ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ГИДРОТЕСТЕР

Полезная модель относится к измерительной технике, а более конкретно - к переносным электромеханическим средствам диагностирования гидроприводов машин статопараметрическим методом, и может быть использована для технической диагностики гидроприводов машин.
Известен электромеханический гидротестер ГТ-600 (Гольчанский Μ.Α., Рупель А.А. Гидротестер ГТ-600 для диагностики гидроприводов технологических машин. / Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура: материалы международной научно-практической конференции 21-23 мая 2003 года: в 3 кн. / СибАДИ, - Омск: СибАДИ, 2003. - С. 282-283. [1]), предназначенный для определения технического состояния гидроприводов, оптимальный настройки их гидроэлементов, обнаружения мест отказов в гидросистеме и содержащий механический и электронные блоки, соединенные между собой проводной связью.
Механический блок состоит из корпуса, в котором установлены датчики расхода, температуры, давления и нагружающее устройство в виде двухкаскадного клапана-регулятора потока. Механический блок снабжен ручкой для его переноса.
Электронный блок подключается к сети питания, выполнен в виде ударопрочного корпуса, в котором установлены печатный монтаж электронных схем, присоединительные разъемы, органы управления и электронное табло, на котором регистрируются измеряемые параметры давления, расхода, температуры и коэффициенты подачи.
Данное устройство имеет ограничения: по давлению из-за низких прочностных характеристик механического блока, который изготовляется из алюминиевых сплавов; по расходу из-за конструктивно постоянной величины условного прохода проточной части механического блока.
Электронный блок регистрирует по расходу параметры диагностирования в прямом измерении и не имеет возможности хранения результатов диагностирования и передачи информации в другой носитель. Указанные недостатки снижают эксплуатационные возможности устройства ГТ-600.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство электромеханического гидротестера МИИТА (См. учебное пособие Н.Г. Гринчар, Ю.П. Майоров, В.И. Фомин «Методы и средства диагностики гидроприводов грузоподъемных, путевых и строительных машин», Москва-1999 г, с. 83-91 [2]), предназначенного для технической диагностики гидропривода статопараметрическим методом.
Устройство содержит полый с двух сторон цилиндрический корпус с глухой перегородкой и два, в осевом направлении, соединительных патрубка, входного и выходного (рис. 38, с. 85 [2])
В большую часть проточного канала полого корпуса помещен первичный преобразователь расхода рабочей жидкости турбинного типа и подключены датчики давления, температуры и вторичный преобразователь датчика расхода, которые установлены на цилиндрическом корпусе и соединены с электронным блоком. Полые части проточных каналов корпуса гидравлического блока соединяются между собой через симметрично расположенные радиальные сквозные отверстия с обеих сторон глухой перегородки и расточку в подвижной герметичной нагружающей втулке, которая может перемещаться вращением по внешней поверхности корпуса гидротестера при помощи резьбового соединения. При вращении нагружающей втулки ее острая кромка перекрывает радиальные отверстия в корпусе, тем самым увеличивает давление на входе в гидросистему.
Однако, вращение втулки при высоких давлениях рабочей жидкости затруднительно, поскольку она испытывает значительный крутящий момент вследствие деформации уплотнения в пазах сопряженных поверхностных соединений корпуса и втулки при выходе нагружающего устройства на высокие давления.
Кроме того цилиндрический корпус известного устройства [2] рассчитан на контроль одного диапазона значений потока рабочей жидкости, определяемый условным проходом проточной части гидротестера и применением входного и выходного патрубков определенного резьбового диаметра.
Устройство не обеспечено возможностью ограничения давления, а также элементами для удобной транспортировки и защиты дорогостоящих датчиков.
Комплект показывающих приборов устройства может лишь фиксировать диагностические параметры в период выполнения диагностических мероприятий и не может хранить полученную информацию и передавать в другой носитель
Задача полезной модели - повышение точности диагностирования в широком диапазоне расходов рабочей жидкости, надежности в эксплуатации и улучшение эргономических и эксплуатационных характеристик гидротестера.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в возможности изменения размеров проточного канала с оптимальным условным проходом, путем быстрой замены центральной части корпуса с элементами турбинного расходомера, в разгрузке нагружающей втулки и обеспечении ей при дросселировании потока лишь возвратно-поступательного движения, в ограничении давления потока рабочей жидкости в случае установки в глухой перегородке цилиндрического корпуса ограничительного клапана, в удобстве фиксации электронного блока с помощью постоянного магнита и транспортировки гидротестера при смене места диагностирования.
