一种舱门安装气动助力装置应用浅析

张程?李磊

摘 要 飞机舱门重量较大，安装位置靠近飞机桶段偏下侧，靠人力很难安装，借助天车安装，容易磕碰飞机，而且安装孔位很难找正。为解决上述问题，设计一种移动式抓取助力装置，通过助力装置平衡掉舱门自身重量，舱门可在轻微外力作用下在有限范围内灵活移动，实现舱门快速安装。

关键词 气动;助力;舱门安装

1气动助力装置在飞机舱门安装中的应用

1.1 概况

需要设计一款辅助装置用于飞机应急门、货舱门、服务门等各种类门在安装时的提升、降低、移动和摆动功能，辅助完成舱门快速安装。

1.2 总体设计及原理分析

根据现场实际情况，设计一款移动式助力臂装置。助力臂采用气动控制，具体结构如下图所示：

（1）机械结构。主要是通过大臂两根管与立柱之间组成一个平行四边形结构，其上下运动使得大臂连接小臂能够完成机械臂抓取货物后的提升动作。

为大臂、小臂和手爪的上下运动提供动力的是大臂中间部位连接的气缸。通过气缸连杆的上下运动，带动大臂从而带动小臂和末端执行器。

机械臂的左右回转运动是两个部分完成的：首先通过立柱上的旋转副大臂可以完成旋转动作，这是机械臂的整体旋转;另外，在大小臂的连接处通过一根竖直放置的轴连接，通过竖轴小臂可以绕着竖轴旋转。从而使得机械臂的抓取动作更加方便，也进一步增加了机械臂的抓取范围。另外，除了整体机械臂的旋转外，为了抓取不同方向摆放的货物，在小臂的竖直段设置一个旋转副，用于末端执行器绕小臂竖直段旋转[1]。

（3）气动控制系统。根据机械结构，设计气动控制系统，为机械结构提供平衡力，实现移动式机械臂在空载、多个固定载荷情况下的完全平衡。同时，气动控制系统包含真空抓取系统，可完成稳定抓取工作。

压缩空气经气源处理及调压、增压后，进入气控箱，为气控箱内的各元器件提供洁净气源。气控箱内主回路为一个带先导口的精密调压阀，精密调压阀输出压力为P，输入压力为P1，先导口输入压力为P2。精密调压阀排气口设单向节流阀及常闭先导控制阀，该控制阀先导口受气源控制，在气源故障时，该控制阀关闭，精密调压阀不能排气，同时在输入口前增设单向阀，以保证输出压力P在气源故障情况下可以保持。P=P1+P2。精密调压阀先导口前增设带优先级的双气控两位五通阀，其输出值即为精密调压阀先导口输入压力P2。压力P2由两位五通阀前端的4个调压阀确定，这4个调压阀的输入压力均为P1，输出压力分别为P3、P4、P5、P6，输出压力值根据空载及负载重量在调试时确定并固化。空载取决于真空通断，真空关闭时，通过控制回路逻辑关系，使两位五通阀切换，空载回路贯通，P3=P2。本套控制系统可通过调压实现三种固定重量产品的抓取平衡，重量范围可为0-70kg内的任意数值，通过调试固化。通过负载选择开关，切换三种重量负载，控制相关回路切换两位五通阀，即分别实现P4=P2、P5=P2、P6=P2三种压力工况。根据空载、负载情况，最终会输出一个压力值P给主平衡气缸，用于气缸平衡。调压阀，输入压力P1，输出压力P7，用于控制弯矩补偿气缸，同时弯矩补偿气缸受两位三通阀控制，该阀的通断取决于真空通断，真空打開时，P7提供给气缸;真空关闭时，补偿气缸功能消失。调压阀，输入压力P1，输出压力P8，为两个真空发生单元提供气源，将正压转化为真空，用于真空治具吸附产品[2]。

2气动助力装置在飞机舱门安装中的安全可靠性

气动控制除在功能上提供可调平衡力，同时在安全可靠性、防误操作性方面实现逻辑互锁。主要有以下几方面：

（1）气路控制中将真空系统分为两个独立的子系统，真空管路完全隔开。并且末端装置上的吸盘分别交叉属于两个真空管路系统;防范管路故障，直接使产品掉落。

（2）在真空吸盘后方增设多功能破真空单向阀，在没有真空打开指令的情况下，真空只能通过自然泄露逐渐消失，在真空系统故障时，可保证产品保持一定时间，不会立刻掉落。

（3）真空关闭双按钮操作，防止运动过程中的误碰导致安全事故发生。

（4）真空关闭延时功能，在对接完成，确认关闭真空时，长按真空打开按钮，才可脱离产品，防止误操作。

（5）正压系统对真空系统的连锁控制，在机械臂运动过程中，通过汽缸排气控制屏蔽掉所有真空按钮，防止误操作。

（6）真空系统对正压系统的连锁控制，真空打开后，通过正负压转换阀，将真空信号转化成正压信号，控制调压阀切换，实现带载平衡，否则，很难实现移动。

（7）刹车系统，通过气动控制对所有机械关节实现阻尼刹车功能[3]。

3结束语

通过机械结构与气动控制的巧妙结合，实现一定重量的舱门的抓取、移动、对接。通过多个调压装置输出不同助力适应多种重量的舱门，基本可以实现舱门抓取后在任意位置的静态平衡。通过逻辑关系实现安全冗余控制，确保舱门安全可靠快速安装。

参考文献

[1] 徐从清，王尔湘.液压与气动技术[M].西安：西北工业大学出版社，2009：29.

[2] 达道安.真空设计手册[M].北京：国防工业出版社，2004：109.

[3] 徐小东，韩京海，王磊.液压与气动应用技术[M].北京：电子工业出版社，2009：311.