ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СТЕНДА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РУКАВОВ ГИДРОСИСТЕМ

Полезная модель относится к объемному гидроприводу и предназначена для применения в испытательных стендах для испытаний рукавов высокого давления, где требуется автоматическое повторение циклов нагружения. Такие испытания проводятся в соответствии с действующими национальными и международными стандартами [1], [2], [3].
Известно устройство циклического изменения нагрузки стенда испытаний гидроузлов, содержащее насос, напорную и сливную магистрали, установленный в напорной магистрали двухкаскадный предохранительный клапан с переливным золотником и подклапанной полостью, а также управляемый двухходовой двухпозиционный распределитель с подпружиненным золотником, вход которого соединен с надклапанной полостью двухкаскадного предохранительного клапана, а выход - со сливной магистралью, причем подпружиненный золотник управляемого двухходового двухпозиционного распределителя снабжен электромагнитом управления, связанным с датчиком частоты срабатываний [4].
Недостатком известной конструкции является то, что насос должен работать в циклическом режиме при давлениях от минимального (близкого к нулю) до максимального, оговоренного методикой испытаний. Такие режимы эксплуатации резко снижают долговечность насоса и требуют его частой замены.
Известна гидравлическая система стенда для определения усталостной прочности рукавов высокого давления, в которой основной насос напорной гидролинией, снабженной регулируемым клапаном, через обратный клапан гидравлически сообщен с гидроуправляемым двухходововым распределителем, который поочередно соединяет насос то со штоковой, то с бесштковой полостями мультипликатора давления, последняя из которых связана со входом испытываемых рукавов высокого давления, выход которых соединен с выполняющим одновременно функцию второго управляемого распределителя электрозолотником, в свою очередь питаемого через обратный клапан от насоса управления и соединенного с баком.
В стенде имеется еще один насос - насос системы регулирования температуры рабочей жидкости, который эпизодически подает рабочую жидкость в контур испытываемых рукавов высокого давления [1].
Недостатком такого стенда для определения усталостной прочности рукавов высокого давления является наличие в его конструкции трех насосов со своими системами распределения рабочей жидкости, предохранения и фильтрации, что в целом делает конструкцию стенда достаточно сложной, а для его привода требует значительной мощности приводных электродвигателей. В процессе работы гидросистема циклического изменения нагрузки стенда нуждается в тщательной первоначальной регулировке клапанов, золотников и распределителей, а также их периодической проверке в процессе проведения испытаний, требующей периодической остановки стенда и, соответственно, повышенной трудоемкости обслуживания, что в целом затрудняет его эксплуатацию.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является конструкция стенда для динамических испытаний рукавов гидросистем, содержащая основной насос, гидравлический распределитель с электрическим управлением, гидропреобразователь (мультипликатор давления) с гидроцилиндрами высокого и низкого давления, систему прокачки жидкости через испытываемые рукава, содержащую вспомогательный насос, управляемый обратный клапан и задатчик частоты срабатывания гидрораспределителя. При этом гидроцилиндры низкого и высокого давления гидропреобразователя соединены соответственно с напорной магистралью основного насоса через гидрораспределитель и с испытываемыми рукавами, дополнительный гидронасос подключен к входу рукавов, а обратный клапан - к их выходу. Задатчик частоты вращения выполнен в виде гидромотора, подключенного через регулируемый напорный клапан к напорной магистрали основного насоса, а электрический переключатель содержит кулачковый привод, кулачок которого установлен на валу гидромотора, причем управляемый обратный клапан связан с гидрораспределителем [5].
Недостатком такой конструкции является использование в ней двух гидравлических контуров - основного, с насосом переменной подачи, и вспомогательного, для прокачки рабочей жидкости через испытываемые рукава, с насосом постоянной подачи, что усложняет конструкцию и требует повышенной приводной мощности электродвигателей. Кроме того, в конструкции стенда используются два гидроуправляемых обратных клапана, что делает гидросистему более инертной и зависимой от температуры рабочей жидкости. Использование кулачкового механизма электрического переключателя усложняет конструкцию стенда, затрудняет регулировку скорости нарастания и сброса давления в испытываемых рукавах в соответствии со стандартной циклограммой [1], [2], [3].
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности работы гидравлической системы стенда для динамических испытаний рукавов гидросистем при одновременном снижении трудоемкости технического обслуживания и повышении стабильности динамических процессов.
