Устройство для оценки технического состояния объемных гидроприводов

Полезная модель может быть использована в области машиностроения и ремонтного производства для обкатки, испытания и настройки объемных гидроприводов.
Известно устройство для оценки технического состояния объемных гидроприводов, состоящие из: электродвигателя с приводным валом для подключения к нему вала испытываемого гидронасоса, гидравлической системы, имеющую гидробак, линии всасывания, управления, слива, дренажа и нагнетания, электромагнитного порошкового тормоза, жестко соединяемого с валом испытываемого гидромотора, реверсивных дроссель-расходомеров (CT300R-SR, Webtec) установленные в линиях нагнетания, имеющие возможность измерения давления и расхода рабочей жидкости в противоположных направлениях, соединенные через портативное считывающее устройство с компьютером (RU 135744, МПК F15B 19/00, опубл. 20.12.2013).
Недостатком известного решения является то, что устройство предназначено для испытаний ограниченной номенклатуры отечественных гидроагрегатов. Не представляется возможности проводить испытания широко распространенных объемных гидроприводов зарубежного производства, имеющие форсированные режимы работы.
Таким образом, устройство неспособно достоверно оценить техническое состояние объемных гидроприводов зарубежного производства, по причине не соответствия технических параметров устройства.
Также в данном устройстве используется электромагнитный порошковый тормоз, который, во-первых, ограничивает номенклатуры испытуемых гидроагрегатов в связи с малым развиваемым тормозным моментом, во-вторых, ограничивает время проведения испытаний из-за отсутствия системы охлаждения (в процессии испытаний наблюдается быстрый разогрев электромагнитного порошкового тормоза до критической температуры).
Технический результат заключается в возможности расширения диапазонов измерения технических характеристик (подачи, расхода, давления рабочей жидкости), по которым оценивается техническое состояние гидроприводов.
Технический результат достигается тем, что устройство включает частотный преобразователь, соединенный с электродвигателем, приводной вал электродвигателя для подключения к нему вала испытываемого гидронасоса, гидравлическую систему, имеющую гидробак, линии всасывания, управления, слива, дренажа, нагнетания и реверсивные дроссели-расходомеры, установленные в линиях нагнетания и соединенные с гидронасосом и гидромотором. Гидробак гидравлической системы оснащен указателем уровня рабочей жидкости, электронным термометром и водяным охладителем. Дополнительно содержит гидравлическое нагружающее устройство, содержащее реверсивный насос-мотор, реверсивный дроссель-расходомер, линии нагнетания, всасывания и слива, систему обратных клапанов, гидробак. Приводной вал реверсивного насоса-мотора муфтой соединен с валом испытуемого гидромотора, линии нагнетания соединены с реверсивным дроссель-расходомером через систему обратных клапанов, реверсивный насос-мотор соединен с гидробаком линией всасывания с вентилем. В гидробаке установлены указатель уровня рабочей жидкости, электронный термометр и водяной охладитель, реверсивный насос-мотор соединен с линией слива посредством предохранительного клапана.
Устройство содержит реверсивные дроссели-расходомеры (CT600R-SR, Webtec), установленные в линии нагнетания, большой пропускной способностью и высоким пределом измерения давления, определяющие значения технических характеристик (подачи, расхода, давления, и температуры рабочей жидкости) в процессе испытаний, через специальные порты дроссели-расходомеры соединяются с портативным считывающим устройством, имеющим возможность подключения к персональному компьютеру (ПК), для передачи, записи, обработки результатов, в режиме «онлайн» и построения графиков зависимости технических характеристик, гидравлическое нагружающее устройство» соединенное с валом испытуемого гидромотора позволяет определишь плавно регулировать и поддерживать постоянный тормозной момент при номинальной частоте вращения вала гидромотора в обоих направлениях за счет встроенного реверсивного насос-мотора.
На фиг. 1 представлена гидравлическая схема устройства и испытуемого объемного гидропривода; в табл.1 - технические характеристики прототипа и заявленного устройства.
