民机强度试验室多台液压油源集成方案设计

李赞澄+徐凯

【摘 要】基于某民机强度试验室，分析了该试验室的液压油源需求，设计了多台液压油源组合的方案。为了能够将多台液压油源更好地集成，并应用于试验中。探讨了两种将多台液压油源集成的方案，并在此基础上，提出了一种改进设计方案，最优化地满足该试验室的使用需求。

【关键词】民机；强度试验室；液压油源；集成

0 引言

结构强度试验是民机结构设计研发过程中必不可少的基本条件之一，从结构选材到性能验证整个漫长的研发过程中，大量材料、元件、组件、部件的选用和设计都离不开试验的支持和验证。而对于民机全机级或部件级结构强度试验，一套完整的多通道协调加载试验系统是必需的，包含：液压油源系统、液压加载作动装置、加载控制系统、数据采集系统等。其中，液压油源系统将机械能转换为流体压力能，向试验中各个加载执行机构提供持续、可靠的压力油[1]。

试验室液压油源的流量指标取决于试验需求，由液压加载的载荷大小和频率高低决定。以某型民机的单机翼静强度试验为例，约需250L/min流量的液压动力。而相较于静强度试验，疲劳试验的液压流量需求更高。因此，民机全机级或部件级结构强度试验室的液压油源总流量较大，并且考虑便于使用与维护，液压油源一般采用多台油源组合的形式。而如何能将多台油源更好地集成，最优化地应用于试验中，值得讨论和研究。所以，本文以某民机强度试验室为例，探讨多种将多台液压油源集成的方案。

1 液压油源方案设计

1.1 液压油源需求分析

以某民机强度试验室为例，分析其液压油源的需求。该试验室规划的总体试验能力为：

1）能够同时进行两项部件级静强度试验和两项部件级疲劳试验；

2）能同时开展十项组（元）件级静强度及疲劳试验。

每项部件级结构强度试验需约250L/min流量的油源能力保障，每项组（元）件级强度试验需约50～100L/min流量的油源能力保障。因此，共需约2000L/min（250×4+100×10=2000）流量的油源能力。

1.2 液压油源设计思路

在总流量达到2000L/min的前提下，拟采用多台液压油源组合的设计思路，更加灵活方便。

首先，当该试验室进行的试验任务较少，即液压流量需求较小时，可以开启少数油源进行试验。而当该试验室试验任务增加，即液压流量需求增大时，可以开启多数甚至全部油源。这样可以有效节约试验成本。

其次，采用多台液压油源组合的方式，当有油源需要维护维修时，其它油源可以正常使用，从而避免影响试验正常进行。

1.3 液压油源组合方式

液压油源台数偏少，达不到灵活方便的设计目的；而台数偏多，又会增加占地面积，增加液压油源间的建设成本。综合考虑，该试验室拟采用4台油源组合（2台额定流量400L/min，2台600L/min）的方式，见图1。

4台油源安装于液压油源间的中部区域，液压油源间的下部区域设置地沟，用于安装液压油管，将液压油输出到液压油源间外面的试验大厅。

2 多台液压油源集成方案设计

2.1 集成方案1

首先介绍集成方案1，如图2所示，四台油源分别通过管路连接到地沟中的1套液压油管，然后液压油管经由地沟通往并覆盖试验大厅的试验区域。

由于地沟内只使用了1套液压油管，该方案实施和维护成本较低。此外，由于4台油源通过1套液压油管集成在一起，则4台油源可以同步进回油，共同用于一个试验，即可以满足一个2000L/min液压流量需求的试验任务。

同时，该方案存在以下弊端：

1）因为4台油源通过1套液压油管集成在一起，所以要求4台油源的品牌规格尽量一致，否则液压油源和地沟内液压油管之间的进回油可能会出现问题，进而影响油源的正常使用。

2）根据该试验室的规划，多数情况下会同时进行多项试验，不同的试验任务频率可能不同，共同使用1套液压油管，相互之间可能存在影响。

对于该试验室，定位是部件级以下结构强度试验，基本不会出现需要4台油源共同用于1个试验的情况。此外，4台油源若分步实施，存在品牌规格不一致的可能性。因此，“集成方案1”对于该试验室弊大于利。

2.2 集成方案2

“集成方案2”是在“集成方案1”的基础上进行改造，见图3。地沟中设计了4套液压油管，每套液压油管分别连接1台油源。

该方案使4台油源相互独立，每台油源通过各自的液压油管，将液压动力输出到试验大厅。每台油源之间进回油相互独立，既对品牌规格没有要求，也不会影响彼此的试验任务。

但是，该方案也存在一定弊端：由于试验大厅面积较大，若使每台液压油源的液压动力都覆盖试验大厅全部试验区域，就需要使地沟里的4套液压油管都覆盖试验大厅，实施和维护成本都较高。

因此，可以将试验大厅的试验区域分成4块，将每台油源对应的液压油管各负责1块试验区域。但是这样也会带来一个问题：由于每台油源只负责1块试验区域，若某台油源需维护维修，则该试验区域无法开展试验。即液压油源的使用灵活性大大降低。

3 多台液压油源集成方案改进

综上所述，无论是集成方案1，还是集成方案2，对于该试验室的使用需求，都存在着一定的缺陷。因此，综合这两种集成方案，提出一种改进方案。

如图4所示，4台液压油源分别通过1个无管集成的液压阀组[2]连接到地沟内的4套液压油管，且每台液压油源与对应的液压阀组之间均安装有截止阀，通过开/关截止阀，可切换每台油源与4套液压油管的连接/断开状态。同“集成方案2”一样，4套液压油管各负责试验大厅的1块试验区域。但与之不同的是，通过切换截止阀，可以将每台液压油源切换到地沟内4套液压油管的任意1套中，也就是说，每台液压油源的动力都能覆盖到整个试验大厅。

改进后的方案不但使4台油源相互独立，又可以通过切换截止阀，实现4台油源的集中供油，灵活地覆盖整个试验大厅。一定程度上融合“集成方案1”和“集成方案2”的优点。

4 结论

本文讨论了两种将多台液压油源集成的方案，通过分析，提出了一种改进方案，该方案可以有效地将多台液压油源集成使用，最优化地满足某民机强度试验室的使用需求。

【参考文献】

[1]陈淑梅.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2008：91-93.

[2]张利平，山峻.液压站设计与使用维护[M].北京：化学工业出版社，2013：69-70.

[责任编辑：朱丽娜]