Техническим результатом реализации поставленной задачи является упрощение конструкции и повышение надежности работы гидравлической системы стенда для динамических испытаний рукавов гидросистем при одновременном снижении трудоемкости технического обслуживания и повышении стабильности динамических процессов.
Для решения поставленной задачи предлагается конструкция гидравлической системы стенда для динамических испытаний рукавов гидросистем, содержащая насос, в напорной линии которого установлен первый регулируемый клапан и первый распределитель, управляемый задатчиком частоты срабатываний. Первый распределитель периодически соединяет напорную линию насоса или с бесштоковой камерой трехкамерного мультипликатора давления и, одновременно с этим, соединяет его штоковую камеру с баком, или со штоковой камерой мультипликатора давления, одновременно с этим соединяя бесштоковую камеру с баком. При этом рабочая камера мультипликатора давления сообщена со входом испытываемых рукавов, выход которых в соответствии с задатчиком частоты срабатываний периодически перекрыт или соединен с баком. Причем первый, управляемый задатчиком частоты срабатываний, распределитель периодически сообщает напорную линию: со штоковой камерой мультипликатора давления при помощи дополнительного второго регулируемого клапана, через обратный клапан - с рабочей камерой мультипликатора давления, а также со входом испытываемых рукавов, выход из которых соединен со вторым распределителем, управляемым задатчиком частоты срабатываний. Причем при соединении первым управляемым распределителем напорной линии насоса с бесштоковой камерой мультипликатора давления, вторым управляемым распределителем выход испытываемых рукавов перекрыт, а при соединении первым управляемым распределителем напорной полости со штоковой и рабочей камерами мультипликатора давления, а также со входом испытываемых рукавов, вторым управляемым распределителем выход испытываемых рукавов соединен с баком. Давление настройки дополнительного второго регулируемого клапана по отношению к давлению настройки первого регулируемого клапана составляет 0,025…0,25.
На фигуре изображена схема гидравлической системы стенда для динамических испытаний рукавов гидросистем.
Гидравлическая система содержит насос 1, напорной гидролинией 2 гидравлически соединенный с первым управляемым распределителем 3. В напорной гидролинии 2 также установлен первый регулируемый клапан 4, которым производится регулировка максимального рабочего давления в гидросистеме и который одновременно выполняет функцию предохранительного клапана.
Первый управляемый распределитель 3 имеет возможность поочередно соединять насос 1 (его напорную гидролинию 2) со штоковой 5, или с бесштоковой 6 и рабочей 7 камерами гидравлического трехкамерного мультипликатора давления 8. Причем рабочая 7 камера мультипликатора 8 давления образована штоком 9, закрытым герметичной крышкой 10 и сообщена с входом испытываемых рукавов 11 высокого давления.
Соединение первого управляемого распределителя 3 со штоковой 5 камерой мультипликатора 8 давления происходит через гидролинию 12, в которой установлен второй регулируемый клапан 13. Кроме того, одновременное сообщение первого управляемого распределителя 3 со входом испытываемых рукавов 11 и рабочей 7 камерой мультипликатора 8 давления производится через обратный клапан 14.
Выход испытываемых рукавов 11 высокого давления соединен со вторым управляемым распределителем 15, один из выходов которого сообщается с баком 16, а другой герметически перекрыт.
Работа первого 3 и второго 15 управляемых распределителей координируется задатчиком частоты срабатываний 17.
Давления рабочей жидкости, которые поддерживают первый 4 и второй 13 регулируемые клапаны различны, причем давление настройки второго 13 регулируемого клапана по отношению к давлению настройки первого регулируемого клапана составляет 0,025…0,25 и подбирается с учетом геометрических параметров, передаточного отношения мультипликатора 8 давления и минимального и максимального давлений рабочей жидкости, требуемые для проведения испытаний конкретных рукавов.
