電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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摘要：為適應(yīng)某型飛機(jī)起落架終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)(簡(jiǎn)稱電門機(jī)構(gòu))轉(zhuǎn)動(dòng)力矩自動(dòng)化測(cè)試需求，論文在對(duì)電門機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)功能、接口定義進(jìn)行簡(jiǎn)要分析基礎(chǔ)上，結(jié)合電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩性能指標(biāo)的測(cè)試需求分析，設(shè)計(jì)一種電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，以滿足電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩檢查時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、力矩值實(shí)時(shí)顯示以及自動(dòng)捕捉最大力矩值的測(cè)試要求，提高電門機(jī)構(gòu)測(cè)試效率和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該測(cè)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(jī)構(gòu)測(cè)試修理中。

關(guān)鍵詞：起落架；電門；轉(zhuǎn)動(dòng)力矩

終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)主要用于某型飛機(jī)起落架收放控制系統(tǒng)和指示系統(tǒng)，同時(shí)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)控制、飛參、屏幕告警、電傳操縱、綜合駕駛導(dǎo)航、機(jī)外照明等各飛機(jī)子系統(tǒng)，電門機(jī)構(gòu)發(fā)生故障后會(huì)造成起落架無(wú)法正常收放以及各相關(guān)飛機(jī)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(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩測(cè)試是產(chǎn)品重要性能參數(shù)之一，準(zhǔn)確、可靠測(cè)量該項(xiàng)性能指標(biāo)至關(guān)重要。本文在對(duì)電門機(jī)構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能、接口定義、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩性能指標(biāo)等測(cè)試需求分析研究基礎(chǔ)上，提出一種飛機(jī)起落架終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的自動(dòng)測(cè)試方法。通過(guò)設(shè)計(jì)研制一套自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，滿足電門機(jī)構(gòu)產(chǎn)品轉(zhuǎn)動(dòng)力矩檢查時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、力矩值實(shí)時(shí)顯示以及自動(dòng)捕捉最大力矩值的測(cè)試要求，提高電門機(jī)構(gòu)產(chǎn)品測(cè)試效率和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩測(cè)試準(zhǔn)確性。

1系統(tǒng)測(cè)試需求分析

產(chǎn)品工作時(shí)，通過(guò)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，帶動(dòng)終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，從而實(shí)現(xiàn)電門機(jī)構(gòu)內(nèi)部微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。電門機(jī)構(gòu)外形如圖1所示。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)需要滿足以下技術(shù)指標(biāo)要求：第一，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)需滿足1r/min的轉(zhuǎn)速條件；第二，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)需具備正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)測(cè)試能力；第三，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)需要滿足0.01N•m測(cè)試精度要求；第四，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)需滿足轉(zhuǎn)動(dòng)力矩值實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)捕捉并記錄最大力矩值的要求。

2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

測(cè)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(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)伺服電機(jī)的工作帶動(dòng)終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。高精度傳感器負(fù)責(zé)采集微扭矩信號(hào)，經(jīng)A/D電路轉(zhuǎn)換后，將該扭矩信號(hào)送至PLC主控中心進(jìn)行顯示和記錄。伺服電機(jī)將旋轉(zhuǎn)動(dòng)作通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)扭矩傳感器旋轉(zhuǎn)，扭矩傳感器的另一端通過(guò)連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)。測(cè)試時(shí)，電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的扭矩大小就會(huì)通過(guò)扭力傳感器獲得，然后以對(duì)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(duì)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(shí)時(shí)扭矩值也可以通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)。轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)（旋轉(zhuǎn)角度）可以由伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器直接傳輸給PLC，PLC根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度和對(duì)應(yīng)的扭矩變化的分析處理，來(lái)完成旋轉(zhuǎn)力矩項(xiàng)目的檢測(cè)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)、判斷結(jié)果等通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)。

2.2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)電路原理設(shè)計(jì)見圖3。系統(tǒng)電氣原理介紹：驅(qū)動(dòng)器和PLC控制平臺(tái)通過(guò)485串口進(jìn)行通訊，中間通過(guò)485光隔離，防止外部額外高電壓被引入控制平臺(tái)使設(shè)備損壞，扭矩傳感器輸出扭矩為頻率值，為了方便測(cè)量和提高測(cè)試的實(shí)時(shí)性，將該頻率值通過(guò)頻壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成和扭矩對(duì)應(yīng)的電壓值，然后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由PLC控制平臺(tái)讀取。人機(jī)界面和PLC控制平臺(tái)之間通過(guò)422通訊，通過(guò)雙向互動(dòng)，將相關(guān)控制信號(hào)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(jì)

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括人機(jī)界面軟件和PLC控制軟件。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)串口和控制平臺(tái)進(jìn)行通訊，人機(jī)界面軟件集成了伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、轉(zhuǎn)速設(shè)置、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止、扭矩測(cè)試數(shù)據(jù)顯示等功能，人機(jī)界面軟件可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的實(shí)際需要進(jìn)行更改，盡可能地滿足現(xiàn)場(chǎng)操作人員的使用要求和習(xí)慣。PLC控制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、伺服電機(jī)控制、測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算和轉(zhuǎn)換、測(cè)試結(jié)果輸出等功能。該設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)以自動(dòng)化、智能化為特點(diǎn)，盡可能地簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程，減少測(cè)試工作量，利于測(cè)試人員對(duì)被測(cè)件快速精準(zhǔn)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)定速測(cè)試流程如圖4所示。

4系統(tǒng)使用驗(yàn)證

4.1系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境

測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境如圖5所示。系統(tǒng)外接電源為220V、50Hz，測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩范圍為不大于1.5N•m，力矩?cái)?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(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、實(shí)時(shí)顯示并自動(dòng)捕捉最大力矩值的測(cè)試需求。

4.2測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果

為驗(yàn)證自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)檢查終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩值的準(zhǔn)確性和可靠性，使用了被測(cè)件1和被測(cè)件2兩件產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。設(shè)定轉(zhuǎn)速1r/min，通過(guò)對(duì)常溫、低溫、高溫條件下轉(zhuǎn)動(dòng)力矩值的測(cè)試檢查，驗(yàn)證結(jié)果均符合要求，具體測(cè)試情況見表1。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某型飛機(jī)起落架終點(diǎn)位置電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩自動(dòng)測(cè)試方法的研究，設(shè)計(jì)研制一臺(tái)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，滿足了電門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩檢查時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向、力矩值實(shí)時(shí)顯示以及自動(dòng)捕捉最大力矩值的測(cè)試要求。最后經(jīng)過(guò)使用驗(yàn)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(jī)構(gòu)的測(cè)試中。

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[2]李保，王長(zhǎng)華，倪森祥．基于伺服電機(jī)轉(zhuǎn)矩模式的動(dòng)態(tài)力矩測(cè)試系統(tǒng)[J]．機(jī)電工程第26卷第8期，2009.

作者：陳林 李煒 葉成世 單位：國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