電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩測試系統(tǒng)設(shè)計研究

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摘要：為適應(yīng)某型飛機起落架終點位置電門機構(gòu)(簡稱電門機構(gòu))轉(zhuǎn)動力矩自動化測試需求，論文在對電門機構(gòu)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)功能、接口定義進(jìn)行簡要分析基礎(chǔ)上，結(jié)合電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩性能指標(biāo)的測試需求分析，設(shè)計一種電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩自動測試系統(tǒng)，以滿足電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩檢查時對轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、力矩值實時顯示以及自動捕捉最大力矩值的測試要求，提高電門機構(gòu)測試效率和準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明，該測試系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，目前該系統(tǒng)已應(yīng)用于該電門機構(gòu)測試修理中。

關(guān)鍵詞：起落架；電門；轉(zhuǎn)動力矩

終點位置電門機構(gòu)主要用于某型飛機起落架收放控制系統(tǒng)和指示系統(tǒng)，同時涉及發(fā)動機狀態(tài)控制、飛參、屏幕告警、電傳操縱、綜合駕駛導(dǎo)航、機外照明等各飛機子系統(tǒng)，電門機構(gòu)發(fā)生故障后會造成起落架無法正常收放以及各相關(guān)飛機系統(tǒng)不能正常工作，并可能引發(fā)飛行事故征候。其中，電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩測試是產(chǎn)品重要性能參數(shù)之一，準(zhǔn)確、可靠測量該項性能指標(biāo)至關(guān)重要。本文在對電門機構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能、接口定義、轉(zhuǎn)動力矩性能指標(biāo)等測試需求分析研究基礎(chǔ)上，提出一種飛機起落架終點位置電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩的自動測試方法。通過設(shè)計研制一套自動化測試系統(tǒng)，滿足電門機構(gòu)產(chǎn)品轉(zhuǎn)動力矩檢查時對轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、力矩值實時顯示以及自動捕捉最大力矩值的測試要求，提高電門機構(gòu)產(chǎn)品測試效率和轉(zhuǎn)動力矩測試準(zhǔn)確性。

1系統(tǒng)測試需求分析

產(chǎn)品工作時，通過連接轉(zhuǎn)動軸，帶動終點位置電門機構(gòu)內(nèi)部傳動機構(gòu)工作，從而實現(xiàn)電門機構(gòu)內(nèi)部微動開關(guān)觸點狀態(tài)轉(zhuǎn)換。電門機構(gòu)外形如圖1所示。自動測試系統(tǒng)需要滿足以下技術(shù)指標(biāo)要求：第一，自動測試系統(tǒng)需滿足1r/min的轉(zhuǎn)速條件；第二，自動測試系統(tǒng)需具備正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)測試能力；第三，自動測試系統(tǒng)需要滿足0.01N•m測試精度要求；第四，自動測試系統(tǒng)需滿足轉(zhuǎn)動力矩值實時顯示、自動捕捉并記錄最大力矩值的要求。

2系統(tǒng)電路設(shè)計

2.1系統(tǒng)原理設(shè)計

測試系統(tǒng)工作原理見圖2。該系統(tǒng)采用PLC為主控中心，由PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行指令控制和信息采集，控制指令送至伺服驅(qū)動系統(tǒng)，通過伺服電機的工作帶動終點位置電門機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。高精度傳感器負(fù)責(zé)采集微扭矩信號，經(jīng)A/D電路轉(zhuǎn)換后，將該扭矩信號送至PLC主控中心進(jìn)行顯示和記錄。伺服電機將旋轉(zhuǎn)動作通過傳動軸帶動扭矩傳感器旋轉(zhuǎn)，扭矩傳感器的另一端通過連接機構(gòu)帶動產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)。測試時，電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的扭矩大小就會通過扭力傳感器獲得，然后以對應(yīng)的模擬電流（或電壓值）傳輸給A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊再將模擬電流（或電壓值）轉(zhuǎn)換成對應(yīng)數(shù)字扭矩值，該扭矩值可以提供給PLC的中央處理器CPU進(jìn)行分析處理，實時扭矩值也可以通過觸摸屏顯示出來。轉(zhuǎn)動圈數(shù)（旋轉(zhuǎn)角度）可以由伺服電機的旋轉(zhuǎn)編碼器直接傳輸給PLC，PLC根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度和對應(yīng)的扭矩變化的分析處理，來完成旋轉(zhuǎn)力矩項目的檢測，并將檢測數(shù)據(jù)、判斷結(jié)果等通過觸摸屏顯示出來。

