Бортовое диагностирование гидроцилиндров по параметрам несущей способности

Механика специальных систем

УДК 69.002.51.192:621.225.2

Д. Ю. Кобзов, А. Ю. Кулаков Братский государственный университет, Россия, Братск

БОРТОВОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ПО ПАРАМЕТРАМ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Предложена схема встроенного диагностирования гидроцилиндра, позволяющая осуществлять непрерывный бортовой контроль и управление надежностью силового гидроцилиндра в процессе эксплуатации в зависимости от схемы его подключения, действующих нагрузок и алгоритма функционирования.

Информацию о состоянии несущей способности можно получать путем контроля параметров взаимного расположения штока и корпуса гидроцилиндра, т. е. по угловой несоосности его штока и корпуса, в качестве контролируемой составляющей, которой целесообразно использовать угол этой несоосности. Непрерывный бортовой контроль изменения взаимного расположения штока и корпуса (гильзы) гидроцилиндра в процессе его эксплуатации позволит исключить такие полные, явные отказы гидроцилиндров, как заклинивание его длинномерных элементов.

На практике принципиальная схема подобного бортового (встроенного) контроля несущей (нагрузочной) способности гидроцилиндра предполагает контроль двух диагностических параметров: угла несоосности штока и корпуса гидроцилиндра, а также текущее выдвижение его штока. При наличии значи-

тельных пульсаций давления рабочей жидкости, целесообразно использовать систему бортового диагностирования гидроцилиндра по трем параметрам с дополнительным контролем давления. Между тем в большинстве гидроприводов возвратно-поступательного действия дорожных и строительных машин наряду с пульсациями давления в полости нагнетания зачастую имеют место значительные пространственные перемещения исполнительного гидроцилиндра.

В этом случае целесообразно применять систему встроенного диагностирования гидроцилиндра по четырем параметрам с контролем угла наклона гидроцилиндра к поверхности тяготения. В такой системе (см. рисунок) дополнительно устанавливается датчик горизонта 15, показания с которого через усилитель 11 поступают на электропреобразователь 12.

Принципиальная схема бортового диагностирования несущей способности гидроцилиндра по четырем параметрам

Решетневскце чтения

В предложенном виде гидросистема работает следующим образом.

В среднем положении золотника гидрораспределителя 2 рабочая жидкость от источника питания 3 поступает по трубопроводам 14 через предохранительный клапан 5 по магистрали 8 на слив 4. Однако если в этом случае на силовой гидроцилиндр 1 действует нагрузка (случай нагружения гидроцилиндра ковша экскаватора при копании рукоятью), электрические сигналы с манометра 6, а также с датчиков положения штока 9, угловой несоосности 10 и пространственного положения гидроцилиндра 15 поступают на усилитель 11 и далее на электропреобразователя 12, где окончательно формируется результирующий импульс диагностического состояния. В случае критического нагружения гидроцилиндра управляющий электросигнал поступает с электропреобразователь 12 на гидрозолотник 7, переводя его в позицию соединения гидроцилиндра 1 и источника питания 3 со сливом 4, тем самым разгружая эти гидроагрегаты и предотвращая возможный отказ. В случае удовлетворительной несущей способности гидроцилиндра сигнал с преобразователя 12 поступает на индикатор 13, по которому оператор имеет возможность прогнозировать наступление ожидаемого отказа.

В крайнем правом положении золотника гидрораспределителя 2 рабочая жидкость от источника питания 3 поступает через гидрораспределитель 2, манометр 6 и гидрозолотник 7 в поршневую полость силового гидроцилиндра 1, выдвигая шток и нагружая гидроцилиндр эксплуатационной продольно-поперечной нагрузкой. В случае критических нагрузок гидрозолотник 7, управляемый электропреобразователем 12 в соответствии с показаниями измерителей 6, 9, 10 и 15, кратковременно (до сброса пика давления в питающей магистрали) соединяет гидроцилиндр 1 и источник питания 3 со сливом 4. Одновременно скачкообразное превышение допустимых значений диагностического параметра фиксируется на индикаторе 13, что дополнительно свидетельствует о приближении отказа для данных эксплуатационных условий.

В крайнем левом положении золотника гидрораспределителя 2 рабочая жидкость от источника питания 3 поступает в штоковую полость силового гидроцилиндра 1, нагружая его растягивающим продольным усилием. В этом случае поршень совершает насосный ход. Давление в поршневой полости гидроцилиндра 1 минимально, так как она уже соединена через гидрораспределитель 2 со сливом 4. То же следует сказать о деформациях и общей нагруженности гидроцилиндра, что регистрируется индикатором 13.

D. Yu. Kobzov, A. Yu. Kulakov Bratsk State University, Russia, Bratsk

BOARD DIAGNOSING OF ACTUATORS ON CARRYING CAPACITY PARAMETERS

The circuit of firmware diagnosing of hydrocylinder, allowing to realize the continuous board control and control of reliability of a power actuator while in service depending on the circuit of its connection, acting loadings and algorithm of functioning is offered.

© Кобзов Д. Ю., Кулаков А. Ю., 2012

УДК 69.002.51.192:621.225.2

И. О. Кобзова, В. В. Жмуров, В. И. Липецкий Братский государственный университет, Россия, Братск

Д. Лханаг

Монгольский университет науки и технологии, Монголия, Улан-Батор

ВАРИАНТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ НАПРАВЛЯЮЩИХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

С целью уменьшения влияния абразива на износ трущихся поверхностей в подвижных сопряжениях гидроцилиндра предлагается замена направляющих скольжения на направляющие качения.

Возможное повышение уровня рабочего давления в гидросистемах и увеличение геометрических размеров штока и корпуса гидроцилиндра, сопровождающееся значительным ростом нагрузок на его основные элементы, резко снижает надежность гидроцилиндра и уменьшает ресурс его работоспособности. Последнее обусловлено увеличением напряжений в элементах цилиндра и резким возрастанием реакции в под-

вижных сопряжениях «поршень - гильза» и «шток -втулка» гидроцилиндра, что, в свою очередь, приводит к повышению интенсивности изнашивания трущихся элементов гидроцилиндра и росту зазоров в его герметизируемых сопряжениях.

В условиях наличия значительного количества абразива в рабочей среде проявление этих явлений интенсифицируется. К повреждениям гидроцилиндра,