用于飛機發電機測試的可移動式拖動臺設計與開發

賴華瑾，丁 一，趙志鵬，孫文緞

（1.江西洪都航空工業集團有限責任公司 六五〇所，江西 南昌 330024；2.中國人民解放軍 第94106 部隊修理廠，陜西 西安 710614；3. 江鈴汽車股份有限公司 發動機開發部，江西 南昌 330001）

0 引言

發電機是飛機的電源系統的核心器件，其可靠性直接影響飛機的飛行安全[1]，為確保飛機發電機各項性能滿足飛機電源系統的要求，每隔若干飛行小時必須對其性能進行多項性能測試[2]。用于測試發電機試驗臺主要由拖動臺和測控臺組成[3,4]，其中，拖動臺用于驅動發電機，模擬發電機飛行工作狀態，實現0～15000r/min 無級調速，測控臺用于監控和測試發電機的各項性能指標參數。目前，固定式大型拖動臺難以適應測控臺結構小型化、便攜化的發展，需要一種能夠在各個工作場所之間移動的發電機拖動臺以滿足測試要求。交流變頻電機體積小，便于移動，是目前常用的移動式拖動技術方案[5]，然而，其交流變頻器及變頻電機產生的強烈電磁干擾嚴重影響了測控臺的檢測精度。直流電動機拖動技術方案雖然能夠減少電磁干擾[6]，但直流電動機體積大、轉速低且需要增速器和潤滑系統，這都會加大設備移動的難度。

本文設計開發了輸出功率為**kW 直流電機拖動臺，將直流拖動電機、電氣控制系統、增速齒輪箱以及齒輪潤滑系統集成到一個可移動式工作平臺，實現了拖動臺的移動要求，改善測試環境的電磁環境，滿足了當前飛機發電機測試要求。

1 可移動式拖動臺的整體設計

圖1 可移動式拖動臺結構簡圖Fig.1 The structure diagram of movable drag station

可移動式拖動臺是專門用于檢測某型飛機發電機的拖動裝置如圖1 所示，主要由直流電動機、齒輪增速箱、電氣控制系統、液壓潤滑冷卻系統、風冷輔助系統和移動平臺等構成。直流電動機用于拖動被測試飛機發電機，采用Z4 系列型號為Z4－180－41T，電動機的基本勵磁方式為他勵，標準勵磁電壓為180V，功率為**KW，轉速為0～1500r/min；齒輪增速箱用于提高直流電機的輸出轉速，齒輪增速箱采用南京創力傳動有限公司產品，其機械效率為75%，傳動比為1:10，齒輪箱輸出端與被測試發電機連接，輸入端與直流電動機連接。為了安裝測試產品，齒輪箱前端設有托盤，拆卸產品可以借助托盤支撐；電氣控制系統用于拖動的啟停、調速、狀態監控及故障報警等；液壓潤滑冷卻系統采用噴淋式潤滑，用于齒輪增速箱中齒輪的潤滑與冷卻；風冷輔助系統主要由電動機風機、發電機風機、油液散熱風機以及調速器風機等組成，主要用于拖動臺工作時給各個發熱設備供風冷卻；移動平臺用于支撐設備的各個部分和容納液壓冷卻系統的油箱。整個拖動臺不超過1.2噸，可用手推叉車輕松移動拖動臺的工作位置。

2 拖動臺主要部件和系統設計

2.1 電氣控制系統

圖2 電氣控制系統工作原理圖Fig.2 The electrical control system principle diagram

電氣控制系統主要由直流電動機的電樞與勵磁電路、電機運行控制電路、運行狀態監控電路等構成如圖2 所示。為了實現上述電氣控制功能，本文采用西門子全數字調速裝置（6RA80）作為電氣系統的核心控制器件。電樞與激磁電路為系統的主電路，用于連接6RA80 內部的功率整流板和直流電動機的電樞和勵磁，其作用是通過調速器的整流電路將交流電轉換為直流電動機電樞和勵磁所需直流電以驅動電機工作；電機運行控制電路連接調速器的控制板及設備主令電器，用于實現電機啟停、換向和轉速調整等功能；運行狀態監控電路主要用于顯示當前工作轉速、監控調速器和直流電動機的工作狀況，當出現電機過熱、過流、失速等異常狀態時可發出聲光報警。