Устройство содержит частотный преобразователь 1 (фиг. 1) соединенный с электродвигателем 2, приводной вал который муфтой 3 соединен с валом испытуемого гидронасоса 4, насосом подпитки 5 и сервораспределителем 6, линию всасывания 7 с вентилем 8, фильтром 9 с встроенным вакуумметром 10. Линия всасывания 7 соединяет гидробак 11 с входом насоса подпитки 5. Гидробак 11 оснащен указателем уровня рабочей жидкости 12, электронным термометром 13 и водяным охладителем 14. Линия управления 15 соединяет выход насоса подпитки 5 с сервораспределителем 6. Линия дренажа 16 связывает дренажные полости испытуемых гидронасоса 4 и гидромотора 17. Сливная линия 18 соединяет сливную полость гидронасоса 4 с гидробаком 11. Обратные 19, предохранительные 20 клапаны и реверсивные дроссели-расходомеры 21 и 22, установлены в линиях нагнетания 23 и 24. Линии нагнетания 23 и 24 соединяют гидронасос 4 с гидромотором 17. Манометры давления 25, 26 установлены в линиях управления 15 и дренажа 16. Выходной вал испытуемого гидромотора 17 соединен муфтой 27 с валом гидравлического нагружающего устройства 28, который обеспечивает заданный тормозной момент.
Гидравлическое нагружающее устройство 28, включает нагружающий реверсивный насос-мотор 29, приводной вал который муфтой 27 соединен с валом испытуемого гидромотора 17. Линии нагнетания 30 и 31 через систему обратных клапанов 32 соединены с линией всасывания 33 и линией слива 34. Линия всасывания 33 с вентилем 35 соединяет реверсивный насос-мотор 29 с гидробаком 36, в котором установлены указатель уровня рабочей жидкости 37, электронный термометр 38 и водяной охладитель 39. Линия слива 34 соединяет реверсивный насос-мотор 29, через предохранительный клапан 40, реверсивный дроссель-расходомер 41 и фильтр 42 с гидробаком 36.
Реверсивные дроссель-расходомеры 21, 22 и 41 через специальные порты и электрические линии 43 соединены с портативным считывающим устройством 44, имеющим возможность сбора, обработки и записи полученных результатов при подключении к ПК 45.
Устройство работает следующим образом. Испытуемый объемный гидропривод монтируют согласно фиг. 1. Частотным преобразователем 1 задают необходимое направление и частоту вращения приводного вала электродвигателя 2, который соединен муфтой 3 с валом испытуемого гидронасоса 4. Рычаг управления сервораспределителя 6 перемещают поочередно в крайние положения, при этом испытуемый гидронасос 4 изменяет направление и объем подаваемой рабочей жидкости в линиях нагнетания 23 и 24, идущие к испытуемому гидромотору 17, вследствие чего выходной вал последнего совершает вращение (в одном из направлений) совместно с приводным валом реверсивного (нагружающего) насос-мотора 29, так как их валы соединены между собой муфтой 27. Частота вращения испытуемого гидромотора 17 варьируется путем изменения подачи рабочей жидкости (объема) испытуемого гидронасоса 4 и определяется при помощи электронного тахометра. При достижении рабочей жидкости своей рабочей температуры (t=50±5 С), в линиях нагнетания 23 или 24 объемного гидропривода создают номинальное давление, установленное заводом изготовителем.
Давление в линиях нагнетания 23 или 24 создается гидравлическим нагружающим устройством 28. Торможение осуществляется в динамическом режиме, то есть вал испытуемого гидромотора 17 вращается под заданной нагрузкой тормозного момента созданного реверсивным (нагружающим) насос-мотором 29, работающим в режиме насоса. Реверсивный (нагружающий) насос-мотор 29 в процессе работы забирает рабочую жидкость из гидробака 36 через линию всасывания 33, далее рабочая жидкость поступает в одну из линий нагнетания 30 или 31 (в зависимости от направления вращения). Нагрузку (тормозной момент) на валу реверсивного насос-мотора 29 задают путем изменения проходного сечения (повышения давления) в линиях нагнетания 30, 31 при помощи реверсивного дроссель-расходомера 41. Рост давления в линиях нагнетания 30, 31 ограничивается предохранительным клапаном 40, который при достижении давления максимального значения соединяет линии нагнетания и слива. Принцип работы реверсивного насос-мотора 29 в обоих направлениях вращения идентичен. При изменении направления вращения вала испытуемого гидромотора 17 направление потока рабочей жидкости в гидросистеме гидравлического нагружающего устройства 28 изменяется автоматически за счет попарно «открытие» и «закрытие» обратных клапанов 32.
