一種用于防止伺服作動筒正反向加載過載裝置及方法
【專利摘要】本發明屬于飛機地面試驗技術，具體涉及一種用于防止飛機地面試驗中伺服作動筒正反向加載過載裝置及方法。本發明防止加載過載裝置包括力傳感器、作動筒缸體、傳感器反饋線路、指令控制器、伺服閥、有桿腔溢流閥、有桿腔單向閥、無桿腔溢流閥和無桿腔單向閥。當試驗中需要施加壓載時，指令控制器發出相應載荷的命令，伺服閥閥芯動作，使伺服閥右工位進入工作狀態，高壓油進入液壓缸無桿腔推動活塞實現壓載；當試驗中需要施加拉載時，同樣由指令控制器發出相應載荷命令，使伺服閥左工位進入工作狀態，油液進入有桿腔實現拉載。本發明有效防止飛機地面試驗伺服作動筒正反向加載過載，保護試驗件的安全，提高試驗質量，提升現有技術的試驗技術水平。
【專利說明】一種用于防止伺服作動筒正反向加載過載裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于飛機地面試驗技術，具體涉及一種用于防止飛機地面試驗中伺服作動 筒正反向加載過載裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，我國航空工業得到了空前的發展，在飛行器設計的過程中，使用地面加 載試驗進行飛行載荷仿真是必經的項目。伺服作動筒作為試驗過程中的主要執行機構，承 擔著完成對飛機結構自由度限制，載荷加載等任務。
[0003] 圖1為現有加載伺服作動筒的控制及液壓系統原理圖。該加載裝置主要由控制指 令4、伺服閥5、液壓缸體2、力傳感器1和反饋線路3組成。其中，控制指令4根據所需加載 的載荷值給定，力傳感器1通過反饋線路3完成對伺服閥5的閉環控制。但是在某些異常 情況下，比如指令參數輸入錯誤、傳感器反饋異常或傳感器線路故障就可能會造成施加在 結構上的載荷值會遠遠超出所需要的載荷值，從而造成試驗件的損壞。
[0004] 到目前為止，還沒有一種防止在飛機地面試驗中的伺服作動筒加載過載的液壓裝 置，而這種可靠的機械保護裝置可在異常情況下（控制參數輸入錯誤、傳感器反饋錯誤或 傳感器線路故障）最大限度保證試驗件不會因作動筒的過載而損壞造成不可挽回的損失。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是：本發明是針對上述現有技術存在的不足而設計提供的一種防止 過載的裝置，其目的是防止地面試驗過程中的伺服作動筒由于異常情況而造成的過載，從 而保證試驗件的安全，提高試驗質量。
[0006] 另外，本發明還提供一種用于防止飛機地面試驗中伺服作動筒正反向加載過載方 法。
[0007] 本發明的技術方案是：一種防止伺服作動筒正反向加載過載裝置，其包括力傳感 器、作動筒缸體、傳感器反饋線路、指令控制器、伺服閥、有桿腔溢流閥、有桿腔單向閥、無桿 腔溢流閥和無桿腔單向閥，其中，所述力傳感器設置在作動筒缸體一側，與作動筒輸出端連 接，所述作動筒缸體的進油管路和回油管路與伺服閥連接，且進油管路和回油管路之間并 聯有桿腔溢流閥和無桿腔溢流閥，所述有桿腔溢流閥串聯有桿腔單向閥，有桿腔溢流閥的P 口與有桿腔連接，T 口和無桿腔連接，所述無桿腔溢流閥串聯有無桿腔單向閥，無桿腔溢流 閥的P 口和無桿腔連接，T 口和有桿腔連接，另外，力傳感器經傳感器反饋線路分別連接伺 服閥和指令控制器。
[0008] -種防止伺服作動筒正反向加載過載的方法，當試驗中需要施加壓載時，指令控 制器發出相應載荷的命令，伺服閥閥芯動作，使伺服閥右工位進入工作狀態，高壓油進入液 壓缸無桿腔推動活塞實現壓載；當試驗中需要施加拉載時，同樣由指令控制器發出相應載 荷命令，使伺服閥左工位進入工作狀態，油液進入有桿腔實現拉載。
