格质量；压块，由不锈钢板加工而成，设置在加工台阶槽内；刻度牌。方便快捷记录衔铁组件弹性系数并建立数据模型，可精准选择弹簧管弹性系数匹配飞机飞行控制律，效率大大提升，性能稳定性进一步提高。

Description

一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置及方法

技术领域

本发明涉及弹性体力学特性测量技术领域，具体为一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置及方法。

背景技术

衔铁组件用于飞机电液伺服阀中，衔铁组件利用其弹簧管弹性体结构承担电磁力、液压力的平衡，是电、液转换的桥梁。衔铁组件由衔铁、弹簧管、拨叉组件、反馈杆组成，见图8。反馈杆过盈(过盈量0.002～0.01mm)压入拨叉组件，拨叉组件过盈(过盈量0.002～0.01mm)压入弹簧管，弹簧管过盈(过盈量0.002～0.01mm)压入衔铁。端面E上各零件之间采用钎焊焊接，焊料充分熔化填满不溢出。衔铁组件压力试验密封性应良好。

衔铁组件通过弹簧管耳座固定在电液伺服阀的阀体上，当电液伺服阀马达产生电磁力矩作用在衔铁两端，形成偏转力矩，就由弹簧管弹性变形与之平衡，弹簧管弹性变形带动拨叉组件和反馈杆偏转。拨叉组件偏转带动伺服阀射流管喷嘴移动使伺服阀的阀芯两端的压力发生改变，一端压力变大，另一端压力变小，在两端的压差作用下，使阀芯向压力变小端移动，此时，插入阀芯中间槽口的反馈杆将阻止阀芯移动并通过弹性变形与阀芯两端压差平衡，平衡后阀芯的位移对应滑阀副的开口。因此，飞机控制电流越大，电液伺服阀马达产生的电磁力矩越大，弹簧管弹性变形偏转角度越大，导致阀芯两端压差越大，反馈杆弹性变形越大，平衡后阀芯的位移越大，滑阀副的开口就越大，开口越大流量就越大，控制执行部件的速度就越快。在这一控制过程中，弹簧管弹性变形与电磁力矩大小之间的对应关系，是伺服阀性能好坏的关键点，弹簧管弹性变形与电磁力矩是否是线性关系至关重要，是线性关系其斜率是否满足飞行控制律将直接关系到飞行控制品质。针对该型衔铁组件，发明一种弹簧管力特性测量装置和测量方法，绘制弹簧管力特性曲线图，并根据弹簧管力特性曲线图选择适宜的衔铁组件来满足电液伺服阀流量特性要求，匹配飞机飞行控制律，在电液伺服阀维修作业过程中具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量方法及装置。更确切地说，是对飞机电液伺服阀衔铁组件力学特性，提供一种测力装置，利用梯度质量砝码替代马达电磁力来测量衔铁组件弹簧管弹性变形特性，测量并计算衔铁组件弹簧管弹性系数，构建衔铁组件反馈杆偏转的位移、位置模型，以方便选择衔铁组件来满足电液伺服阀流量特性要求，匹配飞机飞行控制律，提高飞机电液伺服阀维修质量和备件利用率。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，包括：

框架，由不锈钢板加工而成，上端部左、右两侧对称设有两个通孔，中部设有用于放置衔铁组件的加工台阶槽，底部设有安装螺纹孔；

衬套，由铜棒加工而成，设置在框架上的两个通孔内；

引导杆，由不锈钢棒加工而成，设置在衬套内，上侧部设有托盘，底部与衔铁组件上的衔铁点接触；

砝码，为梯度质量砝码，设有多种规格质量，设置在引导杆上且通过托盘进行承托；

压块，由不锈钢板加工而成，设置在加工台阶槽内，用于固定衔铁组件；

刻度牌，由特殊导光板材料加工而成，通过框架底部的安装螺纹孔设置在框架底部，与衔铁组件上的反馈杆前后贴合。

优选地，框架包括底座位于中部且水平分布的三号架体、位于顶部且水平分布的一号架体、用于连接底座、三号架体、一号架体的四号架体及二号架体。

优选地，安装螺纹孔设置在底座上，加工台阶槽设置在三号架体上，两个通孔对称设置在一号架体上。

优选地，压块上开设有长条形通孔，长条形通孔内设有与加工台阶槽配合的螺柱，螺柱的上端部设有用于压紧压块的蝶型螺母。

优选地，加工台阶槽上设有螺纹孔，螺柱的底部安装在螺纹孔内。

优选地，引导杆底部与衔铁组件上衔铁的接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合。

一种应用飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置的测量方法，具体步骤如下：

(A)将被测量的衔铁组件上弹簧管座放置在三号架体上的加工台阶槽内，移动两个压块压住弹簧管座，然后拧紧两个蝶型螺母进行紧固；

(B)将刻度牌的刻度面贴在衔铁组件上反馈杆端头，刻度线符合衔铁组件上反馈杆端头运动弧线轨迹，然后选用M3标准件螺钉将刻度牌固定在底座上；

(C)左侧的衬套内倒入引导杆，与被测量衔铁组件左边的衔铁点接触，该接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合，在左侧的引导杆上端导入砝码，模拟测量逆时针马达电磁力矩；

