Спосіб визначення технічного стану гідростатичних приводів

Реферат: Спосіб визначення технічного стану гідростатичного приводу під час експлуатації без демонтажу гідроприводу з машини або комбайна при навантаженні шляхом розгону машини від нульового значення до максимального значення швидкості руху в результаті різкого переміщення важеля гідророзподільника зазначеного приводу з нейтрального положення в одне з крайніх положень. Як діагностичний параметр для гідронасоса використовують величину максимального значення тиску в магістралі високого тиску, яке віднесено до часу досягнення максимального значення тиску. Як діагностичний параметр для гідромотора використовують величину максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора, яке віднесено до часу досягнення максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора зазначеного приводу. UA 115378 U (12) UA 115378 U UA 115378 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до випробувальної і діагностичної техніки для визначення технічного стану гідростатичних приводів (ГСТ) мобільних машин та сільськогосподарської техніки. Об'ємні гідроприводи широко застосовуються в мобільній сільськогосподарській техніці як система передачі енергії від двигуна до рушія машини при виконанні технологічних операцій. Технічний стан таких агрегатів гідроприводу як аксіально-поршневий насос (НП-90, 112) і мотор (МП-90, 112), визначає продуктивність машин в цілому, тому що впливає на швидкість їх руху. Зміна технічного стану ГСТ-90, 112 в гіршу сторону, призводить до втрат у вигляді збільшення непродуктивних витрат енергії і палива, що пов'язано з об'ємними втратами робочої рідини внаслідок внутрішніх витоків через зазори (з зон високого тиску в зони низького тиску). В процесі експлуатації гідромашин через знос об'ємні втрати постійно збільшуються. Об'ємні втрати гідростатичного приводу визначаються коефіцієнтом подачі для насоса і коефіцієнтом корисної дії (ККД) для мотора. Згідно з ДСТУ 2192-93 "Гідроприводи об'ємні. Насоси об'ємні та гідромотори. Загальні технічні умови", критерієм граничного стану є зниження коефіцієнта подачі для насоса  і ККД  для мотора не більше, ніж на 20 % від початкових значень. Відомий спосіб визначення технічного стану ГСТ по параметру технічного стану, виміряний при навантаженні ГСТ шляхом підключення вала привода гідронасоса до вала приводного двигуна. Як вказаний параметр використовують фактичні втрати робочої рідини у випробовуваному ГСТ, які визначають за величиною крутного моменту на вихідному валу гідромотора приводу при постійній величині обертів вала гідронасоса [патент РФ RU 2160855, МПК F 15 В 19/00, опубл. 20.12.2000]. Позитивний ефект способу проявляється в тому, що для визначення технічного стану ГСТ не потрібно застосовувати витратоміри робочої рідини. Діагностування виконується за величиною крутного моменту на валу гідромотора. Недоліком заявленого способу є те, що заявлений спосіб застосовується тільки на випробувальному стенді і не дозволяє виконати діагностування безпосереднє на машині або комбайні під час експлуатації, тобто є трудомістким. Крім того, відомий спосіб не дозволяє виділити з загального параметра технічного стану ГСТ (загальний ККД ГСТ) коефіцієнт подачі гідронасоса і ККД гідромотора. Найближчим за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб де вимірюють параметр технічного стану ГСТ при навантаженні останнього шляхом підключення вала привода гідронасоса до вала приводного двигуна. Як вказаний параметр використовують час досягнення частоти обертання вихідного вала гідромотора зазначеного приводу від нульового значення до досягнутої приводом максимального значення в результаті різкого переміщення важеля гідророзподільника зазначеного приводу з нейтрального положення в одне з крайніх положень. Зазначений час вимірюють для різних напрямків обертання вихідного вала гідромотора, відповідних переміщенням важеля гідророзподільника в протилежні крайні положення, а по різниці двох виміряних величин часу проводять порівняльну оцінку стану гідронапірних відсіків сервомеханізму. Час зазначеного різкого переміщення важеля становить не більше 0,5 с [патент Росії РФ RU 2184883, МПК F 15 В 19/00, опубл. 