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 насосовгидромоторов, преимущественно на малых ремонтных предприятиях.
Известен стенд для испытания гидромоторов (см. кн.: В.К.Свешников. Станочные гидроприводы. Справочник. М., 1995, с. 423), содержащий нагрузочное устройство в виде порошкового тормоза, насос, бак, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса, манометры, термометр, тахометр, обратный клапан, распределитель, мерную емкость для измерения утечек, мерный бак с краном для слива масла.
Недостатками данного стенда является высокая энергоемкость порошкового тормоза, необходимость в его водяном охлаждении, а также высокая стоимость.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является стенд для испытания гидромоторов (см. кн.: Ю.Ф.Пономаренко. Испытание гидропередач. М., 1968, с. 147), содержащий нагрузочное устройство в виде тормозной гидромашины с регулируемым дросселем, установленным в ее напорной линии, насос, бак, фильтр, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса.
Недостатком указанного стенда является то, что КПД тормозной гидромашины неизвестен, а это не позволяет с требуемой точностью определить КПД испытываемого гидромотора и оценить качество его изготовления или ремонта, а также высокая стоимость тормозной гидромашины, что является серьезным препятствием на пути возможного использования стенда на малых ремонтных предприятиях.
Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является повышение точности определения КПД испытываемого гидромотора.
Эта задача достигается тем, что в стенде для испытания гидромоторов, содержащем нагрузочное устройство, насос, бак, фильтр, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса, нагрузочное устройство выполнено в виде маховика, взаимодействующего с испытуемым гидромотором и он снабжен измерительной системой, содержащей датчик частоты вращения маховика и датчики давления и расхода рабочей жидкости, установленные в напорной линии насоса, соединенные через модуль ввода с вычислительным устройством.
Повышение точности определения КПД испытываемого гидромотора обеспечивается благодаря использованию нагрузочного устройства выпол ценного в виде маховика и измерительной системы, которая позволяет с малой погрешностью определять величину вращающего момента на валу гидромотора, по которой судят о величине КПД.
Такое техническое решение позволяет не только повысить точность определения КПД испытываемого гидромотора, но и оценить параметры функционирования гидромотора в диапазоне частот от нулевой до заданной (например, номинальной).
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого стенда для испытания гидромоторов в режиме гидромотора.
Стенд содержит насос 1, всасывающую 2, напорную 3 и сливную 4 линии, 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 с тормозом 10, измерительную систему 11, состоящую из датчика 12 частоты вращения маховика 9, датчиков давления 13 и расхода 14 жидкости, установленных в напорной линии 3 насоса 1 и подсоединенных
через модуль ввода 15 (выполненный в виде аналого-цифрового преобразователя) к вычислительному устройству 16.
Испытываемый гидромотор 17 соединяется с маховиком 9 при помощи шпонки (на черт. не показана).
Стенд работает следующим образом.
Перед началом испытаний ' вал гидромотора 17 соединяют с маховиком 9, вход гидромотора - с напорной линией насоса 3, а его выход - со сливной линией 4.
При включении насоса 1 возрастающая часть потока рабочей жидкости из бака 5, проходя через фильтр б, идет через насос 1, датчик расхода
4, датчик давления 13 и гидромотор 17, убывающая часть потока проходит через предохранительный клапан 7, а маховик 9, приводимый во вращение валом испытываемого гидромотора 17, разгоняется.
м
М
Сигналы с датчиков 12 частоты вращения маховика 9, давления 13 и расхода 14 поступают через модуль ввода 15 на вычислительное устройство 16, где с малым шагом Δt регистрируются текущие значения расхода, давления жидкости на входе гидромотора и частоты вращения валов гидромотора 17 и маховика 9. По приращению угловой скорости Δω за промежуток времени Δt вычислительное устройство 16 определяет текущие значения углового ускорения разгона 6 вала гидромотора и маховика, а затем и среднее за время Δt значение вращающего момента Т на валу гидромотора. Текущие значения КПД гидромотора вычислительное устройство 16 определяет по совокупности вышеперечисленных параметров:
м
м
вых
вх
где Р  и Р  - мощность на выходе (на валу) и входе (в напорной линии) гидромотора;
м
м
Т и n - вращающий момент и частота вращения вала гидромотора;
м
м
вых
вх
Р  и Р  - давление жидкости на входе и выходе (в сливной линии) гидромотора;
м
вх
Q  - расход жидкости на входе гидромотора.
Определение КПД испытываемого гидромотора осуществляется по угловому ускорению разгона е и моменту инерции маховика I:
П
где Т- момент сил трения в подшипниковых опорах маховика.
П
Величины I и Т имеют постоянное значение и во время испытаний не меняются.
Угловое ускорение разгона вала гидромотора и маховика:
М
М
где ω и n - угловая скорость и частота вращения вала гидромотора;
t - время;
м
Δn и Δt - приращение частоты вращения вала гидромотора и соответствующее ему приращение времени.
м
м
Измерение величин Δn и Δt с малой погрешностью обеспечивает высокую точность расчетов по формулам (1), (2), (3), по которым вычислительное устройство 16 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:
м
где q- рабочий объем гидромотора.
Повышение точности измерения гидромеханического КПД гидромотора обеспечивается аналогично полному.
MГМ
MГМ
м
По результатам расчетов по формулам (1), (2), (3), (4) вычислительное устройство 16 строит графики изменения дополнительного диагностического параметра - гидромеханического КПД в функции времени η=f(t) и частоты вращения вала гидромотора η=f(n).
м
мгм
мгм
По полученным графикам η=f(t), η=f(n), η=f(t) и η=НА,) судят о качестве изготовления или ремонта гидромотора.
По окончании испытаний насос 1 отключают, а остановку маховика 9 и гидромотора 17 производят тормозом 10. При торможении маховик 9 вращает вал гидромотора 17 и переводит его в режим насоса, при этом жидкость из бака 5, проходя через фильтр 6, идет через обратный клапан 8, датчик расхода 14, датчик давления 13, гидромотор 17.
Стенд целесообразно использовать для испытания быстроходных гидромоторов (аксиально-поршневых, пластинчатых, шестеренных). Уменьшить момент инерции маховика для тихоходного, например, радиально-поршневого или героторного гидромотора можно повышением частоты вращения маховика с помощью мультиплицирующей передачи.
Использование нагрузочного устройства, выполненного в виде маховика, соединенного с валом испытуемого гидромотора и измерительной системы обеспечивает:
1. Высокую точность определения КПД испытываемого гидромотора без применения дорогостоящих измерителей крутящего момента.
2. Возможность оценки параметров функционирования гидромотора в широком диапазоне частот.
3. Снижение стоимости испытательного стенда, при возможности получения диагностической информации, достаточной для сравнения с нормируемыми показателями назначения.