2.2 液壓冷卻系統

齒輪增速箱的機械效率為75%，在滿負荷輸入功率工作狀況下，有相當一部分機械能轉化為摩擦發熱使齒輪箱的溫升更高，因此，為減少齒輪磨損，保持工作精度，必須對增速箱進行強制冷卻潤滑。本文設計的液壓潤滑系統采用潤滑介質為VG46 抗磨機油，潤滑方式為噴淋式潤滑，液壓系統工作原理如圖3 所示，系統主要由齒輪泵、油濾、安全閥、壓力繼電器、油溫傳感器、風扇冷卻器等構成。齒輪泵流量為16L/Min，供油壓力0.1～0.2MPa，油濾過濾精度25μm；壓力繼電器用于反映液壓冷卻系統的工作狀態，只要系統中油液停止供給，則輸出報警信號，防止出現齒輪箱出現干磨損；風扇冷卻器用于油液散熱降溫，阻止長期工作過程中油溫的不斷升高，油溫傳感器用于監控潤滑油溫度，當齒輪增速箱工作溫度超過要求的45±5℃，溫控表輸出報警，防止齒輪箱過熱。

2.3 移動平臺

圖3 冷卻潤滑系統液壓原理圖Fig.3 The Hydraulic Principle Diagram Of Cool and Lubrication System

移動平臺用于支撐和容納拖動臺各種部件。為實現設備平穩運行，移動平臺必須具有足夠的剛度和強度，然而，設備的移動性又限制了平臺體積和重量。本文設計的移動平臺如圖4 所示，主要規格為100mm 槽鋼焊接而成，平臺實體尺寸為（1650×750×200）mm。平臺的上表面用于安防直流電動機和增速箱，為保證其安裝精度，焊接后采用大型平面磨床對上表面進行磨削；平臺中部留有液壓油箱的空間，油箱為抽屜式結構，由左端插入并通過螺釘鎖緊。平臺的底部設有6 個可調式地腳，地腳之間的空間可伸入叉車的插爪，以便設備的移動。

圖4 移動平臺結構簡圖Fig.4 The structure diagram of movable platform

綜上所述，本文開發的可移動拖動臺如圖5 所示，整體重量為1.2t，轉速范圍0～15000r/min，該拖動臺可對功率不小于**KW 的飛機直流或交流發電機進行拖動。采用測速儀和振動儀檢測（日本理音，RION－VM－63A），其轉速誤差不超過±0.1%，輸出端位移震動0.07～0.12 mm pp，滿足發電機檢測時的拖動要求。

圖5 可移動式拖動臺實物圖Fig.5 The movable station

3 結論

（1）設計開發了用于飛機發電機測試的可移動拖動臺，實現了拖動裝置的集成化，滿足了發電機檢測時的位置變化要求。

（2）實現了對直流電動機、齒輪增速箱、調速器等設備主要部件狀態監控，通過設置各種聲光報警的輸出，提高了設備可靠性和精度持久性。

（3）在實現移動要求的前提下，設備具有穩固的剛度、較高的調速精度，并可長時間穩定運行以滿足發電機的測試需求。

[1]劉志敏，李賑，金明智.某型飛機發電機供電系統一起典型故障的分析[J].西安航空學院學報，2014，2.

[2]段俊萍，張鵬. 飛機發電機控制組件故障診斷系統研究[J].微計算機信息，2009，31.

[3]邵惠明. 基于電力拖動的飛機發電機頻率特性試驗分析[J].民用飛機設計與研究，2008，2.

[4]孟武勝，趙晨光. 某型飛機發電機控制智能測試臺的研制[J].計算機測量與控制，2009，8.

[5]鄭莉平.基于PCC 控制的交流變頻點牽引采煤機[J].煤礦機械，2012，9.

[6]鄧臘丸，等.淺議直流提升直連方式的合理性[J].礦山機械，1998，6.