[0009] 所述的防止飛機地面試驗伺服作動筒正反向加載過載的方法，其包括如下步驟：
[0010] 步驟一：根據伺服作動筒的噸位和所需加載的載荷值和確定所需要的溢流閥的壓 力流量值，進而確定溢流閥和單向閥的型號；
[0011] 步驟二：安裝并調試防止飛機地面試驗伺服作動筒正反向加載過載裝置，把有桿 腔溢流閥、有桿腔單向閥、無桿腔溢流閥和無桿腔單向閥安裝在作動筒缸體的進油管路和 回油管路之間，其中，桿腔溢流閥與有桿腔單向閥串聯，有桿腔溢流閥的P 口與有桿腔連 接，T 口和無桿腔連接，所述無桿腔溢流閥與有無桿腔單向閥串聯，無桿腔溢流閥的P 口和 無桿腔連接，T 口和有桿腔連接；
[0012] 步驟三：設置溢流閥的溢流壓力
[0013] 當出現某些異常或故障時，在試驗前根據需要加載的載荷值來分別確定有桿腔溢 流閥和無桿腔溢流閥的溢流壓力；
[0014] 步驟四：設置溢流閥的溢流壓力參數來防止伺服作動筒在飛機地面試驗時過載
[0015] 當出現某種故障而導致無桿腔的壓力持續增加超過無桿腔溢流閥的設置壓力時， 無桿腔溢流閥打開使無桿腔泄壓，油液則經無桿腔溢流閥和無桿腔單向閥與有桿腔連通， 當壓力降到所設置壓力時無桿腔溢流閥關閉，從而實現防止在試驗中伺服作動筒壓載過載 的目的；
[0016] 當出現某種故障而導致有桿腔的壓力持續增加超過有桿腔溢流閥的設置壓力時， 有桿腔溢流閥打開使有桿腔泄壓，油液則從有桿腔溢流閥和有桿腔單向閥與無桿腔連通， 當壓力降到所設置壓力時有桿腔溢流閥關閉，從而實現防止在試驗中伺服作動筒拉載過載 的目的。
[0017] 步驟三設置溢流閥的溢流壓力的具體過程如下：
[0018] 步驟1 :根據試驗工況，確定在加載周期內的最大壓載F1和最大拉載F2 ;
[0019] 步驟2 :試驗加載點所用的伺服作動筒是已知的，從而知道該點作動筒筒體的內 徑、活塞及活塞桿直徑，進而知道筒體的活塞面積S1，活塞桿橫截面積S2 ;
[0020] 步驟3 :防止壓載過載的溢流閥7的溢流壓力設置由公式
[0021] FiZPfSfPWSrSj ⑴
[0022] 其中
[0023] F1為試驗加載的最大壓載載荷值，S1為活塞橫截面積，S2為活塞桿橫截面積，P2 為施加壓載時有桿腔的回油被壓，為2_3MPa，
[0024] 則當施加的壓載達到最大值F1時，無桿腔的壓力為：
【權利要求】
1. 一種防止伺服作動筒正反向加載過載裝置，其特征在于，包括力傳感器（1)、作動筒 缸體（2)、傳感器反饋線路（3)、指令控制器（4)、伺服閥（5)、有桿腔溢流閥（6)、有桿腔單向 閥（7)、無桿腔溢流閥（8)和無桿腔單向閥（9)，其中，所述力傳感器設置在作動筒缸體（3) 一側，與作動筒輸出端連接，所述作動筒缸體（3)的進油管路和回油管路與伺服閥連接，且 進油管路和回油管路之間并聯有桿腔溢流閥（6)和無桿腔溢流閥（9)，所述有桿腔溢流閥 (6)串聯有桿腔單向閥（7)，有桿腔溢流閥￠)的P 口與有桿腔連接，T 口和無桿腔連接，所 述無桿腔溢流閥（9)串聯有無桿腔單向閥（8)，無桿腔溢流閥（9)的P 口和無桿腔連接，T 口和有桿腔連接，另外，力傳感器（1)經傳感器反饋線路（3)分別連接指令控制器（4)和伺 服閥（5)。
