СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОАГРЕГАТА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к технике стендовых испытаний и может быть использовано для испытания элементов гидроагрегатов рулевого управления (гидроагрегатов усилителя руля), применяемых в основном в зерноуборочных и кормоуборочных машинах.

Известны стенды для испытаний гидрообъемных приводов сельскохозяйственных машин, содержащие смонтированные на раме приводной вал для подключения к нему вала гидронасоса испытываемого гидроагрегата, гидравлическую систему с гидробаком, линиями всасывания, нагнетания и слива, а также средства для установки на стенде испытываемых гидроагрегатов и контрольно-измерительную аппаратуру (см., на пример, "Стенд для испытания агрегатов гидроприводов сельскохозяйственной техники КИ-4815М. Паспорт 4815-01 ПС", г. Валмиера Латв. ССР, 1986, или патент РФ N 2146339, МПК F 15 B 19/00, 10.03.2000).

Конструкция известных стендов не позволяет испытывать на них гидроагрегаты рулевого управления, так как такие агрегаты имеют свои, отличные от других гидроагрегатов, характеристики и конструктивные особенности. В процессе работы гидроагрегата рулевого управления его элементы определенным образом гидравлически связаны между собой. Указанные известные стенды не обеспечивают возможность гидравлической связи элементов гидроагрегата рулевого управления с имитацией рабочих нагрузок на эти элементы для того, чтобы оценить техническое состояние как агрегата в целом, так и отдельных его элементов.

Известен также стенд для испытаний гидроагрегата рулевого управления, содержащий приводной вал для подключения к нему вала гидронасоса, средство для нагружения испытываемого гидроагрегата и гидравлическую систему, имеющую гидробак, линию всасывания, вход которой сообщен с гидробаком, а выход предназначен для подключения к всасывающей полости указанного гидронасоса, первую напорную линию, вход которой предназначен для подключения к напорной полости указанного гидронасоса, а первый выход - для подключения ко входу испытываемого гидроагрегата, а также первую, вторую и третью сливные линии, выходы которых сообщены с гидробаком, а вход первой предназначен для подключения к выходу предохранительно-переливного клапана, причем первая напорная линия выполнена с отводом для подключения к нему входа указанного предохранительно-переливного клапана (см. авт. свид. СССР N 1761986, МПК F 15 В 19/00, 1992).

Этот стенд по конструкции является наиболее близким к заявленному. Он позволяет проводить испытания гидравлических рулевых механизмов, в частности механизмов, устанавливаемых в объединенных гидросистемах технологических транспортных машин, имеющих контур рулевого управления и контур рабочего оборудования.

Однако, во-первых, известный стенд так же, как и ранее указанные стенды, не позволяет испытывать гидроагрегаты рулевого управления, применяемые в отечественных зерноуборочных и кормоуборочных машинах, например таких как зерноуборочные комбайны "Дон" и "Енисей", кормоуборочный комбайн КСК-100, косилка-плющилка КПС-5Г. Основными элементами гидроагрегата рулевого управления, используемого в указанных зерноуборочных и кормоуборочных машинах, являются следующие:
- гидронасос шестеренного типа, предназначенный для нагнетания рабочей жидкости в гидросистеме рулевого управления;
- насос-дозатор, обеспечивающий управление поворотом колес как с усилителем потока, так и без него;
- усилитель потока, пропорционально увеличивающий поток рабочей жидкости от насоса-дозатора к гидроцилиндрам управляемых колес с целью уменьшения усилий на рулевом колесе и ускорения действия системы;
- гидроцилиндры поворота управляемых колес;
- предохранительно-переливной клапан, служащий для защиты гидросистемы от чрезмерных давлений, которые возникают при возрастании сопротивления.

Известный стенд не обеспечивает возможности гидравлической связи элементов гидроагрегата рулевого управления, применяемого в зерноуборочных и кормоуборочных машинах, с имитацией рабочих нагрузок.

Во-вторых, в описании к авт. свид. СССР N 1761986 не содержится сведений о возможности определения на стенде технического состояния отдельных элементов рулевого механизма. Даже если допустить, что установленные на известном стенде гидронасос и предохранительно-переливной клапан являются элементами испытываемого гидроагрегата, в описании известного стенда отсутствуют указания на возможность оценки их технического состояния и не приведены средства, которые могли бы реализовать эту возможность.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции стенда для испытаний элементов гидроагрегата рулевого управления, используемого в зерноуборочных и кормоуборочных машинах, с обеспечением возможности оценки технического состояния этих элементов как в целом, так и в отдельности.