10.07.2002]. Позитивний ефект способу проявляється в тому, що для визначення технічного стану ГСТ використовують час досягнення частоти обертання вихідного вала гідромотора від нульового значення до максимального значення, тобто динамічну характеристику гідроприводу, за якою судять про технічний стан ГСТ. Недоліком заявленого способу є те, що заявлений спосіб застосовується тільки на випробувальному стенді і не дозволяє виконати діагностування безпосереднє на машині або комбайні під час експлуатації, тобто також є трудомістким. Крім того, відомий спосіб також не дозволяє виділити з загального параметра технічного стану ГСТ (загальний ККД ГСТ) коефіцієнт подачі гідронасоса і ККД гідромотора. В основу корисної моделі поставлено задачу, яка вирішується в способі визначення технічного стану ГСТ під час експлуатації, тобто без демонтажу гідроприводу з машини або комбайна при навантаженні ГСТ шляхом розгону машини від нульового значення до досягнутої машиною (комбайном) максимального значення швидкості руху в результаті різкого переміщення важеля гідророзподільника зазначеного приводу з нейтрального положення в одне з крайніх положень, де як діагностичний параметр для гідронасоса використовують величину максимального значення тиску в магістралі високого тиску, яке віднесено до часу досягнення максимального значення тиску, а як діагностичний параметр для гідромотора використовують величину максимального значення кутової частоти обертання вала 1 UA 115378 U гідромотора, яке віднесено до часу досягнення максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора зазначеного приводу. За допомогою запропонованого нетрудомісткого способу можна швидко, в умовах експлуатації, оцінити відсоток зниження коефіцієнта подачі насоса  за, формулою: 5     ln Pном  ln Pв им , %, 0,124 (1)   де Pном та Pв им - номінальне та вимірюване значення параметра, який характеризує швидкість збільшення тиску під час розгону машини, визначається за формулою:  P  Pmax / t н max ,1 / c, (2) 10 де Pmax та t нmax - максимальне значення тиску в магістралі високого тиску, МПа та час досягнення максимального значення тиску, с. Відсоток зниження ККД гідромотора  можна оцінити за формулою:     ln мном  ln мв им 0,108 , %, (3) 15 де ώм ном та ώм вим - номінальне та вимірюване значення параметра, який характеризує швидкість збільшення кутової частоти обертання вала гідромотора під час розгону машини, визначається за формулою: ώм  max / t мmax ,1/ c 2 , (4) 20 де max та t м max - максимальне значення кутової частоти обертання вала гідромотора, 1/с та час досягнення максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора, с При використанні даного способу за вказаними параметрами  та  , які розраховуються 25 за вимірюваними значеннями Pmax та t н max , а також max та t м max , можна визначити технічний стан ГСТ будь-якого призначення. На кресленні показана принципова гідравлічна схема ГСТ комбайна з елементами для вимірювання максимального значення тиску в лінії високого тиску Pmax та кутової частоти обертання вала гідромотора max . При цьому реєструється час досягнення максимального значення тиску t н max та час досягнення максимального значення кутової частоти обертання 30 35 40 45 вала гідромотора t н max . Значення тиску в лінії високого тиску вимірюють за допомогою електронного датчика, який встановлюють в різьбовий отвір на клапанній коробці гідромотора. Значення кутової частоти обертання вала гідромотора вимірюють безконтактним індукційним датчиком обертів за допомогою технологічного зубчастого колеса, яке встановлено на цьому валу. Час досягнення максимального значення тиску t н max та час досягнення максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора t н max визначається мікропроцесорним приладом. Запропонований спосіб визначення технічного стану гідростатичних приводів на машинах або комбайнах під час експлуатації здійснюють наступним чином. Для вимірювання максимального значення тиску в лінії високого тиску Pmax електронний датчик тиску встановлюють в різьбовий отвір на клапанній коробці гідромотора, як показано на кресленні. Для вимірювання максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора безконтактний індукційний датчик обертів та технологічне роз'ємне зубчасте колесо 2 UA 115378 U 5 10 15 встановлюють на праву піввісь комбайна. Безконтактний індукційний датчик обертів за допомогою технологічного кронштейна закріплюється на корпус комбайна. Час досягнення максимального значення тиску та час досягнення максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора визначається мікропроцесорним