СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАБОТЫ ГИДРОПРИВОДА

Полезная модель относится к устройствам для проведения испытаний гидравлических механизмов, а именно гидроприводов.
Известен стенд для испытания гидропередач (авторское свидетельство SU 1094942, от 30.05.1984), содержащий испытуемую гидропередачу, входной и выходной валы которой соединены с одним из концов проходных валов соответственно приводной и тормозной балансирных машин, имеющих датчики вращающих моментов. Стенд снабжен соединенными с другими концами проходных валов балансирных машин дополнительными соответственно приводной и тормозной машинами с датчиками вращающих моментов. Однако известный стенд не позволяет проводить тестирование закрытой гидропередачи, содержащей эжектор и пневмогидроаккумулятор, а также гидродвигатель в виде гидроцилиндра.
Наиболее близким является стенд для изучения работы гидропривода (патент РФ 128262, от 20.05.2013), включающий бак, фильтр, регулируемый гидронасос с приводным двигателем, напорную и сливную линии, гидрораспределитель, нагрузочное устройство и измерительную систему, включающую датчики давления, расхода и температуры. Нагрузочное устройство выполнено из трех самостоятельных устройств: гидродвигателя вращательного движения, гидродвигателя поступательного движения и тормозной гидросистемы, в напорную линию включен клапан «или», разделяющий работу гидродвигателей и тормозной пневмогидросистемы, при этом каждый гидродвигатель на входе имеет свой гидрораспределитель и дроссель, регулирующий работу этих двигателей. Однако известный стенд так же не позволяет проводить тестирование закрытой гидропередачи, включающей в себя эжектор и пневмогидроаккумулятор.
Целью заявляемой полезной модели является разработка стенда для исследования закрытых гидропередач, позволяющего проводить тестирование эжектора и пневмогидроаккумулятора в составе данной схемы.
Поставленная цель решается тем, что стенд для изучения работы гидропривода, представляющий собой замкнутый гидрообъемный контур, содержащий гидронасос с приводным двигателем, связанный с фильтром, предохранительный клапан, сообщающий напорную гидролинию, подключенную к гидронасосу, со сливной гидролинией, подключенной к гидробаку, дроссель, связанный со входом гидрораспределителя, к рабочим отводам которого подключается гидроцилиндр, в сливной гидролинии располагается пневмогидроаккумулятор с заправочным устройством, датчики давления, датчик температуры, характеризующийся тем, что дополнительно содержит эжекторный насос, расположенный после пневмогидроаккумулятора и связанный с гидробаком, выполненным герметичным, а также дополнительно содержит регулятор потока с подключенным к нему расходомером, расположенный на выходе фильтра.
Стенд в частности может характеризоваться тем, что дополнительно содержит микроконтроллер.
Стенд в частности может характеризоваться тем, что дополнительно содержит термостат, сообщенный с теплообменным аппаратом.
Стенд в частности может характеризоваться тем, что дополнительно содержит мерную емкость, расположенную после регулятора потока.
Стенд в частности может характеризоваться тем, что дополнительно содержит манометры, которые могут быть расположены после гидронасоса, до гидронасоса, или после регулятора потока, пневмогидроаккумулятор может быть снабжен манометром.
Стенд в частности может характеризоваться тем, что дополнительно содержит вентили.
На Фиг. 1 приведена гидравлическая схема стенда для изучения работы гидропривода, где цифрами обозначено: гидронасос (1), двигатель (2), фильтр (3), предохранительный клапан (4), напорная гидролиния (5), сливная гидролиния (6), гидробак (7), дроссель (8), гидрораспределитель (9), гидроцилиндр (10), пневмогидроаккумулятор (11), заправочное устройство (12), датчики давления (13, 14, 15), датчик температуры (16), эжекторный насос (17), регулятор потока (18), расходомер (19), термостат (20), теплообменный аппарат (21), мерная емкость (22), манометры (23, 24, 25, 26), вентили (27, 28, 29, 30, 31, 32), микроконтроллер (33).
Стенд для изучения работы гидропривода устроен следующим образом: гидронасос (1) с приводным двигателем (2) создают давление в напорной гидролинии (5). Приводной двигатель связан с фильтром (3), на выходе которого расположены регулятор потока (18) с подключенным к нему расходомером (19). Предохранительный клапан (4) связывает напорную гидролинию со сливной гидролинией (6), подключенной к гидробаку (7). Дроссель (8) подводит рабочую жидкость ко входу гидрораспределителя (9), к рабочим отводам которого подключается гидроцилиндр (10). Пневмогидроаккумулятор (11) с заправочным устройством (12) располагаются в сливной гидролинии. После пневмогидроаккумулятора жидкость проходит эжекторный насос (17), который связан с гидробаком. Также в сливной гидролинии, до пневмогидроаккумулятора, располагается термостат (20), сообщенный с теплообменным аппаратом (21).
Стенд для изучения работы гидропривода содержит ряд измерительных приборов: датчик давления (13), расположенный до гидронасоса; датчик давления (14), расположенный после расходомера (19), подключенного к регулятору потока; и датчик давления (15), подключенный к пневмогидроаккумулятору. Электрические сигналы с датчиков давления и расходометра поступают на входы микроконтроллера (33). Датчик температуры (16) располагается в сливной гидролинии, до гидронасоса. После регулятора потока, при закрытом вентиле (27) и открытом вентиле (28), рабочая жидкость попадает в мерную емкость (22). Также в схеме располагается манометр (23), расположенный после гидронасоса; манометр (24), расположенный после регулятора потока; манометр (25) пневмогидроаккумулятора и манометр (26), располагаемый до гидронасоса. Вход гидробака содержит вентиль (30), выход гидробака содержит вентиль (32), отвод гидробака содержит вентиль (29), в линии обхода гидробака расположен вентиль (31).