В процессе испытания реверсивные дроссели-расходомеры 21, 41 и 22 определяют подачу гидронасоса 4 и реверсивного насос-мотора 29, расход гидромотора 17, давление в линиях нагнетания объемного гидропривода 23, 24 и давление в линиях нагнетания 30, 31 гидравлического нагружающего устройства 28, а также температуру рабочей жидкости. Портативное считывающее устройство 44 соединенное электрическими линиями 43 через специальные порты с реверсивными дросселям-расходомерам 21, 22 и 41, обрабатывает информацию и показывает результаты испытаний. Для вывода значений полученных технических характеристик испытуемого объемного гидропривода в виде их зависимости от времени портативное считывающее устройство 44 имеет возможность подключения к ПК 45.
Контроль давления в линиях управления 15 и дренажа 16, осуществляется по манометрам 25 а 26 визуально. Температура рабочей жидкости в процессе испытаний поддерживается водяными охладителями 14 и 39 установленными в гидробаках 11 и 36, за счет пропускания проточной воды через них.
Определение объемного КПД гидропривода осуществляют по основным техническим параметрам - подачи, расходу, давлению, при номинальной частоте вращения и оптимальной температуре рабочей жидкости расчетным путем.
Крутящий момент на валу испытуемого гидромотора определяется по развиваемому давлению в линии нагнетания реверсивного насос-мотора.
Определение механического КПД испытуемого гидромотора 17 осуществляется по основным техническим параметрам, полученным в ходе испытания путем пересчета с термическими параметрами гидравлического нагружающего устройства 28.
В табл. 1 представлены измеряемые и расчетные технические характеристики прототипа и нового устройства. Модернизированное устройство позволяет расширить возможности оценки технического состояния объемных гидроприводов путем увеличения диапазонов измеряемых технических характеристик, таких как рабочего давления в линии нагнетания от 0 до 48 МПа, подачи и расхода в линии нагнетания от 15 до 600 л/мин, крутящего момента на валу испытуемого гидромотора от 0 до 1000 Н-м. Дополнительно позволяет контролировать давление в линии нагнетания нагружающего устройства от 0 до 48 МПа, тогда как в прототипе давление в линии нагнетания варьируется в диапазонах от 0 до 42 МПа, подача и расход в линии нагнетания от 8 до 300 л/мин, крутящий момента на валу испытуемого гидромотора от 0 до 404 Н⋅м.
В результате модернизации устройство позволяет расширить возможности определения расчетных технических характеристик объемных гидроприводов, таких как, гидромеханический КПД агрегата от 0 до 0,95; общий КПД объемного гидропривода от 0 до 0,9, тормозной момент нагружающего устройства от 0 до 1000 Н⋅м, а в прототипе гидромеханический КПД агрегата составляет от 0 до 0,9, общий КПД объемного гидропривода от 0 до 0,86, тормозной момент нагружающего устройства от 0 до 404 Н⋅м.
Полезная модель позволит в условиях ремонтного производства максимально реализовывать динамические методики испытаний, рекомендованные заводами-изготовителями и с высокой точностью определять основные технические характеристики объемного гидропривода отечественного и зарубежного производства.
По сравнению с известным решением, предлагаемое позволяет расширить возможности оценки технического состояния объемных гидроприводов путем установки реверсивных дросселей-расходомеров большей пропускной способностью и развиваемого давления, что позволяет расширить диапазоны измерения основных технических характеристик, таких как подача, расход и давление рабочей жидкости, по которым оценивается техническое состояние гидроагрегатов.
Применяемое гидравлическое нагружающее устройство позволяет создать и поддерживать на валу испытуемого гидромотора тормозной момент большего значения. Кроме того, позволяет бесступенчато изменять и определять развиваемый крутящий момент испытуемого гидромотора. Имеется возможность проводить испытание продолжительное время, так как устройство имеет систему охлаждения рабочей жидкости.
Таким образом, устройство позволяет расширить диапазоны измерения технических характеристик (подачи, расхода, давления рабочей жидкости), по которым оценивается техническое состояние гидроприводов.