基本信息
- 项目名称：
- 安全活门组件装配检测装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品设计了一款基于机电智能控制系统的小型便携式安全活门组件装配检测装置。颠覆了传统基于液压系统的测试方法，实现军用飞机上微压差安全活门打开压力、活门开度及工作温度的精确测量。具有精度高、体积小、结构简单、人机交互性及便携性好等优点。针对不同型号安全活门，经过匹配的工装设计后，可把本装置的装配检测技术广泛应用到航天、船舶、汽车等其它军用、民用领域。
- 详细介绍：
- 针对目前国内基于液压系统的安全活门组件装配检测装置存在测量精度低及可靠性差、结构复杂、体积大，成本高等问题，本作品设计了一款基于机电智能控制系统的小型便携式安全活门组件装配检测装置。本装置采用卸荷技术，消除了外力对活门打开压力测量精度的影响；采用快速装卸技术，使得活门装配检测效率大大提高；采用重复定位精度保证技术、自检及自校准技术，较大提高装置的智能性与可靠性；采用灵巧高精度的结构设计提高安全活门装配检测的精度。实现了对军用飞机微压差安全活门打开压力、活门开度及工作温度的精确测量，并具有抗干扰能力强，人机交互性好、体积小，操作简洁，便携性好等优点，能满足安全活门在生产检测、产品大修、外场检修等各个环节对安全活门装配检测的需求。解决了目前国内基于复杂液压系统的安全活门检测装配装置测量精度及效率低、结构复杂、体积大、成本高、通用性差等问题，突破了国外对我国军用飞机安全活门装配检测技术的严格封锁，提高了国内安全活门组件的装配检测水平，解决我国航空事业长足发展的“瓶颈”，具有十分重大的意义。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的： 针对军用飞机上微压差安全活门，首次提出并研制了一款新型的基于机电智能控制的安全活门装配检测装置，具有精度高、结构小巧、造价低、便携性好及通用性强等优点，使国内安全活门组件的装配检测技术突破国外技术封锁，达到国际领先水平。 基本思路： 通过设计一套高精度的小型便携式安全活门装配检测控制操作台和一台活门组件智能测试仪，实现对安全活门打开压力、活门开度及工作温度的精确测量，自行设计的安全活门上位机数据处理软件可实现对活门组件装配及检测工作的在线检测与通信，生成实时测试报告等。 创新点： 1）装置结构简单、灵巧、便携性好：样机总体重量约为20kg，尺寸为400*300*100mm，相比传统测试设备节约面积达70%~90%，良好实现便携。 2）测试精度和可靠性高：国内传统测试装置的活门检测精度为10%~20%，而本装置的压力精度为2.5%，开度精度为1%，温度精度为0.1%。 3）通用性强：通过匹配的工装设计，可实现对不同类型的安全活门进行开度、压力及温度的精确测试。 关键技术： 1）小信号提取与检测技术； 2）自检自校准技术； 3）重复定位精度保证技术； 4）卸荷及快速装卸技术； 5）精密恒流源发生技术。 样机指标： 1）打开压力范围0.028~0.035MPa，精度为0.001MPa； 2）活门开度范围4~4.5mm，精度为0.05mm； 3）工作温度范围0~100ºC，精度为0.1 ºC。
科学性、先进性
- 目前，国内安全活门组件装配检测装置均是基于液压系统的装配检测装置，其液压系统一般利用液压泵、各种控制阀、压力计等工具测量安全活门的打开压力，但只是定性测量，而非定量测量。传统试验设备造价较高（价格几万至几百万元），占地面积大（几平方米至几十平方米），精度较低（一般为10%~20%），通用性差。 本作品首次提出了以微压差安全活门为研究对象，以机电一体化技术理论为基础，采用轻便、模块化的结构设计，使装置具有良好的便携性与通用性；采用重复定位精度保证技术、自检及自校准技术，较大提高装置测试精度及可靠性；采用快速装卸技术，使得活门装配检测效率大大提高。实现了对安全活门打开压力、活门开度及工作温度的精确测量。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年6月14日在陕西省举行的第八届西安“高新杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利技术转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸、磁盘、现场演示、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 安全活门在飞机发动机燃油伺服控制装置、引气装置、空调系统、增压控制系统、APU辅助动力装置中有着广泛的应用。据调查报告显示，每年大约有上千万只安全活门报废，特别是每年都有大量的民用飞机、军用飞机、船舶、汽车使用的关键型号安全活门需要返厂定期检修或维修。而目前国内基于液压系统的安全活门检测设备存在效率低、结构复杂、操作工艺繁多、成本高等缺点，远远不能满足需求，严重制约了我国航空、航天、航海等领域的快速发展。本作品为基于机电智能控制的安全活门装配检测装置，通过采用小信号提取处理技术、重复定位精度保证技术、自检及校准技术、稳定的控制算法设计等，实现了对安全活门打开压力、活门开度及工作温度的精确测量。装置具有测试精度高，成本低，便携性好，操作方便等优点。而且针对不同型号安全活门，经过匹配的工装设计后，可以把本装置的装配检测技术推广到航天、船舶、汽车等其它军用、民用领域。据调查，国内暂无同类测试装置，社会需求量大，市场应用前景非常广阔。
同类课题研究水平概述
- 由于我国的航空事业起步较晚，技术较为薄弱，对安全活门的装配检测技术研究处于刚起步状态，国外对我国军用飞机上的安全活门装配检测技术也一直严格封锁，对国外先进技术的引进学习机会也十分少。通过对国内多家安全活门生产装配厂和军用飞机大修厂进行调研，发现国内军用飞机上的安全活门的装配和检测仍采用传统基于液压系统的测试装置。传统装置存在体积大，功耗大，精度低，生产成本高，检修困难等问题，严重制约了活门生产厂家的效益，也在一定程度上制约了检修活门组件能力的提高。尤其随着我国航空事业快速发展，安全活门的精度指标要求更高，而目前传统基于液压系统的测试装置已不能满足要求。 相比之下，美国、德国、俄罗斯航空事业发展较早，技术成熟。普遍采用基于复杂液压控制系统的安全活门测试设备，但因体积较大，便携性差，不利于外场检测；且大多为专用检测设备，通用性差，不便于推广。因此，国外航空强国不断的采用新的检测方法，提高活门装配及检测精度，且更加注重产品的通用性及实用性。 安全活门的装配检测技术从早期的人工装配检测，逐步发展到简易的液压测试台。目前国内外普遍采用的是基于复杂液压控制的安全活门测试系统，而基于机电智能控制的安全活门测试系统成为发展趋势。 本小组主要针对军用飞机上微压差安全活门，提出了一款新型的基于机电智能控制的安全活门装配检测方案，使其具有控制技术先进、结构小巧、精度高、造价低、操作方便以及便携性好等优点，对于改变当前现状十分迫切。
