ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД Российский патент 1994 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве элементов следящего гидропривода для испытаний дросселирующих гидрораспределителей (ДГР), электрогидравлических усилителей (ЭГУ) и других агрегатов.

Известны устройства для испытаний гидравлических агрегатов, содержащие блок управления, выполненный в виде источника сигналов постоянного тока, связанный выходной линией с электромеханическим преобразователем (ЭМП) электрогидравлического усилителя, и блока измерения выходных параметров, соединенного с каналами управления агрегата и состоящего из технологического гидродвигателя. В этих устройствах скоростная характеристика агрегата определяется путем подачи на вход ЭМП тока управления различной полярности и величины и измерения скорости перемещения выходного звена технологического гидродвигателя по времени прохождения перемещающимся звеном контрольной величины хода.

Недостатком данных устройств является существенная продолжительность замеров, особенно в зоне малых расходов, и их низкое информативное содержание.

Наиболее близким по своей технической сущности к предложенному является гидравлический испытательный стенд, схема которого позволяет испытывать не только усилитель, но и гидромотор. Стенд содержит блок управления, связанный с усилителем, подключенным гидролиниями к источнику давления, сливу и полостям гидромотора, связанного валом с механическим корректирующим устройством и с датчиком скорости вращения.

Недостатком данного стенда является низкая точность измерения знакопеременных расходов и отсутствия средств идентификации расходных характеристик.

Целью данного изобретения является создание высокопроизводительного оборудования для испытаний усилителей и гидромоторов с контролем знакопеременных расходов при необходимой чувствительности, особенно в области малых расходов, за счет вывода в зону минимально устойчивой работы тахометрического датчика частоты вращения и возможности идентификации полученных скоростной и силовой характеристик за счет нанесения реперных точек на регистрограммы этих характеристик.

Указанная цель достигается тем, что гидравлический испытательный стенд, содержащий блок управления, выход которого соединен с электромеханическим преобразователем электрогидравлического усилителя, подключенного гидролиниями к источнику давления, сливу и полостям гидромотора, связанного валом с механическим корректирующим устройством и с датчиком скорости вращения, а также связанные со сравнивающим элементом датчика давления в гидролиниях электрогидравлического усилителя, подключенных к полостям гидромотора, снабжен мажоритарным элементом в виде дискриминатора сигналов, а механическое корректирующее устройство выполнено в виде синхронного электродвигателя и дифференциального редуктора, причем входные валы последнего соединены с гидромотором и электродвигателем, а выходной вал - с датчиком скорости вращения, при этом входы дискриминатора соединены с датчиками давления, а выход - с выходом сравнивающего элемента, и снабжен также двухпозиционным переключателем и графопостроителем, при этом один входной контакт переключателя связан с выходами сравнивающего элемента и дискриминатора, другой - с выходом датчика скорости вращения, а выходной контакт - с одним входом графопостроителем, другой вход которого соединен с выходом блока управления.

На фиг. 1 изображена блок - схема устройства для испытаний ЭГУ; на фиг. 2 - регистрограмма скоростной (расходной) характеристики; на фиг. 3 - регистрограмма силовой (перепадной) характеристики. При этом цифрами обозначены: 1 - блок управления, 2 - электрогидравлический усилитель, 3 - электромеханический преобразователь, 4 - усилитель сопло-заслонка, 5 - дросселирующий гидрораспределитель, 6 и 7 - линии управления, 8 - гидромотор, 9 - дифференциальный редуктор, 10 - синхронный электродвигатель, 11 - тахогенератор, 12 - преобразователь частоты, 13 и 14 - датчики давления, 15 - блок вычисления разности расходов, 16 - дискриминатор, 17 - переключатель, 18 - графопостроитель, 19, 20 и 21 вентили, 22-26 - шестерни дифференциального редуктора, 27 - водило, 28 и 29 - кривые записи расхода, 30 и 31 - кривые записи перепада давлений; Р₁ и Р₂ - давление в управляющих полостях ЭГУ; Δ= Р₁-Р₂ - перепад давлений; n_o, n₁, n₂ - частоты вращения синхронного электродвигателя, гидромотора и тахогенератора; Q - расход рабочей жидкости; Q_o, P_o - расход и давление на входе в агрегат; U, I - обозначение напряжения и тока.

