一种用于防止伺服作动筒正反向加载过载装置及方法
【专利摘要】本发明属于飞机地面试验技术，具体涉及一种用于防止飞机地面试验中伺服作动筒正反向加载过载装置及方法。本发明防止加载过载装置包括力传感器、作动筒缸体、传感器反馈线路、指令控制器、伺服阀、有杆腔溢流阀、有杆腔单向阀、无杆腔溢流阀和无杆腔单向阀。当试验中需要施加压载时，指令控制器发出相应载荷的命令，伺服阀阀芯动作，使伺服阀右工位进入工作状态，高压油进入液压缸无杆腔推动活塞实现压载；当试验中需要施加拉载时，同样由指令控制器发出相应载荷命令，使伺服阀左工位进入工作状态，油液进入有杆腔实现拉载。本发明有效防止飞机地面试验伺服作动筒正反向加载过载，保护试验件的安全，提高试验质量，提升现有技术的试验技术水平。
【专利说明】一种用于防止伺服作动筒正反向加载过载装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于飞机地面试验技术，具体涉及一种用于防止飞机地面试验中伺服作动 筒正反向加载过载装置及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国航空工业得到了空前的发展，在飞行器设计的过程中，使用地面加 载试验进行飞行载荷仿真是必经的项目。伺服作动筒作为试验过程中的主要执行机构，承 担着完成对飞机结构自由度限制，载荷加载等任务。
[0003] 图1为现有加载伺服作动筒的控制及液压系统原理图。该加载装置主要由控制指 令4、伺服阀5、液压缸体2、力传感器1和反馈线路3组成。其中，控制指令4根据所需加载 的载荷值给定，力传感器1通过反馈线路3完成对伺服阀5的闭环控制。但是在某些异常 情况下，比如指令参数输入错误、传感器反馈异常或传感器线路故障就可能会造成施加在 结构上的载荷值会远远超出所需要的载荷值，从而造成试验件的损坏。
[0004] 到目前为止，还没有一种防止在飞机地面试验中的伺服作动筒加载过载的液压装 置，而这种可靠的机械保护装置可在异常情况下（控制参数输入错误、传感器反馈错误或 传感器线路故障）最大限度保证试验件不会因作动筒的过载而损坏造成不可挽回的损失。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：本发明是针对上述现有技术存在的不足而设计提供的一种防止 过载的装置，其目的是防止地面试验过程中的伺服作动筒由于异常情况而造成的过载，从 而保证试验件的安全，提高试验质量。
[0006] 另外，本发明还提供一种用于防止飞机地面试验中伺服作动筒正反向加载过载方 法。
[0007] 本发明的技术方案是：一种防止伺服作动筒正反向加载过载装置，其包括力传感 器、作动筒缸体、传感器反馈线路、指令控制器、伺服阀、有杆腔溢流阀、有杆腔单向阀、无杆 腔溢流阀和无杆腔单向阀，其中，所述力传感器设置在作动筒缸体一侧，与作动筒输出端连 接，所述作动筒缸体的进油管路和回油管路与伺服阀连接，且进油管路和回油管路之间并 联有杆腔溢流阀和无杆腔溢流阀，所述有杆腔溢流阀串联有杆腔单向阀，有杆腔溢流阀的P 口与有杆腔连接，T 口和无杆腔连接，所述无杆腔溢流阀串联有无杆腔单向阀，无杆腔溢流 阀的P 口和无杆腔连接，T 口和有杆腔连接，另外，力传感器经传感器反馈线路分别连接伺 服阀和指令控制器。
[0008] -种防止伺服作动筒正反向加载过载的方法，当试验中需要施加压载时，指令控 制器发出相应载荷的命令，伺服阀阀芯动作，使伺服阀右工位进入工作状态，高压油进入液 压缸无杆腔推动活塞实现压载；当试验中需要施加拉载时，同样由指令控制器发出相应载 荷命令，使伺服阀左工位进入工作状态，油液进入有杆腔实现拉载。