гц
гп
Стенд для изучения работы гидропривода работает следующим образом: при подаче питания на двигатель, гидронасос преобразует энергию движения входного звена (вала электродвигателя) в энергию потока сжатой жидкости. Рабочая жидкость идет по гидролинии через фильтр и проходит дроссель, создающий сопротивление для обеспечения необходимого давления и повышения температуры в напорной гидролинии. Контроль давления в напорной гидролинии может осуществляться с помощью манометра (23). После дросселя рабочая жидкость поступает в гидрораспределитель, контролирующий изменение направления потока жидкости с целями включения, выключения и реверсирования гидродвигателя -гидроцилиндра. Гидроцилиндр преобразует энергию потока рабочей жидкости под давлением в поступательное движение выходного звена (штока). После гидроцилиндра рабочая жидкость протекает через термостат, а при повышении температуры выше оптимальной идет через аппарат теплообменный, необходимый для охлаждения жидкости, поскольку температурное влияние жидкости может вносить погрешности в работу приборов, входящих в состав стенда. Далее поток жидкости поступает в бак, выполненный в виде пневмогидроаккумулятора. Он необходим для вмещения разности объемов поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра ΔV, температурных приращений объемов рабочей жидкости V' и поддержания необходимого подпорного давления в сливной гидролинии. Создание в пневмогидроаккумуляторе минимального избыточного давления, контроль которого может обеспечиваться манометром (25), осуществляется с помощью компрессора или насоса через заправочное устройство. Пневмогидроаккумулятор применяется с мембранным разделением сред, так как мембрана отделяет газовую и жидкостную полости, поэтому при возникновении давления на газовую полость, газ не растворяется в жидкости. Рабочая жидкость после пневмогидроаккумулятора поступает в эжекторный насос. С помощью эжекторного насоса обеспечивается возврат дренажных утечек от насоса и гидродвигателя в гидролинию, находящуюся под избыточным давлением. В стенде осуществляется имитация дренажных утечек с помощью регулятора потока. Наличие регулятора потока позволяет регулировать расход жидкости, имитирующей утечки, что дает возможность проверить работу гидропривода с насосами различной степени износа и различным объемным КПД. После регулятора потока, при закрытом вентиле (27) и открытом вентиле (28), контролируется объемный расход жидкости расходомером и мерной емкостью, а давление проверяется по манометру (24). Использование вентилей позволяет обеспечить проверку различных компонентов схемы (или их компоновки), путем отключения определенных ее участков, с целью направления тока рабочей жидкости через тестируемые компоненты гидропривода.
В эжекторном насосе с помощью кинетической энергии сливаемого потока (рабочего) происходит подсос жидкости (пассивной) из дренажных гидролиний в схему гидропривода, находящуюся под давлением, превышающем давление в линии имитации дренажа.
Целесообразно установить эжекторный насос после пневмогидроаккумулятора, что позволяет обеспечить стабильную работу эжекторного насоса, так как перепады расхода вбирает в себя пневмогидроаккумулятор. Перепады расхода возникают из-за разницы объемов штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра: при выдвижении штока - перепад максимальный, при втягивании - минимальный.
Также в стенде для изучения работы гидропривода предусмотрено отключение гидробака для проверки работы гидропривода без него. В таком случае, вентиль (32) и вентиль (30) закрываются, а вентиль (31) открывается, и рабочая жидкость циркулирует по замкнутому контуру, минуя при этом гидробак.
Для обеспечения процесса испытания закрытых гидропередач, в составе стенда может присутствовать микроконтроллер, например, типа ATmega328P. Микроконтроллер обеспечивает сбор сигналов с датчиков давления и расходометра и производит их обработку, отправляя данные на персональный компьютер. Таким образом, возможно осуществлять не только тестирование, но и сбор и накопление данных, с целью, например, их последующего анализа, для определения наиболее оптимальных параметров тестируемых составляющих стенда, в том числе таких, как эжекторного насоса и пневмогидроаккумулятора.
Использование исследовательского стенда, в качестве изучения работы закрытого гидропривода позволяет создать работоспособную, изолированную от атмосферы гидропередачу и с помощью манометров, датчиков давления и температуры, и других измерительных устройств, исследовать процессы во время ее работы. Создание закрытой гидропередачи достигается благодаря использованию разобщенного с атмосферой гидробака, для этого в схему включается эжекторный насос, работающий в паре с пневмогидроаккумулятором и обеспечивающие ее работоспособность. Исследование работы эжектора достигается, благодаря применению расходомера, подключенного к регулятору потока для имитации утечек, стоящие в дренажной линии. Также работа эжекторного насоса тестируется при помощи датчиков давления и манометров перед эжекторным насосом, в дренажной линии, подходящей к эжекторному насосу и на выходе из эжекторного насоса, во всасывающей линии гидронасоса.
Таким образом, применение в стенде для изучения работы гидропривода, эжекторного насоса, расположенного после пневмогидроаккумулятора, и связанного с гидробаком, выполненным герметичным, а также измерительных приборов, в частности, расходомера, позволяет добиваться заявляемого технического результата, а именно - разработки стенда для исследования закрытых гидропередач, позволяющего проводить тестирование эжектора и пневмогидроаккумулятора.
Промышленная применимость.
Заявляемый стенд для изучения работы гидропривода может находить применение в научно-исследовательских и учебных лабораториях, занимающихся изучением гидравлических механизмов. В частности, при помощи заявляемого стенда, возможно осуществление изучения работы гидравлических передач, описанных в патентах RU 195329 и RU 195330, а также других, им подобных, выполненных разобщенными с атмосферой.