Устройство содержит блок управления 1, связанный двумя выходами с усилителем 2 и входом Х графопостроителя 18. Выходы электрогидравлического усилителя по линиям управления 6 и 7 сведены с гидромотором 8. При этом линии 6 и 7 соединены между собой через вентиль 19 закольцовки, а также содержит запорные вентили 20 и 21. Выход гидромотора 8 подключен к одному из входов дифференциального редуктора 9, со вторым входом которого связан синхронный электродвигатель 10. На выходе редуктора 9 установлен тахогенератор 11, связанный через преобразователь частоты 12 и переключатель 17 с входом Y графопостроителя 18. С линиями управления 6 и 7 связаны также датчики давления 13 и 14, выходы которых подключены попарно к блоку 15 вычисления разности давлений и дискриминатору 16. Объединенные выходы блока 15 и дискриминатора 16 через второй контакт переключателя 17 также могут быть связаны с входом Y графопостроителя 18.

На первом этапе испытаний при определении силовой характеристики ЭГУ вентили 19, 20 и 21 закрыты, что соответствует режиму заторможенного гидродвигателя. При подаче с блока управления на вход ЭГУ сигнала постоянной скорости осуществляется изменение давлений в линиях 6 и 7. Сигналы с датчиков 13 и 14 давления поступают в блок 15 вычисления разности давления, и через включенный в позицию "Δ Р" переключатель 17 разность этих сигналов, соответствующая перепаду давлений ΔР в управляющих полостях ЭГУ, поступает на вход графопостроителя 18. В результате на регистрограмме фиксируется силовая (перепадная) характеристика ЭГУ (см. фиг. 3). Параллельно с подачей в блок 15 сигналы с датчиков давлений поступают также на вход дискриминатора 16, на выходе которого при равенстве этих сигналов (т. е. при ΔР = 0) формируется импульс малой длительности и амплитуды. Этот импульс накладывается на основной сигнал (кривая 30) U Δp и осуществляет своего рода привязку характеристики к положению гидравлической нейтрали ЭГУ. Подобный прием позволяет, во-первых, осуществлять идентификацию регистрограмм относительно сигнала тока управления, и, во-вторых, объективно определять величину смещения нуля электрогидравлического усилителя.

Таким образом, при испытаниях гидромоторов усилитель 2 является задатчиком расхода. В зависимости от величины расхода по магистралям 6 и 7 гидромотор 8 развивает частоту вращения n₁. Таким образом осуществляется контроль характеристики гидромотора расход-частота вращения. Информация о величине расхода поступает на вход Х графопостроителя 18, а о скорости вращения - на вход Y. Нагрузочная характеристика гидромотора расход-перепад регистрируется с помощью датчиков давления 13 и 14 через блок 15 и переключатель 17 на вход Y графопостроителя.

Для обеспечения минимальных динамических погрешностей регистрации силовой и скоростной характеристик время развертки сигнала от -I_max до +I_max выбирается не менее 30 с. В этом случае метка на характеристике о прохождении гидравлической нейтрали может быть получена путем подачи сигнала с выхода дискриминатора непосредственно на вход "Подъем пера" графопостроителя. На кривой 31 регистрации силовой характеристики образуется при этом разрыв величиной 0,5-1 мм, что дает возможность идентифицировать характеристики, снятые при повторных испытаниях.