Для решения поставленной задачи заявляемый электромеханический гидротестер, как и прототип, состоит из электронного и гидравлического блоков. Гидравлический блок содержит полый цилиндрический корпус с глухой перегородкой, делящей полость корпуса на два неравных проточных канала, дросселирующее устройство в виде нагружающей втулки, герметично и с возможностью перемещения установленной на цилиндрическом корпусе в месте расположения глухой перегородки. Как и в конструкции гидравлического блока по прототипу, с обеих сторон глухой перегородки в стенке цилиндрического корпуса выполнены симметричные сквозные радиальные отверстия, соединенные между собой через расточку, выполненную в нагружающей втулке. Гидравлический блок содержит также расходомер, включающий турбинный преобразователь расхода рабочей жидкости, установленный в полости большего проточного канала корпуса, и датчик преобразования частоты вращения турбины указанного преобразователя в электрические сигналы, установленный на цилиндрическом корпусе и соединенный с электронным блоком. Общим является и то, что в состав электромеханического гидротестера входят датчики давления и температуры, установленные на цилиндрическом корпусе, подключенные к электронному блоку.
В отличие от прототипа согласно полезной модели гидравлический блок дополнительно содержит съемную гильзу со сквозным каналом, которая плотно вставлена в больший проточный канал цилиндрического корпуса, при этом турбинный преобразователь расхода рабочей жидкости размещен внутри этой гильзы. Отличием является и то, что нагружающая втулка установлена на цилиндрическом корпусе с возможностью линейного возвратно-поступательного перемещения, для чего она снабжена внешней обоймой, соединенной с цилиндрическим корпусом резьбовым соединением и с нагружающей втулкой - через систему подшипников. Вход и выход проточных каналов цилиндрического корпуса гидравлического блока в заявляемой полезной модели выполнен в виде резьбовых цилиндрических расточек., помимо этого, электронный блок размещен в отдельном корпусе и дополнительно содержит микроконтроллер, закрепленный под съемный панелью корпуса, а задняя часть корпуса снабжена постоянным магнитом или магнитами.
В частных случаях электромеханический гидротестер может дополнительно содержать: персональный компьютер (ПК), соединенный с электронным блоком с помощью интерфейса; ограничительный клапан, который устанавливается в глухую перегородку и выполнен, например, в виде диафрагмы; съемную ручку для переноса гидравлического блока, установленную на цилиндрическом корпусе.
Управляющий микроконтроллер электронного блока гидротестера позволяет регистрировать текущие данные по расходу, температуре, давлению, частоте вращения выходного вала двигателя, хранить данные и передавать их в ПК по интерфейсу. Крепление электронного блока с помощью постоянного магнита позволяет зафиксировать его относительно проверяемой машины, что создает удобство при эксплуатации электромеханического гидротестера.
Наличие быстросъемной цилиндрической гильзы обеспечивает возможность быстрой смены центральной части гидравлического блока с первичным преобразователем расхода рабочей жидкости турбинного типа в диапазоне условных проходов 12-32 мм, позволяет повысить точность измерения расхода в определенном диапазоне практического применения, наличие ограничительного клапана в глухой перегородке цилиндрического корпуса ограничивает давление рабочей жидкости и тем самым обеспечивает безопасность использования гидротестера при диагностировании машин. Применение системы подшипников, например, упорных подшипников качения или скольжения, для преобразования вращения внешней обоймы в линейное перемещение нагружающей втулки исключает затрудненный крутящий момент трения при дросселировании потока рабочей жидкости, что повышает управляемость гидротестером. Возможность электронного блока хранить параметры диагностирования и передавать в ПК по интерфейсу позволяет повысить эффективность прибора при анализе технического состояния гидропривода. Съемная ручка обеспечивает удобство при транспортировке гидравлического блока, а наличие магнитов обеспечивает простоту крепления электронного блока на базе диагностируемой машины.
На фиг. 1 изображен гидравлический блок гидротестера в исходном состоянии
На фиг. 2 изображен гидравлический блока гидротестера при полном перекрытии потока рабочей жидкости (РЖ) нагружающей втулкой
На фиг. 3. изображена лицевая панель электронного блока
На фиг. 4. изображен электронный блок в разрезе (вид А-А фиг. 3.)
На фиг. 5. изображен интерфейс программы управления гидротестером с полученными результатами диагностируемых параметров насосного агрегата, представленных в виде графиков на мониторе ПК (согласно введенной программе)
Гидравлический блок электромеханического гидротестера (фиг. 1) содержит полый цилиндрически корпус 1, с глухими проточными каналами 2, 3, имеющими резьбовые расточки на входе и выходе проточного канала в цилиндрическом корпусе 4, 5.