(D)在500倍电子显微镜下，读取刻度牌上衔铁组件上反馈杆端头位移，在标称值砝码作用下，若衔铁组件上反馈杆端头位移实测值与标称值偏差在±0.5μm，则继续使用；

(E)右侧的衬套内倒入引导杆，与被测量衔铁组件右边的衔铁点接触，该接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合，在右侧的引导杆上端导入砝码，模拟测量逆时针马达电磁力矩；

(F)在500倍电子显微镜下，读取刻度牌上衔铁组件上反馈杆端头位移，在标称值砝码作用下，若衔铁组件上反馈杆端头位移实测值与标称值偏差在±0.5μm，则继续使用。

本发明的有益效果是：

本发明利用梯度质量砝码替代马达电磁力来测量衔铁组件弹簧管弹性变形特性，方便快捷记录衔铁组件弹性系数并建立数据模型，可精准选择弹簧管弹性系数匹配飞机飞行控制律，效率大大提升，性能稳定性进一步提高，故障率明显降低，有效解决了修理过程中大量的实际问题，质量稳定，具有显著的军事效益、经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的侧视结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视结构示意图；

图3为图2中的B向结构示意图；

图4为图2中的C向结构示意图；

图5为本发明中框架的结构示意图；

图6为图5中的M向结构示意图；

图7为图5中的N-N剖视结构示意图；

图8为衔铁组件的结构示意图。

图中：1、砝码；2、引导杆；3、框架；301、一号架体；302、二号架体；303、三号架体；304、四号架体；305、底座；4、衬套；5、螺柱；6、蝶型螺母；7、压块；8、刻度牌。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及实施例对本发明进一步阐述。

如图1至图7所示，一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，包括砝码1、引导杆2、框架3、衬套4、螺柱5、蝶型螺母6、压块7、刻度牌8。

具体的，所述砝码1由铜棒加工而成，中心为Φ3mm通孔，外径为Φ15mm。根据所需要的质量大小决定加工高度，制成梯度质量砝码，砝码质量(均考虑引导杆质量在内)分别为50g、100g、150g、200g、250g、300g、350g、400g、450g、500g、550g、600g、650g、700g、750g、800g、850g、900g、950g、1000g、1050g、1100g、1150g、1200g。所述砝码1精准尺寸设计加工，可替代马达电磁力的大小，方便开展衔铁组件力特性测量。

所述引导杆2由不锈钢棒加工成“+”形状结构，中间为托盘Φ13m，厚3mm，上端为砝码引导杆，直径Φ3mm，高30mm，下端直径Φ3mm，高40mm，下端部为椎体球面，可导入衬套4内，与被测量衔铁组件的衔铁点接触(中间，左、右对称，距衔铁左、右端面距离1.6mm)。

如图5至图7所示，所述框架3由10mm厚的不锈钢板切割、焊接而成。由一个底座305、两个四号架体304、一个三号架体303、两个二号架体302、一个一号架体301所组成。其中，所述底座305切割成“日”字型，设有两个M3螺纹孔，选用M3标准件螺钉与之配合来固定安装刻度牌8。所述一号架体301的尺寸为80mm×20mm×10mm，在中心线上对称加工两个Φ7mm孔用于安装衬套4。所述三号架体303的尺寸为80mm×20mm×10mm，在中心线上对称设有加工台阶槽，所述加工台阶槽安放衔铁组件和压块7，所述加工台阶槽内加工有M3螺纹孔用于安装螺柱5。两个二号架体302的尺寸均为30mm×20mm×10mm，两个四号架体304的尺寸均为40mm×20mm×10mm，两个二号架体302和两个四号架体304用于焊接连接一号架体301、三号架体303及底座305。焊接完成后，针对三号架体303从中间切割去掉10mm，然后将端面进行倒角去毛刺、打磨、抛光。框架所有倒角及焊接部位去毛刺，进行圆滑过渡、打磨、抛光。

所述框架3合理布置衬套4，并能够方便引导杆2导入衬套4，引导杆2与衔铁接触点正好是马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点，能够准确模拟马达电磁力矩。

所述衬套4由铜棒加工而成，尺寸为外径Φ11mm、Φ7mm，高分别为3mm、22mm，内孔直径Φ3mm，上端孔倒角45°圆滑过渡，方便引导杆2导入。

所述螺柱5由直径Φ3mm的不锈钢棒加工而成，两端为M3螺纹，长5mm，中间光杆长3mm，一端拧入三号架体303螺纹孔中并冲点固死，另一端M3螺纹与蝶型螺母6配合，拧紧蝶型螺母6可压紧压块7。