Указанная задача достигается тем, что стенд для испытаний гидроагрегата рулевого управления, содержащий приводной вал для подключения к нему вала гидронасоса испытываемого гидроагрегата, средство для нагружения испытываемого гидроагрегата и гидравлическую систему, имеющую гидробак, линию всасывания, вход которой сообщен с гидробаком, а выход предназначен для подключения к всасывающей полости указанного гидронасоса, первую напорную линию, вход которой предназначен для подключения к напорной полости указанного гидронасоса, а первый выход - для подключения ко входу испытываемого гидроагрегата, а также первую, вторую и третью сливные линии, выходы которых сообщены с гидробаком, а вход первой предназначен для подключения к выходу предохранительно-переливного клапана испытываемого гидроагрегата, причем первая напорная линия выполнена с отводом для подключения к нему входа указанного предохранительно-переливного клапана, согласно изобретению снабжен второй и третьей напорными линиями, входы которых предназначены для подключения к разным напорным полостям насоса-дозатора испытываемого гидроагрегата, а выходы - для подключения к разным торцевым полостям золотника усилителя потока испытываемого гидроагрегата, и двумя напорно-сливными линиями, входы которых предназначены для подключения к разным напорно-сливным отверстиям золотника указанного усилителя потока, а выходы - к разным полостям гидроцилиндра испытываемого гидроагрегата, причем первая напорная линия снабжена краном и дросселем, параллельно подключенными перед указанным отводом, и выполнена со вторым выходом для подключения ко входу запорного клапана указанного усилителя потока, первый выход первой напорной линии предназначен для подключения ко входу указанного насоса- дозатора, а входы второй и третьей сливных линий - для подключения соответственно к сливной полости указанного насоса-дозатора и к сливным отверстиям золотника указанного усилителя потока, при этом стенд снабжен также датчиком усилия на приводном валу указанного насоса-дозатора, датчиком давления рабочей жидкости, подключенным к первой напорной линии перед краном и дросселем, и приспособлением для крепления указанного гидроцилиндра на стенде, а средство для нагружения испытываемого гидроагрегата выполнено в виде механизма нагружения штока этого гидроцилиндра.

На вышеописанном предлагаемом стенде по показанию датчика усилия на приводном валу насоса-дозатора можно оценить общее техническое состояние элементов испытываемого гидроагрегата, а по показаниям датчика давления - оценить состояние предохранительно-переливного клапана испытываемого гидроагрегата и отрегулировать этот клапан.

Для определения технического состояния насоса-дозатора вторая или третья напорные линии предлагаемого стенда или обе эти линии могут быть снабжены измерителем расхода рабочей жидкости.

Для определения состояния планетарного механизма насоса-дозатора вторая или третья напорные линии предлагаемого стенда или обе эти линии могут быть снабжены измерителем давления рабочей жидкости.

С целью определения технического состояния усилителя потока напорно-сливные линии предлагаемого стенда снабжены измерителями расхода рабочей жидкости.

Кроме того, приспособление для крепления гидроцилиндра на предлагаемом стенде может иметь основание для шарнирного прикрепления к нему корпуса гидроцилиндра, жестко соединенную с основанием стойку и шарнирно соединенный с ней рычаг для шарнирного прикрепления к нему штока гидроцилиндра, при этом механизм нагружения штока гидроцилиндра может быть выполнен в виде пружины, один конец которой прикреплен к основанию, а другой - к рычагу.

На чертеже представлена гидравлическая схема примера предлагаемого стенда для испытаний элементов гидроагрегата рулевого управления.

Согласно изобретению стенд содержит смонтированные на раме (на чертеже не показана) приводной вал 1 электродвигателя 2, подключаемый к валу гидронасоса 3 испытываемого гидроагрегата при помощи муфты 4, и гидравлическую систему, имеющую гидробак 5, линию 6 всасывания, три напорные линии 7-9, две напорно-сливные линии 10 и три сливные линии 11-13.

Вход линии 6 всасывания сообщен с гидробаком 5, а выход предназначен для подключения к всасывающей полости гидронасоса 3.

Первая напорная линия 7 выполнена с двумя выходами, один из которых предназначен для подключения ко входу насоса-дозатора 14 испытываемого гидроагрегата, а другой - ко входу запорного клапана (не показан) усилителя 15 потока испытываемого гидроагрегата, причем вход напорной линии 7 предназначен для подключения к напорной полости гидронасоса 3. Линия 7 выполнена также о отводом 16 перед ее выходами для подключения к нему входа предохранительно-переливного клапана 17 испытываемого гидроагрегата и снабжена краном 18 и дросселем 19, параллельно подключенными перед отводом 16. К линии 7 перед краном 18 и дросселем 19 подключен датчик 20 давления рабочей жидкости, который может быть выполнен, например, в виде манометра типа МТК с диапазоном измерения до 25 МПа.

