CN118794698A - 一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于滑油系统试验领域，为一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统，包括单级滑油泵、滑油箱、系统管路、过载模拟试验台和软管；通过控制电机转速来调节单级滑油泵的供油量，并通过流量计进行监测，在本试验系统中可模拟出发动机润滑系统中的滑油循环量工况。通过可调节电控阀，调整试验系统中第一滑油压力P1，模拟发动机润滑系统中滑油的滑油压力。通过滑油加温器，调整试验系统中滑油温度T1，模拟发动机润滑系统中滑油温度。通过调整滑油箱姿态，模拟了滑油箱纵向、横向过载工况及油液在滑油箱内的晃动。模拟了滑油箱油液循环工作状态，进一步接近实际工况，验证油液晃动情况下的滑油箱功能性能。

Description

一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统和方法

技术领域

本申请属于滑油系统试验领域，特别涉及一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统和方法。

背景技术

目前航空发动机滑油系统的系统级和部件级试验能力相对较弱，对航空发动机系统级工况的认知及模拟能力存在严重不足，导致滑油箱等核心部件的试验验证以静态工况为主，与装配在飞机上的实际工况存在较大差异，导致装配整机后在试验中暴露故障或问题。

例如，当滑油箱装配在飞机上后，飞行过程中会随飞机共同受到纵向、横向过载，在过载条件下箱体内的滑油油液会产生特定晃动，进而影响滑油箱的供、回油性能，如图1所示。同时，油液晃动下的滑油箱供、回油性能，需要在滑油流动的情况下才能够通过试验有效验证。

目前在滑油箱常规试验器上，难以模拟纵向和横向的过载，且不具备滑油流动的试验工况，所以目前滑油箱相关性能试验，只能是在没有滑油流动条件下，通过改变滑油箱姿态来进行静态试验验证，见下图2a和图2b所示，该方法无法模拟出上述实际使用工况。

因此，急需一种试验装置及系统，能够真实有效的模拟滑油箱在飞机飞行中过载、滑油流动等工作工况，在部件试验系统中实现滑油箱的考核与验证。

发明内容

本申请的目的是提供了一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统和方法，以解决现有的模拟滑油箱难以模拟过载和滑油流动等工况的问题。

本申请的技术方案是：一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统，包括单级滑油泵、滑油箱、系统管路、过载模拟试验台和软管；所述系统管路连接于单级滑油泵与滑油箱之间，所述滑油箱的下方设置有过载模拟试验台，所述过载模拟试验台能够带动滑油箱倾斜；所述滑油箱的上方连接大气，其侧壁上设置有观察窗；所述软管共有两组并分别连接于滑油箱的进出口端，所述软管的外侧与系统管路相连，所述系统管路上设有对滑油进行监测的监测元件。

优选地，所述监测元件包括流量计、油压电控阀、温度压力测试传感器和油气状态观察管路；所述流量计用于采集系统管路内滑油的流量，所述油压电控阀用于采集系统管路内滑油的油压；所述温度压力测试传感器共有多组并分别分布于系统管路的不同位置，用于采集不同位置处滑油的温度和压力；所述油气状态观察管路靠近滑油箱的出口设置，用于观察滑油的油气状态。

优选地，在系统管路上还设置有滑油加温器，所述滑油加温器设于系统管路中的回油管路上，用于调节发动机回油温度值。

优选地，所述单级滑油泵由电机驱动，单级滑油泵将滑油箱内的滑油打出至系统管路，经循环后回到滑油箱，形成油液动态循环。

作为一种具体实施方式，一种模拟过载工况下的滑油箱试验方法，包括：

步骤1，在滑油箱内注入滑油，直至达到发动机正常使用油量；

步骤2，启动电机，通过电机转速调节单级滑油泵转速，直至流量计Q1达到发动机设计流量值；

步骤3，开启滑油加温器，调节滑油温度T1，直至达到发动机回油温度值T1；

步骤4，调节油压电控阀，直至第一滑油压力P1达到发动机供油压力；

步骤5，保持当前状态2分钟，记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1；其中P2为系统管路在滑油箱进口处的滑油压力；

步骤6，调整过载模拟试验台的角度α及时间t；

步骤7，保持当前状态10分钟，通过油气状态观察管路观察系统管路中的油气状态，并记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1的波动量；

步骤8，再次调节电机转速、滑油加温器和油压电控阀，使得直至流量计监测流量、发动机回油温度值和发动机供油压力达到横向过载状态的参数要求，保持2分钟；

步骤9，调整过载模拟试验台的过载角度β及时间t，通过油气状态观察管路再次观察系统管路中的油气状态，并再次记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1的波动量。