所述蝶型螺母6，选择标准件螺母GB/T62.1M3。

所述压块7由3mm厚不锈钢板切割加工而成，尺寸为15mm×11mm×3mm，中间长条形孔宽3mm、长5mm(孔两端圆弧过渡)。

所述刻度牌8由特殊导光板材料加工而成，并按照衔铁组件反馈杆端头运动弧线轨迹刻有微米量级的刻度，在500倍电子显微镜下，利用梯度质量的砝码1代替马达电磁力矩能够很清晰地读取刻度牌8上衔铁组件反馈杆端头位移，记录数据并建立数据模型，形成衔铁组件弹性系数库，共伺服阀匹配选择。所述刻度牌8呈L型结构，底部分布有两个椭圆孔，可选用M3标准件螺钉将其固定安装在底座305上。

一种应用飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置的测量方法，具体步骤如下：将被测量的衔铁组件上弹簧管座放置在三号架体303上的加工台阶槽内，移动两个压块7压住弹簧管座，然后拧紧两个蝶型螺母6进行紧固；将刻度牌8的刻度面贴在衔铁组件上反馈杆端头，刻度线符合衔铁组件上反馈杆端头运动弧线轨迹，然后选用M3标准件螺钉将刻度牌8固定在底座305上；左侧的衬套4内倒入引导杆2，与被测量衔铁组件左边的衔铁点接触，该接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合(作用点在衔铁中间，距离左端面1.6mm)，在左侧的引导杆2上端导入砝码1，模拟测量逆时针马达电磁力矩。同理，右侧的衬套4内倒入引导杆2，与被测量衔铁组件右边的衔铁点接触，该接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合，在右侧的引导杆2上端导入砝码1，模拟测量逆时针马达电磁力矩。在500倍电子显微镜下，读取刻度牌上衔铁组件上反馈杆端头位移，在标称值砝码作用下，若衔铁组件上反馈杆端头位移实测值与标称值偏差在±0.5μm，则继续使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，其特征在于：包括：

框架（3），由不锈钢板加工而成，上端部左、右两侧对称设有两个通孔，中部设有用于放置衔铁组件的加工台阶槽，底部设有安装螺纹孔；

衬套（4），由铜棒加工而成，设置在框架（3）上的两个通孔内；

引导杆（2），由不锈钢棒加工而成，设置在衬套（4）内，中间设有托盘，底部与衔铁组件上的衔铁点接触；

砝码（1），为梯度质量砝码，设有多种规格质量，设置在引导杆（2）上且通过托盘进行承托；

压块（7），由不锈钢板加工而成，设置在加工台阶槽内，用于固定衔铁组件；

刻度牌（8），由导光板材料加工而成，通过框架（3）底部的安装螺纹孔设置在框架（3）底部，与衔铁组件上的反馈杆前后贴合。

2.根据权利要求1所述的一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，其特征在于：框架（3）包括底座（305）、位于中部且水平分布的三号架体（303）、位于顶部且水平分布的一号架体（301）、用于连接底座（305）、三号架体（303）、一号架体（301）的四号架体（304）及二号架体（302）。

3.根据权利要求2所述的一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，其特征在于：安装螺纹孔设置在底座（305）上，加工台阶槽设置在三号架体（303）上，两个通孔对称设置在一号架体（301）上。

4.根据权利要求1所述的一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，其特征在于：压块（7）上开设有长条形通孔，长条形通孔内设有与加工台阶槽配合的螺柱（5），螺柱（5）的上端部设有用于压紧压块（7）的蝶型螺母（6）。

5.根据权利要求4所述的一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，其特征在于：加工台阶槽上设有螺纹孔，螺柱（5）的底部安装在螺纹孔内。

6.根据权利要求1所述的一种飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置，其特征在于：引导杆（2）底部与衔铁组件上衔铁的接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合。

7.一种应用权利要求1至6中任一项所述的飞机电液伺服阀衔铁组件的力特性测量装置的测量方法，其特征在于：具体步骤如下：

（A）将被测量的衔铁组件上弹簧管座放置在三号架体（303）上的加工台阶槽内，移动两个压块（7）压住弹簧管座，然后拧紧两个蝶型螺母（6）进行紧固；

（B）将刻度牌（8）的刻度面贴在衔铁组件上反馈杆端头，刻度线符合衔铁组件上反馈杆端头运动弧线轨迹，然后选用M3标准件螺钉将刻度牌（8）固定在底座（305）上；

（C）左侧的衬套（4）内倒入引导杆（2），与被测量衔铁组件左边的衔铁点接触，该接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合，在左侧的引导杆（2）上端导入砝码（1），模拟测量逆时针马达电磁力矩；

（D）在500倍电子显微镜下，读取刻度牌（8）上衔铁组件上反馈杆端头位移，在标称值砝码作用下，若衔铁组件上反馈杆端头位移实测值与标称值偏差在±0.5μm，则继续使用；

（E）右侧的衬套（4）内倒入引导杆（2），与被测量衔铁组件右边的衔铁点接触，该接触点与马达电磁力集中作用在衔铁部位的中心点重合，在右侧的引导杆（2）上端导入砝码（1），模拟测量逆时针马达电磁力矩；

（F）在500倍电子显微镜下，读取刻度牌（8）上衔铁组件上反馈杆端头位移，在标称值砝码作用下，若衔铁组件上反馈杆端头位移实测值与标称值偏差在±0.5μm，则继续使用。