[0009] 所述的防止飞机地面试验伺服作动筒正反向加载过载的方法，其包括如下步骤：
[0010] 步骤一：根据伺服作动筒的吨位和所需加载的载荷值和确定所需要的溢流阀的压 力流量值，进而确定溢流阀和单向阀的型号；
[0011] 步骤二：安装并调试防止飞机地面试验伺服作动筒正反向加载过载装置，把有杆 腔溢流阀、有杆腔单向阀、无杆腔溢流阀和无杆腔单向阀安装在作动筒缸体的进油管路和 回油管路之间，其中，杆腔溢流阀与有杆腔单向阀串联，有杆腔溢流阀的P 口与有杆腔连 接，T 口和无杆腔连接，所述无杆腔溢流阀与有无杆腔单向阀串联，无杆腔溢流阀的P 口和 无杆腔连接，T 口和有杆腔连接；
[0012] 步骤三：设置溢流阀的溢流压力
[0013] 当出现某些异常或故障时，在试验前根据需要加载的载荷值来分别确定有杆腔溢 流阀和无杆腔溢流阀的溢流压力；
[0014] 步骤四：设置溢流阀的溢流压力参数来防止伺服作动筒在飞机地面试验时过载
[0015] 当出现某种故障而导致无杆腔的压力持续增加超过无杆腔溢流阀的设置压力时， 无杆腔溢流阀打开使无杆腔泄压，油液则经无杆腔溢流阀和无杆腔单向阀与有杆腔连通， 当压力降到所设置压力时无杆腔溢流阀关闭，从而实现防止在试验中伺服作动筒压载过载 的目的；
[0016] 当出现某种故障而导致有杆腔的压力持续增加超过有杆腔溢流阀的设置压力时， 有杆腔溢流阀打开使有杆腔泄压，油液则从有杆腔溢流阀和有杆腔单向阀与无杆腔连通， 当压力降到所设置压力时有杆腔溢流阀关闭，从而实现防止在试验中伺服作动筒拉载过载 的目的。
[0017] 步骤三设置溢流阀的溢流压力的具体过程如下：
[0018] 步骤1 :根据试验工况，确定在加载周期内的最大压载F1和最大拉载F2 ;
[0019] 步骤2 :试验加载点所用的伺服作动筒是已知的，从而知道该点作动筒筒体的内 径、活塞及活塞杆直径，进而知道筒体的活塞面积S1，活塞杆横截面积S2 ;
[0020] 步骤3 :防止压载过载的溢流阀7的溢流压力设置由公式
[0021] FiZPfSfPWSrSj ⑴
[0022] 其中
[0023] F1为试验加载的最大压载载荷值，S1为活塞横截面积，S2为活塞杆横截面积，P2 为施加压载时有杆腔的回油被压，为2_3MPa，
[0024] 则当施加的压载达到最大值F1时，无杆腔的压力为：
【权利要求】
1. 一种防止伺服作动筒正反向加载过载装置，其特征在于，包括力传感器（1)、作动筒 缸体（2)、传感器反馈线路（3)、指令控制器（4)、伺服阀（5)、有杆腔溢流阀（6)、有杆腔单向 阀（7)、无杆腔溢流阀（8)和无杆腔单向阀（9)，其中，所述力传感器设置在作动筒缸体（3) 一侧，与作动筒输出端连接，所述作动筒缸体（3)的进油管路和回油管路与伺服阀连接，且 进油管路和回油管路之间并联有杆腔溢流阀（6)和无杆腔溢流阀（9)，所述有杆腔溢流阀 (6)串联有杆腔单向阀（7)，有杆腔溢流阀￠)的P 口与有杆腔连接，T 口和无杆腔连接，所 述无杆腔溢流阀（9)串联有无杆腔单向阀（8)，无杆腔溢流阀（9)的P 口和无杆腔连接，T 口和有杆腔连接，另外，力传感器（1)经传感器反馈线路（3)分别连接指令控制器（4)和伺 服阀（5)。