В больший по величине проточный канал 2, неподвижно помещена гильза 6 с цилиндрическим сквозным каналом, внутри которого помещен турбинный первичный преобразователь расхода рабочей жидкости 7 с рассекателями потока 8, 9. Гильза 6 имеет пазы 10, 11, в одном из которых выполнено сквозное отверстие 12. Внешняя часть пазов 10, 11 сопряжены с отводами датчика преобразования частоты вращения турбины в электрические сигналы 13 и давления 14. Датчик температуры расположен на корпусе 1 между датчиком преобразования частоты вращения 13 и датчиком давления 14. Полые части корпуса 1 (проточные каналы) имеют радиальные отверстия 15, 16 симметрично расположенные относительно глухой перегородки 17. Нагружающая втулка 18 установлена на корпусе 1 и линейно перемещается и плавно дросселирует поток в радиальных отверстиях при помощи внешней обоймы 19, которая соединена с нагружающей втулкой 18 через упорные подшипники 20,21. Подшипники 20, 21 преобразуют вращательное движение внешней обоймы 19 в возвратно-поступательное движение нагружающей втулки. В глухой перегородке 17 установлен ограничительный клапан 22, который повышает надежность гидротестера при проведении испытаний. Причем, оптимальным вариантом выполнения клапана является диафрагма, которая при значениях давления выше критических разрушается. Может быть использован и механический клапан. Возможно выполнение глухой перегородки 17 без указанного клапана 22. Стрелками на фиг. 1. показано направление движение РЖ, на фиг. 2 - направление движения РЖ, вращения обоймы 19 и перемещения нагружающей втулки 18, «X» - размер радиальных отверстий 15, 16 и перемещение нагружающей втулки 18 при их полном перекрытии. На цилиндрическом корпусе 1 может быть закреплена съемная ручка 23.
Электронный блок (фиг. 4) содержит корпус 24, на лицевой съемной панели которого 25 расположены присоединительные разъемы, элементы управления и электронное табло, на котором отображаются измеряемые параметры: давление, расход и температура РЖ (фиг. 3). Под съемной панелью 25 закреплен микроконтроллер 26 с системой проводной связи предназначенный для оцифровки, визуализации текущих данных, хранения и передачи данных в ПК по интерфейсу. На задней части корпуса 24 закреплены постоянные магниты 27.
Микроконтроллер 26 можно использовать как самостоятельное устройство для тестирования гидравлических устройств в процессе технического обслуживания. Второй режим работы - долговременный мониторинг работы гидравлического агрегата с архивацией получаемых данных. Наличие микросхемы часов реального времени в микроконтроллере, с применением интерфейса, позволяет осуществлять точную временную привязку полученных данных.
Для диагностики, например насоса, необходимо определить его расход при фиксированной частоте вращения приводного вала и температуры рабочей жидкости в диапазоне рабочих давлений. Гидравлический блок гидротестера подсоединяется в разрыв гидросистемы за насосом. Фиксируют электронный блок в удобном для диагноста месте, вводят алгоритм регистрации диагностируемых параметров.
Вращением обоймы 19 дросселируется острой кромкой нагружающей втулки 18 поток РЖ и поднимается давление до заданной величины в определенном диапазоне значений, при этом датчиком 13 фиксируется величина потока РЖ, датчиком 14 - давление нагрузки, датчиком температуры - температура РЖ. Результаты отображаются на табло лицевой панели электронного блока (фиг. 3.) и при наличии ПК передаются с микроконтроллера 26 по интерфейсу в блок памяти и визуализации ПК. Алгоритм обработки результатов диагностирования дает мотивированное заключение о техническом состоянии насоса, или иного гидроаппарата и отображается на мониторе ПК, как показано на фиг. 5.
При переустановке гидравлического блока на иную диагностируемую машину с другими резьбовыми соединениями гидролиний и диапазоном значений потока РЖ производится замена цилиндрической гильзы 6 с турбинным первичным преобразователем 7 (фиг. 1.) с оптимальным условным проходом, а в резьбовые расточки корпуса 4 (фиг. 1.) устанавливаются резьбовые штуцера которые адаптируют электромеханический гидротестер к диагностируемой машине.
В случае нештатной ситуации при диагностировании гидропривода и возникновении давления выше критических значений диафрагма 22 (фиг. 1.) под давлением потока РЖ разрушается, что ограничивает давление в потоке РЖ.