电门机构转动力矩测试系统设计研究

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摘要：为适应某型飞机起落架终点位置电门机构(简称电门机构)转动力矩自动化测试需求，论文在对电门机构产品的结构功能、接口定义进行简要分析基础上，结合电门机构转动力矩性能指标的测试需求分析，设计一种电门机构转动力矩自动测试系统，以满足电门机构转动力矩检查时对转速、旋转方向、力矩值实时显示以及自动捕捉最大力矩值的测试要求，提高电门机构测试效率和准确性。实验结果表明，该测试系统性能稳定可靠，目前该系统已应用于该电门机构测试修理中。

关键词：起落架；电门；转动力矩

终点位置电门机构主要用于某型飞机起落架收放控制系统和指示系统，同时涉及发动机状态控制、飞参、屏幕告警、电传操纵、综合驾驶导航、机外照明等各飞机子系统，电门机构发生故障后会造成起落架无法正常收放以及各相关飞机系统不能正常工作，并可能引发飞行事故征候。其中，电门机构转动力矩测试是产品重要性能参数之一，准确、可靠测量该项性能指标至关重要。本文在对电门机构产品结构功能、接口定义、转动力矩性能指标等测试需求分析研究基础上，提出一种飞机起落架终点位置电门机构转动力矩的自动测试方法。通过设计研制一套自动化测试系统，满足电门机构产品转动力矩检查时对转速、旋转方向、力矩值实时显示以及自动捕捉最大力矩值的测试要求，提高电门机构产品测试效率和转动力矩测试准确性。

1系统测试需求分析

产品工作时，通过连接转动轴，带动终点位置电门机构内部传动机构工作，从而实现电门机构内部微动开关触点状态转换。电门机构外形如图1所示。自动测试系统需要满足以下技术指标要求：第一，自动测试系统需满足1r/min的转速条件；第二，自动测试系统需具备正转、反转测试能力；第三，自动测试系统需要满足0.01N•m测试精度要求；第四，自动测试系统需满足转动力矩值实时显示、自动捕捉并记录最大力矩值的要求。

2系统电路设计

2.1系统原理设计

测试系统工作原理见图2。该系统采用PLC为主控中心，由PLC控制系统进行指令控制和信息采集，控制指令送至伺服驱动系统，通过伺服电机的工作带动终点位置电门机构旋转。高精度传感器负责采集微扭矩信号，经A/D电路转换后，将该扭矩信号送至PLC主控中心进行显示和记录。伺服电机将旋转动作通过传动轴带动扭矩传感器旋转，扭矩传感器的另一端通过连接机构带动产品旋转。测试时，电门机构转动所产生的扭矩大小就会通过扭力传感器获得，然后以对应的模拟电流（或电压值）传输给A/D转换模块，A/D转换模块再将模拟电流（或电压值）转换成对应数字扭矩值，该扭矩值可以提供给PLC的中央处理器CPU进行分析处理，实时扭矩值也可以通过触摸屏显示出来。转动圈数（旋转角度）可以由伺服电机的旋转编码器直接传输给PLC，PLC根据旋转角度和对应的扭矩变化的分析处理，来完成旋转力矩项目的检测，并将检测数据、判断结果等通过触摸屏显示出来。

2.2系统电路设计

测试系统电路原理设计见图3。系统电气原理介绍：驱动器和PLC控制平台通过485串口进行通讯，中间通过485光隔离，防止外部额外高电压被引入控制平台使设备损坏，扭矩传感器输出扭矩为频率值，为了方便测量和提高测试的实时性，将该频率值通过频压转换，转换成和扭矩对应的电压值，然后经过AD转换模块转换成数字信号由PLC控制平台读取。人机界面和PLC控制平台之间通过422通讯，通过双向互动，将相关控制信号向PLC传输，读取PLC相关数据单元值进行显示。

3系统软件设计

自动测试系统的软件设计包括人机界面软件和PLC控制软件。自动测试系统的伺服电机驱动器通过串口和控制平台进行通讯，人机界面软件集成了伺服电机的正反转控制、转速设置、运转、停止、扭矩测试数据显示等功能，人机界面软件可根据现场测试的实际需要进行更改，尽可能地满足现场操作人员的使用要求和习惯。PLC控制软件实现数据采集、伺服电机控制、测试数据计算和转换、测试结果输出等功能。该设备的软件设计以自动化、智能化为特点，尽可能地简化测试过程，减少测试工作量，利于测试人员对被测件快速精准测试。测试系统定速测试流程如图4所示。

4系统使用验证

4.1系统测试环境

测试系统环境如图5所示。系统外接电源为220V、50Hz，测试系统测量的转动力矩范围为不大于1.5N•m，力矩数显精度为0.01N•m，转速设定范围为（0～5）r/min，达到了顺时针和逆时针旋转、实时显示并自动捕捉最大力矩值的测试需求。

4.2测试验证结果

为验证自动测试系统检查终点位置电门机构转动力矩值的准确性和可靠性，使用了被测件1和被测件2两件产品进行测试验证。设定转速1r/min，通过对常温、低温、高温条件下转动力矩值的测试检查，验证结果均符合要求，具体测试情况见表1。

5结语

通过对某型飞机起落架终点位置电门机构转动力矩自动测试方法的研究，设计研制一台自动化测试系统，满足了电门机构转动力矩检查时对转速、旋转方向、力矩值实时显示以及自动捕捉最大力矩值的测试要求。最后经过使用验证，证明了该系统可完成以上工作。目前，该系统已应用于电门机构的测试中。

参考文献：

[1]周建民．可编程逻辑器件与开发技术[M]．北京：人民邮电出版社，1995.

[2]李保，王长华，倪森祥．基于伺服电机转矩模式的动态力矩测试系统[J]．机电工程第26卷第8期，2009.

作者：陈林 李炜 叶成世 单位：国营芜湖机械厂