2.2系統(tǒng)電路設(shè)計

測試系統(tǒng)電路原理設(shè)計見圖3。系統(tǒng)電氣原理介紹：驅(qū)動器和PLC控制平臺通過485串口進(jìn)行通訊，中間通過485光隔離，防止外部額外高電壓被引入控制平臺使設(shè)備損壞，扭矩傳感器輸出扭矩為頻率值，為了方便測量和提高測試的實時性，將該頻率值通過頻壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成和扭矩對應(yīng)的電壓值，然后經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由PLC控制平臺讀取。人機界面和PLC控制平臺之間通過422通訊，通過雙向互動，將相關(guān)控制信號向PLC傳輸，讀取PLC相關(guān)數(shù)據(jù)單元值進(jìn)行顯示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

自動測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括人機界面軟件和PLC控制軟件。自動測試系統(tǒng)的伺服電機驅(qū)動器通過串口和控制平臺進(jìn)行通訊，人機界面軟件集成了伺服電機的正反轉(zhuǎn)控制、轉(zhuǎn)速設(shè)置、運轉(zhuǎn)、停止、扭矩測試數(shù)據(jù)顯示等功能，人機界面軟件可根據(jù)現(xiàn)場測試的實際需要進(jìn)行更改，盡可能地滿足現(xiàn)場操作人員的使用要求和習(xí)慣。PLC控制軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、伺服電機控制、測試數(shù)據(jù)計算和轉(zhuǎn)換、測試結(jié)果輸出等功能。該設(shè)備的軟件設(shè)計以自動化、智能化為特點，盡可能地簡化測試過程，減少測試工作量，利于測試人員對被測件快速精準(zhǔn)測試。測試系統(tǒng)定速測試流程如圖4所示。

4系統(tǒng)使用驗證

4.1系統(tǒng)測試環(huán)境

測試系統(tǒng)環(huán)境如圖5所示。系統(tǒng)外接電源為220V、50Hz，測試系統(tǒng)測量的轉(zhuǎn)動力矩范圍為不大于1.5N•m，力矩數(shù)顯精度為0.01N•m，轉(zhuǎn)速設(shè)定范圍為（0～5）r/min，達(dá)到了順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)、實時顯示并自動捕捉最大力矩值的測試需求。

4.2測試驗證結(jié)果

為驗證自動測試系統(tǒng)檢查終點位置電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩值的準(zhǔn)確性和可靠性，使用了被測件1和被測件2兩件產(chǎn)品進(jìn)行測試驗證。設(shè)定轉(zhuǎn)速1r/min，通過對常溫、低溫、高溫條件下轉(zhuǎn)動力矩值的測試檢查，驗證結(jié)果均符合要求，具體測試情況見表1。

5結(jié)語

通過對某型飛機起落架終點位置電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩自動測試方法的研究，設(shè)計研制一臺自動化測試系統(tǒng)，滿足了電門機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩檢查時對轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、力矩值實時顯示以及自動捕捉最大力矩值的測試要求。最后經(jīng)過使用驗證，證明了該系統(tǒng)可完成以上工作。目前，該系統(tǒng)已應(yīng)用于電門機構(gòu)的測試中。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李保，王長華，倪森祥．基于伺服電機轉(zhuǎn)矩模式的動態(tài)力矩測試系統(tǒng)[J]．機電工程第26卷第8期，2009.

作者：陳林 李煒 葉成世 單位：國營蕪湖機械廠