Для снятия скоростной характеристики вентили 19, 20 и 21 открываются. При неработающем ЭГУ и включенном на задание обороты n_o синхронном двигателе 10 тахогенератор 11 будет подавать через преобразователь 12 частоты и включенный в положение "Q" переключатель 17 - на вход Y графопостроителя 18 сигнал, соответствующий нулевому расходу. Число оборотов n_o синхронного электродвигателя 10 выбирается таким образом, чтобы оно не менее, чем на 10% превышало частоту вращения n₁ гидромотора 8 при максимальном расходе. Итак, в первоначальный момент при Q = 0 скорость вращения тахогенератора n₂ равна скорости вращения n_o электродвигателя 10. В процессе испытаний и ЭГУ, и гидромоторов при подаче на вход ЭГУ сигнала постоянной скорости с амплитудой, соответствующей рабочему диапазону токов ЭГУ, расход через гидромотор 8 изменяется в последовательности от -Q_max через Q_min до +Q_max, и соответственно меняется и частота вращения выходного вала гидромотора 8. При этом при -n_1max обороты тахогенератора 11 снижаются до минимально устойчивого его вращения (для этого и оставлен запас в виде 0,1 n₁), а при +n_max частота вращения тахогенератора увеличивается практически до n₂ ≥2n_o. Следует отметить, что данные соотношения даны для одинаковых шестерен 22, 23, 24 и 25 и 26 соответственно.

В области малых расходов "Q_min", когда частота n₁ вращения гидромотора 8 практически может быть близка к нулю, вращающиеся шестерни 23, 24, 25 и 26 дифференциала являются своеобразным люфтовыбирающим элементом, поддерживая постоянно гидромотор в состоянии кинематической связи с расходом Q.

На фиг. 2 показаны регистрограммы скоростных характеристик ЭГУ только одним гидромотором (кривая 28) и по предлагаемой в данной заявке схеме (кривая 29). В первом случае отчетливо видны следы неустойчивой работы гидромотора в области малых расходов, в то время как во втором случае регистрограмма имеет плавную форму без колебательных явлений. Следует заметить, что на кривой 29 сигнал, соответствующий отрицательным расходам, при записи искусственно инвертирован. Предлагаемое устройство повышает производительность контроля скоростной и силовой характеристик, что в конечном счете позволяет реализовать в максимальной степени условия точности, взаимозаменяемости при выпуске готовой продукции на предприятиях агрегатостроения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1359512, кл. F 15 B 19/00, 1986.

Использование: при производстве элементов следящего гидропривода для испытаний дросселирующих гидрораспределителей и электрогидравлических усилителей. Сущность изобретения: в режиме заторможенного гидродвигателя вентиля 19, 20 и 21 закрыты. При подаче с блока управлении сигнала осуществляется изменение давлений в линиях 6, 7. Сигналы датчиков 13, 14 давления поступают в блок 15 вычисления разности давления и через включенный в позицию "Р" переключатель 17 разность этих сигналов поступает на вход графопостроителя 18. В результате фиксируется силовая характеристика электрогидравлического усилителя. Одновременно сигналы датчиков 13, 14 поступают на вход дискриминатора 16, на выходе которого при нулевом перепаде формируется импульс малой длительности и амплитуды, который накладывается на основной сигнал и осуществляет привязку характеристики к положению гидравлической нейтрали усилителя. Для снятия скоростной характеристики вентили 19, 20 и 21 открываются, а тахогенератор 11 подает на графопостроитель 18 сигнал, соответствующий расходу. При этом переключатель 17 находится в положении "0". В области малых расходов шестерни 23, 24, 25 и 26 поддерживают постоянно кинематическую связь гидромотора с расходомером 11. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, содержащий блок управления, выход которого соединен с электромеханическим преобразователем электрогидравлического усилителя, подключенного гидролиниями к источнику давления, сливу и полостям гидромотора, связанного валом с механическим корректирующим устройством и с датчиком скорости вращения, а также связанные со сравнивающим элементом датчики давления в гидролиниях электрогидравлического усилителя, подключенных к полостям гидромотора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля знакопеременных расходов и идентификации характеристик, он снабжен мажоритарным элементом в виде дискриминатора сигналов, а механическое корректирующее устройство выполнено в виде синхронного электродвигателя и дифференциального редуктора, причем входные валы последнего соединены с гидромотором и электродвигателем, а выходной вал - с датчиком скорости вращения, при этом входы дискриминатора соединены с датчиками давления, а выход - с выходом сравнивающего элемента. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен двухпозиционным переключателем и графопостроителем, при этом один входной контакт переключателя связан с выходами сравнивающего элемента и дискриминатора, другой - с выходом датчика скорости вращения, а выходной контакт - с одним входом графопостроителя, другой вход которого соединен с выходом блока управления.