摘要：某類(lèi)泛擺線(xiàn)齒輪泵轉(zhuǎn)速較以往提升40%，且要求在高空、高溫等工況條件下進(jìn)行性能試驗(yàn)。為滿(mǎn)足試驗(yàn)要求，開(kāi)展了某類(lèi)泛擺線(xiàn)齒輪泵試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及制造。該試驗(yàn)臺(tái)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，在單個(gè)模塊設(shè)計(jì)好后，與其余模塊交聯(lián)從而形成整體試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，充分發(fā)揮了系統(tǒng)集成方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為相關(guān)行業(yè)泵類(lèi)產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證需求的單位提升設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參考。

　　1、項(xiàng)目背景

　　泵的功能為通過(guò)供油泵從滑油箱中抽出滑油，并經(jīng)過(guò)濾后供至發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)需要滑油的部位，并通過(guò)回油泵從各個(gè)油腔將回油抽回至滑油箱。根據(jù)產(chǎn)品試驗(yàn)要求，需進(jìn)行產(chǎn)品性能試驗(yàn)測(cè)試和高低溫試驗(yàn)測(cè)試，需在工況條件下測(cè)試產(chǎn)品的流量、壓力等性能參數(shù)，確保各類(lèi)參數(shù)滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)要求。

　　2、產(chǎn)品試驗(yàn)要求

　?、俟ぷ鹘橘|(zhì)要求：滑油

　?、谠囼?yàn)臺(tái)溫度要求

　　介質(zhì)溫度：-55℃～+160℃，短時(shí)175℃。

　　環(huán)境溫度：-55℃～+120℃，短時(shí) 135℃，高溫起飛時(shí)保持150±5℃。

　　③試驗(yàn)臺(tái)高度要求

　　使用高度：0～20000m

　?、茉囼?yàn)臺(tái)主軸轉(zhuǎn)速要求

　　驅(qū)動(dòng)源類(lèi)型：大功率高速電機(jī)，無(wú)機(jī)械變速結(jié)構(gòu)

　　主軸旋轉(zhuǎn)速度：2000～15000r/min 主

　　軸功率：≥60kW

　?、葜饕獌x表的測(cè)量范圍

　　進(jìn)口壓力：-0.1～0.5MPa

　　出口壓力：0～2.5MPa

　　流量：0～120L/min

　　扭矩：±50 N?m

　　3、試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案

　　試驗(yàn)臺(tái)用途和功能

　　某類(lèi)泛擺線(xiàn)齒輪泵試驗(yàn)臺(tái)具備產(chǎn)品轉(zhuǎn)速模擬、介質(zhì)溫度模擬(主副油箱獨(dú)立控制)、環(huán)境溫度模擬、高度模擬(主副油箱獨(dú)立控制)的能力;具備對(duì)試驗(yàn)介質(zhì)存儲(chǔ)、過(guò)濾、輸送等功能;試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各測(cè)量單元的壓力/溫度/流量/轉(zhuǎn)速/扭矩/液位等的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)不同范圍的壓力、流量調(diào)節(jié)及控制功能，以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、處理及存儲(chǔ)，試驗(yàn)保護(hù)等功能。

　　試驗(yàn)臺(tái)組成

　　某類(lèi)泛擺線(xiàn)齒輪泵試驗(yàn)臺(tái)主要由主軸驅(qū)動(dòng)裝置、介質(zhì)和環(huán)境溫度控制裝置、抽真空裝置、測(cè)量系統(tǒng)、過(guò)濾裝置、油箱/管路系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)等組成。試驗(yàn)臺(tái)主體結(jié)構(gòu)(圖1)。

　　試驗(yàn)臺(tái)工作原理：被試滑油泵采用高速電機(jī)直驅(qū)工作，各分系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主、副油箱高空環(huán)境(壓力)模擬、滑油溫度控制、滑油系統(tǒng)管路壓力調(diào)節(jié)和工作環(huán)境溫度模擬，滿(mǎn)足被試泵入口、出口介質(zhì)壓力、溫度要求，模擬被試滑油泵工作環(huán)境，完成被試泵的性能測(cè)試。圖2為試驗(yàn)臺(tái)總體布局。

　?、僦鬏S驅(qū)動(dòng)裝置

　　試驗(yàn)臺(tái)主軸驅(qū)動(dòng)裝置(或稱(chēng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))為被試滑油泵提供轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)的主軸驅(qū)動(dòng)力，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用大功率高速電機(jī)，采用直驅(qū)方式，無(wú)機(jī)械變速結(jié)構(gòu)(圖 3)。主軸額定輸出功率為 65kW，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)速度0～15000r/min連續(xù)可調(diào);且主軸正反轉(zhuǎn)可調(diào)，由軟件設(shè)置，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速(變頻調(diào)速)并測(cè)速。配備變頻調(diào)速器和測(cè)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和測(cè)速。主軸轉(zhuǎn)速在 3000r/min 以下控制精度 ±5r/min，3000～12000r/min 之間控制精度±10r/min，12000r/min 以上控制精度±20r/min;自動(dòng)控制狀態(tài)下，15 秒以?xún)?nèi)穩(wěn)定到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

　　②介質(zhì)和環(huán)境溫度控制裝置

　　試驗(yàn)臺(tái)溫度控制系統(tǒng)主要用于控制試驗(yàn)介質(zhì)和環(huán)境溫度滿(mǎn)足試驗(yàn)溫度要求。溫度控制裝置包括介質(zhì)溫度控制系統(tǒng)與環(huán)境溫度控制系統(tǒng)。含加熱裝置、散熱裝置、制冷裝置、溫度測(cè)量控制裝置及環(huán)境試驗(yàn)箱，保證產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)的介質(zhì)溫度保持恒定，采用間接加熱的 方式加熱，介質(zhì)溫度控制范圍為：-55～180℃(可長(zhǎng)期工作)。高低溫環(huán)境試驗(yàn)箱溫度控制范圍為：-60～180℃(可長(zhǎng)期工作)，容積為：20m³。