приладом, який встановлюється в кабіні оператора комбайна та з'єднується з датчиками тиску та кутової частоти обертання. Перед діагностуванням виконують прогрів робочої рідини в гідравлічному баку комбайна до температури 50+5 °C при русі комбайна в прямому та зворотному напрямках на рівній площадці. Діагностування виконують наступним чином. Встановлюють комбайн на рівну площадку, включають другу робочу передачу і, перемістивши важіль управління ГСТ до упору, за 0,5 с виконують розгін комбайна від нульового значення до досягнутого комбайном максимального значення швидкості руху. Під час розгону комбайна мікропроцесорний прилад реєструє значення Pmax в лінії високого тиску і час досягнення максимального значення тиску t н max та за формулою (2) розраховує швидкість збільшення тиску під час розгону машини Р. Під час розгону комбайна мікропроцесорний прилад також реєструє максимальне значення кутової частоти обертання вала гідромотора max і час досягнення максимального значення 20 25 30 t н max та за формулою (4) розраховує швидкість збільшення кутової частоти обертання вала гідромотора під час розгону машини ώм. Мікропроцесорний прилад за формулою (1) виконує розрахунок відсотка зниження коефіцієнта подачі насоса  , та за формулою (3) виконує розрахунок відсотка зниження ККД гідромотора  . Результати отриманих значень виводяться на табло мікропроцесорного приладу. 2  Номінальні значення Pном та ώм ном, які для ГСТ-90, 112 дорівнюють 78 МПа/с та 58 1/с відповідно, визначаються експериментально та заносяться в програму мікропроцесорного приладу при налаштуванні приладу. Наведені дослідження комплектів ГСТ-90 та ГСТ-112 показали, що вимірюване значення параметра, який характеризує швидкість збільшення тиску під час розгону зернозбирального  комбайна Pном та вимірюване значення параметра, який характеризує швидкість збільшення кутової частоти обертання вала гідромотора під час розгону комбайна мв им найбільш повно  характеризують технічний стан ГСТ, і дозволяють визначити відсоток зниження коефіцієнта подачі гідронасоса  та відсоток зниження ККД гідромотора  . Результати випробувань ГСТ-90 на зернозбиральному комбайні ДОН-1500Б представлені в таблиці. 35 Таблиця Результати випробувань ГСТ-90 на зернозбиральному комбайні ДОН-1500Б НП-90 МП-90  , % t н max , c 0 5 10 15 20 40 Pmax , МПа 32 32 33 33 34 0,41 0,76 1,46 2,72 5,23  Pв им , МПа/с 78 42 22,5 12,1 6,5  , % max , 1/c t м max , c ώм вим, 1/c 0 5 10 15 20 164 158 154 150 147 2,82 4,64 7,81 13,04 21,94 58 34 19,7 11,5 6,7 2 Позитивний ефект способу проявляється в тому, що для визначення технічного стану ГСТ не потрібно використовувати випробувальний стенд, тобто не потрібно виконувати демонтаж ГСТ з машини. Крім того, застосування датчиків для реєстрації діагностичних параметрів не пов'язане з розмиканням магістралі високого тиску, що виключає попадання повітря в гідравлічну систему. За допомогою запропонованого не трудомісткого способу можна окремо визначити відсоток зниження коефіцієнта подачі гідронасоса та коефіцієнт корисної дії гідромотора. 3 UA 115378 U 5 Заявлений спосіб визначення технічного стану гідростатичного приводу може бути використаний в організаціях де експлуатуються машини з гідростатичним приводом або на ремонтних підприємствах для контролю якості ремонту. Застосування заявленого способу дозволить зменшити непродуктивні витрати палива машиною під час виконання технологічних операцій та підвищити продуктивність машин. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб визначення технічного стану гідростатичного приводу під час експлуатації без демонтажу гідроприводу з машини або комбайна при навантаженні шляхом розгону машини від нульового значення до максимального значення швидкості руху в результаті різкого переміщення важеля гідророзподільника зазначеного приводу з нейтрального положення в одне з крайніх положень, який відрізняється тим, що як діагностичний параметр для гідронасоса використовують величину максимального значення тиску в магістралі високого тиску, яке віднесено до часу досягнення максимального значення тиску, а як діагностичний параметр для гідромотора використовують величину максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора, яке віднесено до часу досягнення максимального значення кутової частоти обертання вала гідромотора зазначеного приводу. 20 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4