2. -种防止伺服作动筒正反向加载过载的方法，其特征在于，当试验中需要施加压载 时，指令控制器发出相应载荷的命令，伺服阀阀芯动作，使伺服阀右工位进入工作状态，高 压油进入液压缸无杆腔推动活塞实现压载；当试验中需要施加拉载时，同样由指令控制器 发出相应载荷命令，使伺服阀左工位进入工作状态，油液进入有杆腔实现拉载。
3. 根据权利要求2所述的防止伺服作动筒正反向加载过载的方法，其特征在于，包括 如下步骤： 步骤一：根据伺服作动筒的吨位和所需加载的载荷值和确定所需要的溢流阀的压力流 量值，进而确定溢流阀和单向阀的型号； 步骤二：安装并调试防止飞机地面试验伺服作动筒正反向加载过载装置，把有杆腔溢 流阀￠)、有杆腔单向阀（7)、无杆腔溢流阀（8)和无杆腔单向阀（9)安装在作动筒缸体（3) 的进油管路和回油管路之间，其中，杆腔溢流阀（6)与有杆腔单向阀（7)串联，有杆腔溢流 阀（6)的P 口与有杆腔连接，T 口和无杆腔连接，所述无杆腔溢流阀（9)与有无杆腔单向阀 (8)串联，无杆腔溢流阀（9)的P 口和无杆腔连接，T 口和有杆腔连接； 步骤三：设置溢流阀的溢流压力 当出现某些异常或故障时，在试验前根据需要加载的载荷值来分别确定有杆腔溢流阀 (6)和无杆腔溢流阀（9)的溢流压力； 步骤四：设置溢流阀的溢流压力参数来防止伺服作动筒在飞机地面试验时过载 当出现某种故障而导致无杆腔的压力持续增加超过无杆腔溢流阀（9)的设置压力时， 无杆腔溢流阀打开使无杆腔泄压，油液则经无杆腔溢流阀（9)和无杆腔单向阀（8)与有杆 腔连通，当压力降到所设置压力时无杆腔溢流阀关闭，从而实现防止在试验中伺服作动筒 压载过载的目的； 当出现某种故障而导致有杆腔的压力持续增加超过有杆腔溢流阀（6)的设置压力时， 有杆腔溢流阀打开使有杆腔泄压，油液则从有杆腔溢流阀（6)和有杆腔单向阀（7)与无杆 腔连通，当压力降到所设置压力时有杆腔溢流阀关闭，从而实现防止在试验中伺服作动筒 拉载过载的目的。
4. 根据权利要求3所述的防止伺服作动筒正反向加载过载的方法，其特征在于，步骤 三设置溢流阀的溢流压力的具体过程如下： 步骤1 :根据试验工况，确定在加载周期内的最大压载F1和最大拉载F2 ; 步骤2 :试验加载点所用的伺服作动筒是已知的，从而知道该点作动筒筒体的内径、活 塞及活塞杆直径，进而知道筒体的活塞面积S1，活塞杆横截面积S2 ; 步骤3 :防止压载过载的溢流阀7的溢流压力设置由公式 F! = P1*S1-P2*(S1-S2) (1) 其中 F1为试验加载的最大压载载荷值，S1为活塞横截面积，S2为活塞杆横截面积，P2为施 加压载时有杆腔的回油被压，为2-3MPa， 则当施加的压载达到最大值F1时，无杆腔的压力为：
(2) 则防止压载过载的无杆腔溢流阀（9)的溢流压力设为P7 = a*Pl 其中，a为设置安全系数，为1. 2-1. 5 ; 步骤4 :防止拉载过载的有杆腔溢流阀6的溢流压力由公式 F2 = ^(SrS^-P^S! (1) 其中 F2为试验加载的最大拉载载荷值，S1为活塞横截面积，S2为活塞杆横截面积，P1为施 加压载时有杆腔的回油被压，通常为2-3MPa，可通过试验测得； 则当施加的压载达到最大值F1时，无杆腔的压力为：
(2) 则防止拉载过载的有杆腔溢流阀（6)的溢流压力设为P6 = a*P2,其中，a为设置安全 系数，为1. 2-1. 5。
【文档编号】B64F5/00GK104047927SQ201410266000
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】张 杰, 肖迎春, 白生宝, 黄博, 刘国强 申请人:中国飞机强度研究所