摘要：研究介紹了一種航空滑油正負壓油箱疲勞試驗臺設(shè)計的原理，對試驗臺工作原理進行了詳細分析，并對各油路的作用做出了具體說明，對實現(xiàn)油箱正負壓的過程進行了詳細敘述。
引言
正負壓油箱疲勞試驗臺的作用是模擬產(chǎn)品在工作狀態(tài)下，因介質(zhì)壓力的變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，考核產(chǎn)品因壓力變化而產(chǎn)生的變形或滲漏（泄漏）。本文設(shè)計一種能考核產(chǎn)品 因 介 質(zhì) 壓 力［（－５０ｋＰａ～０～５０ｋＰａ）（絕對 壓力）］變化，對產(chǎn)品承壓能力考核的試驗臺。
１設(shè)計方案
正負壓油箱疲勞試驗臺的試驗曲線如圖１所 示，工作原理如圖２所示。
（１）循環(huán)油液控制回路，如圖２中１００部分。這個部分主要由“保溫油箱、液位計、過濾器、循環(huán)油泵、加熱器、流量計、電動三通閥、油水換熱器、齒輪油液位計、溫度傳感器等組成”；被試油箱滑油供回油口連接在試件箱內(nèi)供油軟管和回油軟管之間，即可對被試油箱內(nèi)部油液流動要求及溫度進行控制。

（２）空氣正負壓力回路，如圖２中２００部分。這個部分主要由“氣缸、電動缸、伺服電機等組成”；用于控制試驗所需的正負壓空氣壓力。


試件艙部分：主要用來放置被試油箱，關(guān)閉艙門進行試驗。“油液介質(zhì)、油液溫度、系統(tǒng)壓力試驗臺設(shè)計”：使用加熱溫度不超過２００ ℃油液系統(tǒng)壓力不超過０．２ ＭＰａ空氣壓力±５０ｋＰａ的高溫航空滑油。
２試驗臺工作原理
２．１ 循環(huán)油液及油液溫度控制過程
循環(huán)油液及油液溫度控制過程的原理見圖３，產(chǎn)品試驗壓力介質(zhì)的提供主要由齒輪泵、管道加熱器和換熱器及閥門等原件組合完成。
油液供油：原理中油液經(jīng)吸油開關(guān)（３０）、Ｌ 形三通電動閥（３、２９）、油泵（４）、加熱器（５）、供油過濾器（６）、流量計（８）、Ｌ 形三 通 電 動 閥（１１）后進入被測油箱，然后 經(jīng) Ｌ形三通電動閥（１３）、油水換熱器（１４）、回油過濾器（１６）、Ｌ 形三通電動閥回到設(shè)備油箱中，此條支路可提供被測油箱剛安裝于試驗臺上時的油液供給，通過流量計軟件計時的方法判斷補油量。
油液循環(huán)：當(dāng)*次試驗補油完成后，Ｌ 形三通電動閥（３、１７、１１、１３）切換工作位置，油液經(jīng)油泵 （４）、加熱器（５）、供油過濾器（６）、流量計（８）、Ｌ 形三 通電動閥（１１）、 被測油箱（１２）、Ｌ 形三通電動閥（１３）、油水換熱器（１４）、 回油過濾器（１６）、Ｌ 形三通電動閥（１７、３、２９）后，此時油液不回到設(shè)備油箱，而是直接進入油泵吸油口，形成一個閉式循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)中流量計始終檢測當(dāng)前閉式系統(tǒng)供給被測油箱的流量，閉式系統(tǒng)的優(yōu)點在于始終保持被測油箱中的油液的位置。
油液溫度：加熱器（５）和油水換熱器（１４）設(shè)置于管路系統(tǒng)中，當(dāng)需要油液高溫試驗時，加熱器處于開啟狀態(tài)，油泵持續(xù)運行，保證被測油箱中的油液處于設(shè)置溫度，當(dāng)油液溫度高于設(shè)置溫度２ ℃時加熱器停止工作，電動閥（１５）接通外部循環(huán)水油水換熱器開始工作，給系統(tǒng)降溫，當(dāng)油液溫度低于設(shè)置溫度２ ℃時，油水換熱器停止工作， 加熱器工作，以此循環(huán)，使系統(tǒng)管路中的油液溫度始終處于設(shè)置溫度±２ ℃范圍內(nèi)。
試件油液溫度設(shè)置：在試件入口管路上的溫度傳感器采集，此傳感器也是試驗臺油液溫度控制的采集點。
采用流動式管道加熱器能有效處理油箱油液加熱溫度的均勻性，避免油液加熱過程中的碳化現(xiàn)象；超溫保護由設(shè)置在油箱上的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)判斷；齒輪油液位計指示油箱的液位并提供計算機顯示的液位數(shù)據(jù)；集油油箱便于收集試件艙內(nèi)試件滲漏的油液，設(shè)置試件艙漏油檢測裝置，在高壓篩選試驗過程中當(dāng)裝置檢測到滲漏的油液時試驗臺自動做出報警停機的處理；通過電動三通閥的換向可以將集油油箱中的油液抽回至系統(tǒng)油箱并過濾，便于油液的回收利用。
２．２ 正負壓試驗過程
正負壓試驗過程的原理見圖４，正負壓試驗過程主要由電動缸帶動空氣缸往返運動來實現(xiàn)。
正負壓試驗：系統(tǒng)油泵在被測油箱為閉式模式下持續(xù)運行，同時伺服電機帶動氣缸來回往返對被測油箱進行吸推運動，因處于閉式系統(tǒng)模式，因此產(chǎn)生正負壓力交替循環(huán)，氣缸內(nèi)腔容積減小壓力為正，氣 缸內(nèi)腔容積加大，壓力為負，此時可產(chǎn)生正負壓循環(huán)曲線。
如圖１所示，時段 Ａ，電動缸運動帶動空氣缸無桿腔內(nèi)腔容積減小，此時被時油箱內(nèi)腔壓力增大，當(dāng)齒輪油液位計采集到試驗所需正壓力時，空氣缸停止運動，被試油箱內(nèi)腔壓力保持；時段 Ｂ，電動缸停止運動，被試油箱內(nèi)腔壓力保持正壓力；時段 Ｃ和時段 Ｄ，電動缸運動帶動空氣缸無桿腔內(nèi)腔容積增大，此時被時油箱內(nèi)腔壓力減小，當(dāng)齒輪油液位計采集到試驗所需負壓力時，空氣缸停止運動，被試油箱內(nèi)腔壓力保持；時 段 Ｅ，電動缸停止運動，被試油箱內(nèi)腔壓力保持負壓力；時段 Ｆ，電動缸運動帶動空氣缸無桿腔內(nèi)腔容積減小，此時被時油箱內(nèi)腔壓力增大，當(dāng)齒輪油液位計采集到試驗所需正壓力時，空氣缸停止運動，被試油箱內(nèi)腔壓力保持。

