СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОМОТОРОВ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для испытания гидравлических машин, и может найти применение при производстве и ремонте гидромоторов и насосов-гидромоторов, особенно на малых ремонтных предприятиях.
Известен стенд для испытания гидромоторов (см. кн.: Ю.Ф.Пономаренко. Испытание гидропередач. М., 1968, с.147), содержащий нагрузочное устройство в виде тормозной гидромашины, насос, бак, фильтр, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса.
Недостатком указанного стенда является то, что КПД тормозной гидромашины неизвестен, а это не позволяет определить КПД испытываемого гидромотора с требуемой точностью, а также высокая стоимость тормозной гидромашины, а также невозможность испытания гидромотора в режиме насоса.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является стенд для испытания гидромоторов (см. описание полезной модели к патенту РФ №41812, кл. F 04 В 51/00), содержащий насос, бак, фильтр, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса, нагрузочное устройство, выполненное в виде маховика, измерительную систему, содержащую датчик частоты вращения маховика и датчики давления и расхода рабочей жидкости, установленные в напорной линии насоса, соединенные через модуль ввода с вычислительным устройством.
Недостатком указанного стенда является то, что он не позволяет испытывать гидромотор и определять величину его КПД в режиме насоса.
Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является расширение технологических возможностей стенда путем увеличения количества режимов испытаний гидромотора, а именно в обеспечении
возможности испытания гидромотора в режимах гидромотора и насоса.
Эта задача достигается тем, что стенд для испытания гидромоторов, содержащий насос, бак, фильтр, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса, маховик, измерительную систему, содержащую датчик частоты вращения маховика и датчики давления и расхода рабочей жидкости, установленные в напорной линии насоса, соединенные через модуль ввода с вычислительным устройством, снабжен сливной линией с предохранительным клапаном и управляющим модулем вывода, соединенным своим входом с вычислительным устройством, а выходом - с предохранительными клапанами, при этом измерительная система дополнительно содержит датчики давления и расхода рабочей жидкости, установленные в сливной линии.
Расширение возможностей использования стенда обеспечивается благодаря использованию предохранительного клапана, установленного в сливной линии и выполняющего роль нагрузочного дросселя при испытании гидромотора в режиме насоса, модуля вывода, управляющего предохранительными клапанами и измерительной системы, которая позволяет определять величину КПД испытываемого гидромотора в режимах гидромотора и насоса.
Такое техническое решение позволяет не только расширить возможности использования стенда, но и повысить точность определения КПД испытываемого гидромотора при его испытании в режиме насоса и оценить параметры функционирования гидромотора в режиме насоса в диапазоне частот от заданной (например, номинальной) до нулевой.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого стенда для испытания гидромоторов.
Стенд содержит насос 1, всасывающую линию 2, напорную линию 3, сливную линию 4, бак 5 с жидкостью, фильтр 6, установленный во всасывающей линии 2, предохранительный клапан 7, соединенный с напорной
линией 3, обратный клапан 8, установленный между всасывающей и напорной линиями 2 и 3, маховик 9, измерительную систему 10, состоящую из датчика частоты вращения маховика 11, датчиков давления 12 и расхода жидкости 13, установленных в напорной линии 3 насоса 1, датчиков давления 14 и расхода жидкости 15, установленных в сливной линии 4 и подсоединенных через модуль ввода 16 (выполненный в виде аналого-цифрового преобразователя) к вычислительному устройству 17, предохранительный клапан 18, установленный в сливной линии 4 и управляющий модуль вывода 19, соединенный своим входом с вычислительным устройством 17, а выходом с предохранительными клапанами 7 и 18.
Испытываемый гидромотор 20 соединяется с маховиком 9 при помощи шпонки.
Стенд работает следующим образом.
Перед началом испытаний вал гидромотора 20 соединяют с маховиком 9, его вход - с напорной линией насоса 3, а выход - со сливной линией 4, предохранительный клапан 7 через вычислительное устройство 17 и управляющий модуль вывода 19 переводится в режим предохранительного, а предохранительный клапан 18 - в режим переливного.
Испытания гидромотора 20 в режиме гидромотора производят следующим образом.
При включении насоса 1 возрастающий поток рабочей жидкости из бака 5, проходит через фильтр 6, насос 1, датчики расхода 13 и давления жидкости 12, гидромотор 20, датчики давления 14 и расхода жидкости 15, предохранительный клапан 18, убывающий - через предохранительный клапан 7, а маховик 9, приводимый во вращение испытываемым гидромотором 20, разгоняется.