Гидросистема стенда для испытаний рукавов высокого давления гидросистем работает следующим образом. При включении насоса 1 рабочая жидкость по напорной гидролинии 2 подается к первому управляемому распределителю 3, который, в зависимости от поступившей на него команды или сигнала от задатчика частоты срабатывний 17, соединяет насос 1 с бесштоковой 6 или со штоковой 5 и рабочей 7 камерами мультипликатора 8 давления, а также через обратный клапан 14 с входом испытываемых рукавов 11 высокого давления. Для увеличения давления первый управляемый распределитель 3 соединяет насос 1 с бесштоковой 6 камерой мультипликатора 8 давления. Это положение изображено на приведенной схеме. При этом одновременно штоковая 5 камера мультипликатора 8 давления соединяется с баком 16. Рабочая жидкость поступает в бесштоковую камеру 6. Поршень мультипликатора 8 давления перемещается и вытесняет рабочую жидкость из штоковой 5 полости по гидролинии 12 к первому управляемому распределителю 3 и далее в бак 16. Одновременно шток 9 поршня мультипликатора 8 давления перемещается во внутренней полости закрытой герметичной крышки 10 рабочей 7 камеры. При этом находящаяся там рабочая жидкость выдавливается в испытываемые рукава 11 высокого давления, выход которых соединен со вторым управляемым распределителем 15, выход которого перекрыт.При этом давление рабочей жидкости в напорной гидролинии 2 достигает значения настройки первого регулируемого клапана 4, а из-за разницы площадей поршня и штока 9 мультипликатора 8 давление рабочей жидкости в рабочей 7 камере увеличивается в соответствии с передаточным отношением мультипликатора 8 и достигает значений, оговоренных методикой испытаний, воздействуя на испытываемые рукава 11 высокого давления. Обратный клапан 14 давлением рабочей жидкости при этом закрыт.Рабочая жидкость от первого регулируемого клапана 4 поступает на слив в бак 16.
При переключении задатчиком частоты срабатываний 17 первого управляемого распределителя 3 во второе положение происходит соединение насоса 1 со штоковой 5 и, через обратный клапан 14, с рабочей 7 камерами мультипликатора 8 давления, а также со входом испытываемых рукавов 11 высокого давления. Бесштоковая камера 6 при этом соединяется с баком 16. Одновременно с этим задатчик частоты срабатываний 17 переключает второй управляемый распределитель 15 во второе положение, в результате чего выход испытываемых рукавов высокого давления 11 соединяется с баком 16. Под действием давления рабочей жидкости, поступающей в штоковую 5 и в рабочую 7 камеры мультипликатора 8 давления, поршень мультипликатора 8 перемещается в исходное положение и вытесняет рабочую жидкость из бесштоковой камеры в бак 16. Максимальное давление в гидросистеме при этом регулируется вторым регулируемым клапаном 13. В этом положении осуществляется прокачка рабочей жидкости через испытываемые рукава 11, а потоком рабочей жидкости из них осуществляется удаление воздуха. При этом производится контроль и регулирование температуры рабочей жидкости, поступающей в испытываемые рукава 11 в соответствии с оговоренной методикой испытаний, а также происходит компенсация утечек рабочей жидкости в камерах 5 и 7 мультипликатора 8 давления.
Переключение первого 3 и второго 15 управляемых распределителей может осуществляться различными известными способами (кулачками, при помощи электромагнитов, электронными приборами). Наиболее удобным способом переключения является вариант, в котором управление электромагнитами управляемых распределителей 3 и 15 осуществлено при помощи электронного задатчика частоты срабатываний 17, так как при этом легче регулировать параметры стандартного испытательного цикла, в том числе и скорости нарастания и снижения рабочего давления, воздействующего на испытываемые рукава 11, оговариваемого стандартами на испытания.
Такое выполнение гидравлической системы стенда для динамических испытаний рукавов высокого давления гидросистем позволяет упростить конструкцию стенда, его техническое обслуживание и снизить его трудоемкость, а также повысить стабильность динамических процессов при циклическом изменении нагрузки и, за счет меньшего влияния температуры рабочей жидкости на работу стенда, его надежность.
1. ОСТ 23.1.138-85 Отраслевой стандарт СССР. Рукава высокого давления армированные гидросистем тракторов и сельскохозяйственных машин. Методы испытаний. 1986.
2. Стандарт ISO 6605 2002(E). Приводы гидравлические. Шланги и шланговые соединения. Методы испытания.
3. Стандарт ISO 6803 1994(E). Rubber or plastics hoses and hose assemblies - Hydraulic-pressure impulse test without flexing.
4. Патент РБ на полезную модель №1492, МКИ F04B 51/00, опубликовано 30.09.2004.
5. Авторское свидетельство СССР №1163058, МКИ F15B 19/00, опубликовано 23.06.85, бюллетень №23.