從 Ａ 到 Ｆ六個時段的時間總和為一個循環(huán)周期，采用伺動電動驅(qū)動電動缸帶動空氣缸運動 ＰＩＤ 采集壓力的原理可控制 Ａ 到 Ｆ每個時段的時間設(shè)置。
試件艙為密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)置開門報警裝置，在試驗過程中開啟試件艙的門系統(tǒng)自動報警并做出停機處理。
３試驗臺試驗方法
３．１ 使用前檢查和準(zhǔn)備
使用前應(yīng)先檢查油箱油位及吸油開關(guān)是否開啟，油液固體污染度等級是否達到要求，配電系統(tǒng)是否完備正常，管路系統(tǒng)是否完備正常，還應(yīng)檢查試驗臺內(nèi)有無多余物。檢查完畢，根據(jù)試驗要求連接被試油箱供回油軟管。
３．２ 試驗項目、方法及要求
試驗內(nèi)容：壓力時間曲線、循環(huán)總周期。試驗方法：
（１）壓力時間曲線。按被試油箱的技術(shù)指標(biāo)設(shè)置試驗參數(shù)，啟動試驗臺進入自動測試，檢查顯示界面壓力時間曲線應(yīng)滿足被試油箱要求的技術(shù)指標(biāo)。
（２）循環(huán)總周期。按照被試油箱的循環(huán)周期要求，試驗臺在檢測至循環(huán)周期到達設(shè)置周期時，試驗臺應(yīng)自動停機并保存所有試驗數(shù)據(jù)。
４結(jié)語
本試驗臺原理簡單，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，易于掌握，適用于特定飛機滑油油箱部件系統(tǒng)的試驗；操作流程及數(shù)據(jù)均有記錄，具備良好的質(zhì)量可追溯性；經(jīng)過設(shè)計、制造及交付使用，并對產(chǎn)品進行了實際試驗，達到了預(yù)期的效果，能夠滿足產(chǎn)品的試驗要求；自動化程度高，不需要過多的試驗人員，節(jié)省了人力成本。