Сигналы с датчиков частоты вращения маховика 11, давления 12 и 14, расхода 13 и 15 поступают через модуль ввода 16 на вычислительное устройство 17, где с малым шагом Δt регистрируются текущие значения расхода, давления жидкости на входе и выходе гидромотора и частоты
м
м
вращения валов гидромотора 20 и маховика 9. По приращению угловой скорости Δω за промежуток времени Δt вычислительное устройство 17 определяет текущие значения углового ускорения разгона ε вала гидромотора и маховика, а затем и среднее за время Δt значение вращающего момента Тна валу гидромотора. Текущие значения КПД гидромотора вычислительное устройство 17 определяет по совокупности вышеперечисленных параметров:
M
M
вых
вх
где Р  и Р  - мощность на выходе (на валу) и входе (в напорной линии) гидромотора;
M
M
Т и n - вращающий момент и частота вращения вала гидромотора;
M
M
вх
вых
p  и р  - давление жидкости на входе и выходе (в сливной линии) гидромотора;
M
вх
Q  - расход жидкости на входе гидромотора.
M
Величина вращающего момента Т вычисляется по угловому ускорению разгона ε и моменту инерции маховика I:
m
t=i·e. (2)
Угловое ускорение разгона вала гидромотора и маховика:
M
м
где ω и n - угловая скорость и частота вращения вала гидромотора;
t - время;
M
Δn и Δt - приращение частоты вращения вала гидромотора и соответствующее ему приращение времени.
м
По формулам (1), (2), (3) вычислительное устройство 17 строит графики изменения главного диагностического параметра - полного КПД в функции времени η=f(t) и частоты вращения вала гидромотора η=f(n).
В качестве дополнительного диагностического параметра гидромотора используется гидромеханический КПД гидромотора:
M
где q - рабочий объем гидромотора.
мгм
мгм
м
По результатам расчетов по формулам (1), (2), (3), (4) вычислительное устройство 17 строит графики изменения дополнительного диагностического параметра - гидромеханического КПД в функции времени η=f(t) и частоты вращения вала гидромотора η=f(n).
Испытания гидромотора 20 в режиме насоса производят следующим образом.
По окончании разгона маховика 9 и гидромотора 20 предохранительный клапан 7 через вычислительное устройство 17 и управляющий модуль вывода 19 переводится в режим переливного, а предохранительный клапан 18 в режим предохранительного. Маховик 9, запасший энергию во время разгона, приводит во вращение гидромотор 20 (для его испытания в режиме насоса), при этом жидкость из бака 5, проходя через фильтр 6, обратный клапан 8, датчики расхода 13 и давления жидкости 12, гидромотор 20, датчики давления 14 и расхода жидкости 15, возвращается в бак 5 через предохранительный клапан 18, выполняющий роль нагрузочного дросселя.
Полный КПД при испытании гидромотора 20 в режиме насоса:
где  - модуль ускорения при торможении;
м
н
н
м
n - частота вращения вала гидромотора при работе в режиме насоса. По результатам вычислений по формулам (3) и (5) вычислительное устройство 17 строит графики изменения дополнительного диагностического параметра - полного КПД гидромотора в режиме насоса в функции времени η=f(t) и частоты вращения вала гидромотора и η=f(n) при заданной нагрузке.
м
мгм
мгм
м
H
н
м
По полученным графикам η=f(t), η=f(n), η=f(t), η=f(n), η=f(t) и η=f(n) судят о качестве ремонта или изготовления гидромотора.
По окончании испытаний насос 1 отключают, а остановку маховика 9 и гидромотора 20 производят предохранительным клапаном 18. При торможении маховик 9 вращает вал гидромотора 20 и переводит его в режим насоса, при этом жидкость из бака 5, проходя через фильтр 6, обратный клапан 8, датчики расхода 13 и давления жидкости 12, гидромотор 20, датчики давления 14 и расхода жидкости 15, возвращается в бак 5 через предохранительный клапан 18.
Использование предохранительного клапана, установленного в сливной линии, модуля вывода, управляющего предохранительными клапанами и измерительной системы обеспечивает:
1. Расширение технологических возможностей стенда, а именно возможность испытания гидромотора в режимах гидромотора и насоса.
2. Высокую точность определения КПД испытываемого гидромотора в обоих режимах испытания без применения дорогостоящих измерителей крутящего момента.
3. Возможность оценки параметров функционирования гидромотора в обоих режимах испытания в широком диапазоне частот и получения диагностической информации, достаточной для сравнения с нормируемыми показателями назначения.