优选地，所述角度α的计算公式：

α＝arcsin(X/g)

式中，g为重力加速度，X≤9.8。

本申请的模拟过载工况下的滑油箱试验系统，整体优点如下：

1)通过调整滑油箱姿态，模拟了滑油箱纵向、横向过载工况及油液在滑油箱内的晃动。

2)模拟了滑油箱油液循环工作状态，进一步接近实际工况，验证油液晃动情况下的滑油箱功能性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为背景技术中飞机纵向过载条件下的滑油箱工作状态示意图；

图2a为背景技术中滑油箱未试验时的整体图；图2b为背景技术中滑油箱试验状态示意图；

图3为本申请试验系统整体图；

图4为本申请试验系统未试验时的整体图；

图5为本申请试验系统模拟过载工况后的状态示意图。

1、单级滑油泵；2、滑油箱；3、系统管路；4、过载模拟试验台；5、软管；6、流量计；7、油压电控阀；8、温度压力测试传感器；9、油气状态观察管路；10、滑油加温器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统，如图3，包括单级滑油泵1、滑油箱2、系统管路3、过载模拟试验台4和软管5。系统管路3连接于单级滑油泵1与滑油箱2之间，滑油箱2采用真实滑油箱2，滑油箱2的下方设置有过载模拟试验台4，过载模拟试验台4能够带动滑油箱2倾斜，具体实现方式可以通过如电机与齿轮的配合来驱动，或者成品的控制台进行驱动。

滑油箱2的上方连接大气，其侧壁上设置有观察窗，能够观察滑油箱2内油液的状态和位置。

单级滑油泵1由电机驱动，单级滑油泵1将滑油箱2内的滑油打出至系统管路3，经循环后回到滑油箱2，形成油液动态循环。优选地，电机可采用步进电机。

软管5共有两组并分别连接于滑油箱2的进出口端，软管5的外侧与系统管路3相连，系统管路3上设有对滑油进行监测的监测元件。

监测元件包括流量计6、油压电控阀7、温度压力测试传感器8和油气状态观察管路9。流量计6用于采集系统管路3内滑油的流量，油压电控阀7用于采集系统管路3内滑油的油压；温度压力测试传感器8共有多组并分别分布于系统管路3的不同位置，用于采集不同位置处滑油的温度和压力；油气状态观察管路9靠近滑油箱2的出口设置，用于观察滑油的油气状态。

为了保证系统中滑油循环量与发动机实际供油流量一致，通过控制电机转速来调节单级滑油泵1的供油量，并通过流量计6进行监测，在本试验系统中可模拟出发动机润滑系统中的滑油循环量工况。通过可调节电控阀，调整试验系统中第一滑油压力P1，模拟发动机润滑系统中滑油的滑油压力。通过滑油加温器10，调整试验系统中滑油温度T1，模拟发动机润滑系统中滑油温度。

优选地，在系统管路3上还设置有滑油加温器10，滑油加温器10设于系统管路3中的回油管路上，用于调节发动机回油温度值，使滑油更接近真实温度，以更好地模拟真实工况。

作为一种具体实施方式，还包括一种模拟过载工况下的滑油箱2试验方法，根据上述设计得到的角度及时间，调整过载试验台，模拟过载工况下滑油箱2油液的晃动。

通过油气状态观察管路9，监测记录从滑油箱2供出的滑油是否存在空气，并结合供油压力、流量的波动情况综合评价滑油箱2功能性能。

结合图4-图5，具体的试验方法如下：

步骤1，在滑油箱2内注入滑油，直至达到发动机正常使用油量；

步骤2，启动电机，通过电机转速调节单级滑油泵1转速，直至流量计6Q1达到发动机设计流量值；

步骤3，开启滑油加温器10，调节滑油温度T1，直至达到发动机回油温度值T1；

步骤4，调节油压电控阀7，直至第一滑油压力P1达到发动机供油压力；

步骤5，保持当前状态2分钟，记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1；其中P2为系统管路3在滑油箱2进口处的滑油压力；

步骤6，调整过载模拟试验台4的角度α及时间t；

在滑油箱2部件试验过程中，假设模拟滑油箱2受到纵向过载Xm/s2，(X≤9.8)持续时间t秒的工作状态，其内部滑油油液的晃动状态，可通过将滑油箱2逆时针旋转角度α，并在t秒后恢复至水平状态来实现。