　?、鄢檎婵昭b置

　　試驗(yàn)臺(tái)配備抽真空裝置，模擬高度 0～20000m 的低氣壓試驗(yàn)狀態(tài)。抽真空裝置可保證油箱及管路真空度要求，選用 2臺(tái) 4L/S和 1臺(tái) 8L/S的真空泵，總的抽吸能力為 16L/S，能夠?qū)崿F(xiàn)主、副兩個(gè)油箱真空度分別控制。同時(shí)試驗(yàn)廠(chǎng)房提供 0～0.25MPa 的增壓氣源，用于油箱增壓試驗(yàn)使用。

　?、軠y(cè)量系統(tǒng)

　　試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)由被試件進(jìn)出口管路測(cè)試回路、油箱壓力/溫度/液位測(cè)量、余油箱液位測(cè)量、過(guò)濾裝置壓差測(cè)量、以及主要設(shè)備自身的測(cè)量系統(tǒng)等組成(圖4)。

　　被試件進(jìn)出口管路測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)對(duì)被試件進(jìn)出口管路系統(tǒng)的壓力測(cè)量，經(jīng)反饋給調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)對(duì)被試件進(jìn)出口壓力的調(diào)節(jié)，同時(shí)通過(guò)流量計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)管路的流量監(jiān)測(cè)，在試驗(yàn)管路上還設(shè)有壓差測(cè)量，確保在油濾堵塞時(shí)能夠切換至旁路。

　　⑤過(guò)濾裝置

　　試驗(yàn)臺(tái)主副油箱配套各自獨(dú)立的循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)完全一樣。每套過(guò)濾系統(tǒng)由循環(huán)泵、手動(dòng)球閥、粗油濾和細(xì)油濾組成。分為兩級(jí)過(guò)濾，一級(jí)粗濾過(guò)濾等級(jí) 20μm，二級(jí)細(xì)濾過(guò)濾等級(jí) 10μm，過(guò)濾后滑油清潔度可長(zhǎng)期穩(wěn)定到 GJB420B 8級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)清潔管路采用不銹鋼材質(zhì)管路，主副油箱過(guò)濾循環(huán)管徑泵前選取DN50，泵后管路設(shè)計(jì)DN40，循環(huán)清潔流量按不小于 90L/min進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際循環(huán)泵選型功率7.5kW，介質(zhì)常溫時(shí)流量可達(dá)200L/min(圖5)。

　　⑥油箱及管路系統(tǒng)

　　油箱及管路系統(tǒng)屬于多聯(lián)泛擺線(xiàn)齒輪泵綜合試驗(yàn)臺(tái)的功能保障模塊，儲(chǔ)存不同溫度的試驗(yàn)介質(zhì)，經(jīng)進(jìn)、出口管路與產(chǎn)品相連。

　　滑油泵進(jìn)行性能試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)配備主油箱和副油箱分別保證回油級(jí)和增壓級(jí)溫度，同時(shí)配備閥門(mén)、管道和其他聯(lián)接件等，將被試件與進(jìn)出口測(cè)試元件、過(guò)濾器等系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，形成回路進(jìn)行試驗(yàn)(圖6)。

　?、邷y(cè)控系統(tǒng)

　　測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多聯(lián)泛擺線(xiàn)齒輪泵綜合試驗(yàn)臺(tái)中主軸驅(qū)動(dòng)裝置、溫度控制裝置、抽真空裝置、測(cè)量系統(tǒng)、過(guò)濾裝置、油箱/管路等系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行控制、顯示和測(cè)量、記錄等功能(圖 7)。包括：上位機(jī)、下位機(jī)、電器柜、數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)線(xiàn)等，可實(shí)現(xiàn) 試驗(yàn)臺(tái)狀態(tài)的自動(dòng)閉環(huán)控制、自動(dòng)測(cè)量記錄、繪制性能曲線(xiàn)等功能。電器柜內(nèi)設(shè)置通道計(jì)量接口，方便數(shù)據(jù)的在線(xiàn)計(jì)量。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　試驗(yàn)臺(tái)從整體考慮，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，在單個(gè)模塊設(shè)計(jì)好后，與其余模塊交聯(lián)從而形成一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，各試驗(yàn)系統(tǒng)之間又通過(guò)管路、油路、線(xiàn)纜、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，從而形成整體試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。該技術(shù)方案汲取了同類(lèi)系統(tǒng)實(shí)施中的先進(jìn)技術(shù)及工程經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮了系統(tǒng)集成方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、安全性、美觀(guān)性和實(shí)用性，能夠適應(yīng)長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行的使用要求。符合國(guó)家節(jié)能和環(huán)保要求。有良好的用戶(hù)界面，操作和監(jiān)督管理簡(jiǎn)單、直觀(guān)，設(shè)備使用、操作、維護(hù)方便。試驗(yàn)臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案經(jīng)多輪市場(chǎng)調(diào)研和性能評(píng)估，試驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿(mǎn)足技術(shù)要求。

　　通過(guò)該試驗(yàn)臺(tái)建設(shè)及試驗(yàn)驗(yàn)證，滿(mǎn)足了產(chǎn)品試驗(yàn)介質(zhì)、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)高度、主軸轉(zhuǎn)速等方面試驗(yàn)要求。

　　參考文獻(xiàn)略.