飛行影院升降平臺液壓控制系統(tǒng)的研究

飛機租賃平臺的液壓縮機控制單元是高端飛行租賃平臺控制系統(tǒng)的重要組成部分。它的性能直接影響航空租賃平臺在運營過程中的安全和可靠。開發(fā)飛行影院升降平臺液壓控制系統(tǒng)單元,滿足飛行影院升降平臺液壓系統(tǒng)高效率低能耗、高可靠性及油缸低速時無爬行現(xiàn)象等要求,通過集成模塊化設(shè)計,開發(fā)出技術(shù)水平含量高、能夠滿足飛行影院升降平臺平穩(wěn)快速升降的液壓控制單元,滿足我國飛行影院行業(yè)的需求。(3)裝機功率:270kW;(4)主缸參數(shù):D280/d250×11800;(5)運行時間:單程上升時間30~35s,單程下降時間40~45s;(8)主缸最低開啟壓力0.3~0.5MPa(兩組主油缸的同步精度須滿足能夠控制在10mm內(nèi));(9)油缸低速無爬行,無液壓沖擊及噪聲。1液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計飛行影院升降平臺是通過兩條同步油缸作為執(zhí)行機構(gòu),推動載人的座椅平臺在高空上升和下降。一般情況下,載人升降平臺要求上升下降的速度非常快,約在385mm/s左右,因此執(zhí)行機構(gòu)所需要的流量非常大。為了滿足系統(tǒng)大流量的需求,升降平臺液壓控制系統(tǒng)采用了通油能力強、壓力損失小的二通插裝閥加先導(dǎo)控制閥來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)快速的上升與下降,執(zhí)行機構(gòu)油缸速度的快慢通過先進(jìn)的比例控制方案,因而流量可以按需要輸出,使得整個系統(tǒng)運行速度穩(wěn)定、性能安全可靠,從而提高了液壓系統(tǒng)的使用效率,同時減少了由于油路壓力損失導(dǎo)致的發(fā)熱現(xiàn)象。其控制原理圖如圖1所示。此控制單元由五部分組成:第一部分為油缸上升下降控制單元,第二部分為比例閥控制單元;第三部分為緊急下降控制單元;第四部分為液壓防爆控制單元;第五部分為執(zhí)行機構(gòu)。1.1電磁鐵保護(hù)P1、P2、P3、P4提供動力源,電磁鐵SL1、SL3、SL4帶電,其余電磁鐵不帶電,油缸6.1及6.2開始上升;電磁鐵SL2、SL3、SL4、SL7、SL8帶電,其余電磁鐵不帶電,油缸6.1及6.2開始下降,油缸上升到一定高度,切斷所有電磁閥的電信號,油缸處于保壓狀態(tài);如有緊急情況發(fā)生,伸出去的油缸需要安全縮回來,需要電磁鐵SL5、SL6、SL7、SL8帶電,油缸下腔的油通過緊急下降控制單元流回油箱;油缸升降速度及同步精度由比例閥3.1、3.2來控制。1.2電磁開關(guān)閥作用升降平臺液壓控制單元每一個組成部分都采用集成模塊化設(shè)計,將電動控制與手動控制集成于一體。圖1中的第三部分控制單元4.1、4.2是將電磁球閥、手動開關(guān)閥、先導(dǎo)溢流閥及直動溢流集成于一體,組成一個兩級調(diào)壓回路,先導(dǎo)溢流閥的壓力調(diào)至高于系統(tǒng)壓力1~2MPa,直動溢流閥調(diào)至低于負(fù)載壓力0.5MPa左右,油缸需要緊急下降時,使油缸有一定的被壓而緩慢平穩(wěn)地下降。電磁球閥或手動開關(guān)閥作用是實現(xiàn)此回路高低壓力的切換。有電的情況下,升降油缸需要緊急下降,反向打開第四部分防爆閥,系統(tǒng)通過電磁球閥將油缸下腔切換到低壓狀態(tài),使油缸慢慢地回落;如果有突發(fā)事件,整個系統(tǒng)突然斷電了,油缸需要回落,就必須通過手動開關(guān)閥,將油缸下腔的油切換到低壓回路,使油缸慢慢地下落。第四部分控制單元是將二通插裝單向閥、電磁球閥、手動開關(guān)閥、壓力傳感器集成于一體,組成一個防爆回路,作用是萬一管路破裂時,單向閥能夠鎖死油缸,使得油缸保持在原位置不下降。油缸6.1、6.2需要下降時,電磁球閥必須帶電,或打開手動開關(guān)閥,卸掉二通插裝閥上腔壓力,防爆閥才能反向打開,油缸才可以下降。因此電磁球閥或手動開關(guān)閥作用是切換二通插裝閥上腔的的壓力;手動開關(guān)閥作用是在斷電情況下,能保證防爆閥反向打開,油缸安全下降。壓力傳感器作用是油缸在保壓過程中,如果油缸保壓壓力下降,壓力傳感器就提供一個電信號給比例閥3.1、3.2,比例閥得到電信號后就打開閥口,給油缸補壓。整個系統(tǒng)是將每個小模塊及比例控制閥集成為一個大的控制單元,安裝于升降油缸下腔油口,如圖1所示,這樣可減少元件之間的管路連接,降低管路之間的壓力損失,從而消除了管路接頭連接處的泄漏隱患,使得整個控制系統(tǒng)的安全可靠性能大為提升。2同步精度的要求平臺在快速大流量運行過程中,平臺同步控制精度要求高。油缸快速上升時,油缸速度最快為385mm/s,此時單只油缸所需要的流量為1420L/min,而且兩條油缸的同步精度不能超過10mm(平臺兩油缸跨度8000mm)。因此選用大流量二通型雙反饋比例流量插裝閥作平臺同步控制閥。所選的二通型雙反饋比例流量插裝閥,能實現(xiàn)輸入電信號對流量的比例無級調(diào)節(jié),電反饋閉環(huán)范圍大,可抑制除負(fù)載壓力變化外的干擾,具有很好的控制精度和動態(tài)響應(yīng)特性,而且在電閉環(huán)通道出現(xiàn)故障時在開環(huán)控制下能繼續(xù)工作,仍可連續(xù)控制閥的開口量,提高了系統(tǒng)的可靠性。因此這種二通型雙反饋比例流量插裝閥具有響應(yīng)時間快、動態(tài)性能高、通油能力強、小流量時穩(wěn)定性強等特點。其控制原理如圖2所示。3液壓控制系統(tǒng)測試結(jié)果為了評估此液壓系統(tǒng)的技術(shù)性能,在客戶現(xiàn)場進(jìn)行了大量的測試試驗,主要的測試數(shù)據(jù)如下:系統(tǒng)壓力:空載時2MPa,滿載時2.8MPa;平臺上升時間:系統(tǒng)6個油泵供油時,系統(tǒng)流量約3000L/min,油缸上升時間為32s;油缸下降時間:44s;油缸同步精度:4~8mm。測試結(jié)果表明,該液壓控制系統(tǒng)能夠滿足客戶提出的飛行影院升降平臺的使用要求,而且整個控制系統(tǒng)采用了人機