通过倾斜滑油箱2姿态，由重力的分量模拟滑油箱2所受的纵向过载，角度α的计算方法如下：

α＝arcsin(X/g)(X≤9.8)

式中，g为重力加速度。同理，可模拟滑油箱横向过载条件下的角度β。

步骤7，保持当前状态10分钟，通过油气状态观察管路9观察系统管路3中的油气状态，并记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1的波动量。

步骤8，再次调节电机转速、滑油加温器10和油压电控阀7，使得直至流量计6监测流量、发动机回油温度值和发动机供油压力达到横向过载状态的参数要求，保持2分钟；

步骤9，调整过载模拟试验台4的过载角度β及时间t，通过油气状态观察管路9再次观察系统管路3中的油气状态，并再次记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1的波动量。

通过上述设计，本申请的整体优点如下：

1)通过调整滑油箱姿态，模拟了滑油箱纵向、横向过载工况及油液在滑油箱内的晃动。

2)模拟了滑油箱油液循环工作状态，进一步接近实际工况，验证油液晃动情况下的滑油箱功能性能。

最后：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模拟过载工况下的滑油箱试验系统，其特征在于：包括单级滑油泵(1)、滑油箱(2)、系统管路(3)、过载模拟试验台(4)和软管(5)；所述系统管路(3)连接于单级滑油泵(1)与滑油箱(2)之间，所述滑油箱(2)的下方设置有过载模拟试验台(4)，所述过载模拟试验台(4)能够带动滑油箱(2)倾斜；所述滑油箱(2)的上方连接大气，其侧壁上设置有观察窗；所述软管(5)共有两组并分别连接于滑油箱(2)的进出口端，所述软管(5)的外侧与系统管路(3)相连，所述系统管路(3)上设有对滑油进行监测的监测元件。

2.如权利要求1所述的模拟过载工况下的滑油箱试验系统，其特征在于：所述监测元件包括流量计(6)、油压电控阀(7)、温度压力测试传感器(8)和油气状态观察管路(9)；所述流量计(6)用于采集系统管路(3)内滑油的流量，所述油压电控阀(7)用于采集系统管路(3)内滑油的油压；所述温度压力测试传感器(8)共有多组并分别分布于系统管路(3)的不同位置，用于采集不同位置处滑油的温度和压力；所述油气状态观察管路(9)靠近滑油箱(2)的出口设置，用于观察滑油的油气状态。

3.如权利要求1所述的模拟过载工况下的滑油箱试验系统，其特征在于：在系统管路(3)上还设置有滑油加温器(10)，所述滑油加温器(10)设于系统管路(3)中的回油管路上，用于调节发动机回油温度值。

4.如权利要求1所述的模拟过载工况下的滑油箱试验系统，其特征在于：所述单级滑油泵(1)由电机驱动，单级滑油泵(1)将滑油箱(2)内的滑油打出至系统管路(3)，经循环后回到滑油箱(2)，形成油液动态循环。

5.一种模拟过载工况下的滑油箱试验方法，采用如权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，包括：

步骤1，在滑油箱(2)内注入滑油，直至达到发动机正常使用油量；

步骤2，启动电机，通过电机转速调节单级滑油泵(1)转速，直至流量计(6)Q1达到发动机设计流量值；

步骤3，开启滑油加温器(10)，调节滑油温度T1，直至达到发动机回油温度值T1；

步骤4，调节油压电控阀(7)，直至第一滑油压力P1达到发动机供油压力；

步骤5，保持当前状态2分钟，记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1；其中P2为系统管路(3)在滑油箱(2)进口处的滑油压力；

步骤6，调整过载模拟试验台(4)的角度α及时间t；

步骤7，保持当前状态10分钟，通过油气状态观察管路(9)观察系统管路(3)中的油气状态，并记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1的波动量；

步骤8，再次调节电机转速、滑油加温器(10)和油压电控阀(7)，使得直至流量计(6)监测流量、发动机回油温度值和发动机供油压力达到横向过载状态的参数要求，保持2分钟；

步骤9，调整过载模拟试验台(4)的过载角度β及时间t，通过油气状态观察管路(9)再次观察系统管路(3)中的油气状态，并再次记录第一滑油压力P1、P2及滑油流量Q1的波动量。

6.如权利要求5所述的模拟过载工况下的滑油箱试验方法，其特征在于：所述角度α的计算公式：

α＝arcsin(X/g)

式中，g为重力加速度，X≤9.8。