摘要：某類泛擺線齒輪泵轉(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)。為滿足試驗(yàn)要求，開展了某類泛擺線齒輪泵試驗(yàn)臺的設(shè)計及制造。該試驗(yàn)臺采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方法，在單個模塊設(shè)計好后，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，為相關(guān)行業(yè)泵類產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證需求的單位提升設(shè)計經(jīng)驗(yàn)參考。

　　1、項(xiàng)目背景

　　泵的功能為通過供油泵從滑油箱中抽出滑油，并經(jīng)過濾后供至發(fā)動機(jī)各個需要滑油的部位，并通過回油泵從各個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)測試和高低溫試驗(yàn)測試，需在工況條件下測試產(chǎn)品的流量、壓力等性能參數(shù)，確保各類參數(shù)滿足產(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)臺溫度要求

　　介質(zhì)溫度：-55℃～+160℃，短時175℃。

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

　?、墼囼?yàn)臺高度要求

　　使用高度：0～20000m

　　④試驗(yàn)臺主軸轉(zhuǎn)速要求

　　驅(qū)動源類型：大功率高速電機(jī)，無機(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)計解決方案

　　試驗(yàn)臺用途和功能

　　某類泛擺線齒輪泵試驗(yàn)臺具備產(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;具備對試驗(yàn)介質(zhì)存儲、過濾、輸送等功能;試驗(yàn)臺能夠?qū)崿F(xiàn)對各測量單元的壓力/溫度/流量/轉(zhuǎn)速/扭矩/液位等的測量，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，試驗(yàn)保護(hù)等功能。

　　試驗(yàn)臺組成

　　某類泛擺線齒輪泵試驗(yàn)臺主要由主軸驅(qū)動裝置、介質(zhì)和環(huán)境溫度控制裝置、抽真空裝置、測量系統(tǒng)、過濾裝置、油箱/管路系統(tǒng)和測控系統(tǒng)等組成。試驗(yàn)臺主體結(jié)構(gòu)(圖1)。

　　試驗(yàn)臺工作原理：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試。圖2為試驗(yàn)臺總體布局。

　?、僦鬏S驅(qū)動裝置

　　試驗(yàn)臺主軸驅(qū)動裝置(或稱主軸驅(qū)動系統(tǒng))為被試滑油泵提供轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)的主軸驅(qū)動力，主軸驅(qū)動系統(tǒng)采用大功率高速電機(jī)，采用直驅(qū)方式，無機(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)無級調(diào)速(變頻調(diào)速)并測速。配備變頻調(diào)速器和測速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和測速。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;自動控制狀態(tài)下，15 秒以內(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、溫度測量控制裝置及環(huán)境試驗(yàn)箱，保證產(chǎn)品試驗(yàn)時的介質(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℃(可長期工作)。高低溫環(huán)境試驗(yàn)箱溫度控制范圍為：-60～180℃(可長期工作)，容積為：20m³。

　?、鄢檎婵昭b置

　　試驗(yàn)臺配備抽真空裝置，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 4L/S和 1臺 8L/S的真空泵，總的抽吸能力為 16L/S，能夠?qū)崿F(xiàn)主、副兩個油箱真空度分別控制。同時試驗(yàn)廠房提供 0～0.25MPa 的增壓氣源，用于油箱增壓試驗(yàn)使用。

　?、軠y量系統(tǒng)

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

　　被試件進(jìn)出口管路測量系統(tǒng)通過對被試件進(jìn)出口管路系統(tǒng)的壓力測量，經(jīng)反饋給調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)對被試件進(jìn)出口壓力的調(diào)節(jié)，同時通過流量計實(shí)現(xiàn)對每個管路的流量監(jiān)測，在試驗(yàn)管路上還設(shè)有壓差測量，確保在油濾堵塞時能夠切換至旁路。

　?、葸^濾裝置

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

　?、抻拖浼肮苈废到y(tǒng)

　　油箱及管路系統(tǒng)屬于多聯(lián)泛擺線齒輪泵綜合試驗(yàn)臺的功能保障模塊，儲存不同溫度的試驗(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，試驗(yàn)臺配備主油箱和副油箱分別保證回油級和增壓級溫度，同時配備閥門、管道和其他聯(lián)接件等，將被試件與進(jìn)出口測試元件、過濾器等系統(tǒng)聯(lián)接起來，形成回路進(jìn)行試驗(yàn)(圖6)。

　?、邷y控系統(tǒng)

　　測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對多聯(lián)泛擺線齒輪泵綜合試驗(yàn)臺中主軸驅(qū)動裝置、溫度控制裝置、抽真空裝置、測量系統(tǒng)、過濾裝置、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、信號線等，可實(shí)現(xiàn) 試驗(yàn)臺狀態(tài)的自動閉環(huán)控制、自動測量記錄、繪制性能曲線等功能。電器柜內(nèi)設(shè)置通道計量接口，方便數(shù)據(jù)的在線計量。

　　4、結(jié)語

　　試驗(yàn)臺從整體考慮，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方法，在單個模塊設(shè)計好后，與其余模塊交聯(lián)從而形成一個試驗(yàn)系統(tǒng)，各試驗(yàn)系統(tǒng)之間又通過管路、油路、線纜、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。

　　試驗(yàn)臺設(shè)計具有先進(jìn)性、安全性、美觀性和實(shí)用性，能夠適應(yīng)長期、安全、穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行的使用要求。符合國家節(jié)能和環(huán)保要求。有良好的用戶界面，操作和監(jiān)督管理簡單、直觀，設(shè)備使用、操作、維護(hù)方便。試驗(yàn)臺詳細(xì)設(shè)計方案經(jīng)多輪市場調(diào)研和性能評估，試驗(yàn)臺各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足技術(shù)要求。

　　通過該試驗(yàn)臺建設(shè)及試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足了產(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.