2. -種防止伺服作動筒正反向加載過載的方法，其特征在于，當試驗中需要施加壓載 時，指令控制器發出相應載荷的命令，伺服閥閥芯動作，使伺服閥右工位進入工作狀態，高 壓油進入液壓缸無桿腔推動活塞實現壓載；當試驗中需要施加拉載時，同樣由指令控制器 發出相應載荷命令，使伺服閥左工位進入工作狀態，油液進入有桿腔實現拉載。
3. 根據權利要求2所述的防止伺服作動筒正反向加載過載的方法，其特征在于，包括 如下步驟： 步驟一：根據伺服作動筒的噸位和所需加載的載荷值和確定所需要的溢流閥的壓力流 量值，進而確定溢流閥和單向閥的型號； 步驟二：安裝并調試防止飛機地面試驗伺服作動筒正反向加載過載裝置，把有桿腔溢 流閥￠)、有桿腔單向閥（7)、無桿腔溢流閥（8)和無桿腔單向閥（9)安裝在作動筒缸體（3) 的進油管路和回油管路之間，其中，桿腔溢流閥（6)與有桿腔單向閥（7)串聯，有桿腔溢流 閥（6)的P 口與有桿腔連接，T 口和無桿腔連接，所述無桿腔溢流閥（9)與有無桿腔單向閥 (8)串聯，無桿腔溢流閥（9)的P 口和無桿腔連接，T 口和有桿腔連接； 步驟三：設置溢流閥的溢流壓力 當出現某些異常或故障時，在試驗前根據需要加載的載荷值來分別確定有桿腔溢流閥 (6)和無桿腔溢流閥（9)的溢流壓力； 步驟四：設置溢流閥的溢流壓力參數來防止伺服作動筒在飛機地面試驗時過載 當出現某種故障而導致無桿腔的壓力持續增加超過無桿腔溢流閥（9)的設置壓力時， 無桿腔溢流閥打開使無桿腔泄壓，油液則經無桿腔溢流閥（9)和無桿腔單向閥（8)與有桿 腔連通，當壓力降到所設置壓力時無桿腔溢流閥關閉，從而實現防止在試驗中伺服作動筒 壓載過載的目的； 當出現某種故障而導致有桿腔的壓力持續增加超過有桿腔溢流閥（6)的設置壓力時， 有桿腔溢流閥打開使有桿腔泄壓，油液則從有桿腔溢流閥（6)和有桿腔單向閥（7)與無桿 腔連通，當壓力降到所設置壓力時有桿腔溢流閥關閉，從而實現防止在試驗中伺服作動筒 拉載過載的目的。
4. 根據權利要求3所述的防止伺服作動筒正反向加載過載的方法，其特征在于，步驟 三設置溢流閥的溢流壓力的具體過程如下： 步驟1 :根據試驗工況，確定在加載周期內的最大壓載F1和最大拉載F2 ; 步驟2 :試驗加載點所用的伺服作動筒是已知的，從而知道該點作動筒筒體的內徑、活 塞及活塞桿直徑，進而知道筒體的活塞面積S1，活塞桿橫截面積S2 ; 步驟3 :防止壓載過載的溢流閥7的溢流壓力設置由公式 F! = P1*S1-P2*(S1-S2) (1) 其中 F1為試驗加載的最大壓載載荷值，S1為活塞橫截面積，S2為活塞桿橫截面積，P2為施 加壓載時有桿腔的回油被壓，為2-3MPa， 則當施加的壓載達到最大值F1時，無桿腔的壓力為：
(2) 則防止壓載過載的無桿腔溢流閥（9)的溢流壓力設為P7 = a*Pl 其中，a為設置安全系數，為1. 2-1. 5 ; 步驟4 :防止拉載過載的有桿腔溢流閥6的溢流壓力由公式 F2 = ^(SrS^-P^S! (1) 其中 F2為試驗加載的最大拉載載荷值，S1為活塞橫截面積，S2為活塞桿橫截面積，P1為施 加壓載時有桿腔的回油被壓，通常為2-3MPa，可通過試驗測得； 則當施加的壓載達到最大值F1時，無桿腔的壓力為：
(2) 則防止拉載過載的有桿腔溢流閥（6)的溢流壓力設為P6 = a*P2,其中，a為設置安全 系數，為1. 2-1. 5。
【文檔編號】B64F5/00GK104047927SQ201410266000
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】張 杰, 肖迎春, 白生寶, 黃博, 劉國強 申請人:中國飛機強度研究所