Входы второй 8 и третьей 9 напорных линий предназначены для подключения к разным напорным полостям насоса-дозатора 14, а выходы - для подключения к разным торцевым полостям золотника усилителя 15 потока. Одна из напорных линий 8, 9 (в показанном на чертеже примере это третья напорная линия 9) снабжена измерителем 21 давления рабочей жидкости, выполненным, например, в виде манометра типа МТК с диапазоном измерения до 1,5 МПа. Одна из напорных линий 8, 9 (в показанном на чертеже примере это вторая напорная линия 8) снабжена измерителем 22 расхода рабочей жидкости за один оборот приводного вала 23 насоса-дозатора 14. Измеритель 22 может быть выполнен в виде объемного расходомера жидкости, например, имеющего прозрачный цилиндр с поршнем, при этом на корпус цилиндра нанесена шкала, проградуированная в единицах объема. Любая из напорных линий 8, 9 может быть снабжена обоими измерителями 21, 22.

Входы напорно-сливных линий 10 предназначены для подключения к разным на порно-сливным отверстиям золотника усилителя 15 потока, а выходы - к разным полостям гидроцилиндра 24 испытываемого гидроагрегата. Линии 10 снабжены измерителями 25 расхода рабочей жидкости для определения количества рабочей жидкости, проходящей по линиям 10 за один оборот приводного вала 23 насоса-дозатора 14. Измеритель 25 может быть выполнен в виде турбинного преобразователя расхода типа ТПР.

Выходы сливных линий 11-13 сообщены с гидробаком 5. Вход первой сливной линии 11 предназначен для подключения к выходу предохранительно-переливного клапана 17, вход второй сливной линии 12 - для подключения к сливной полости насоса-дозатора 14, а вход третьей сливной линии 13 - для подключения к сливным отверстиям золотника усилителя 15 потока. Сливные линии 11-13 перед их сообщением с гидробаком 5 могут быть объединены в одну линию слива, на которой могут быть установлены охладитель 26 рабочей жидкости с терморегулятором 27 и измеритель 28 температуры рабочей жидкости.

Предлагаемый стенд снабжен также датчиком 29 усилия на приводном валу 23 насоса-дозатора 14, приспособлением для крепления гидроцилиндра 24 на раме стенда и механизмом нагружения штока этого гидроцилиндра. В качестве датчика 29 может быть использован люфтомер К-256 (ТУ 4577-396-03112267-95), предназначенный для измерений как зазоров, так и усилий. Приспособление для крепления гидроцилиндра 24 имеет смонтированное на раме стенда основание 30 для шарнирного прикрепления к нему корпуса гидроцилиндра 24 (например, при помощи вилки), жестко соединенную с основанием 30 стойку 31 и шарнирно соединенный с ней рычаг 32 для шарнирного прикрепления к нему штока гидроцилиндра 24 (например, также с помощью вилки), а механизм нагружения штока гидроцилиндра выполнен в виде пружины 33, один конец которой прикреплен к основанию 30, а другой - к рычагу 32.

Испытания гидроагрегата рулевого управления проводят на предлагаемом стенде следующим образом.

Элементы гидроагрегата рулевого управления, предварительно снятые с машины, на которой они эксплуатировались, устанавливают на предлагаемом стенде. При этом гидронасос 3 с помощью муфты 4 присоединяют к приводному валу 1, гидроцилиндр 24 прикрепляют к раме стенда с помощью вышеописанных основания 30 со стойкой 31 и рычага 32, а линии гидросистемы стенда подключают согласно их вышеуказанным предназначениям к соответствующим частям гидронасоса 3, насоса-дозатора 14, усилителя 15 потока, гидроцилиндра 24 и предохранительно-переливного клапана 17. На приводной вал 23 насоса-дозатора устанавливают датчик 29 усилия.

Далее, включив электродвигатель 2, приводят в действие гидронасос 3. Рабочая жидкость гидросистемы стенда всасывается из гидробака 5 и гидронасосом 3 при открытом кране 18 подается под давлением в первую напорную линию 7, откуда через один из ее выходов поступает на вход насоса-дозатора 14. При нейтральном положении приводного вала 23 (при эксплуатации приводной вал 23 соединен с рулевым колесом машины, поэтому нейтральное положение вала 23 соответствует среднему, нейтральному положению рулевого колеса) золотник усилителя 15 потока также находится в нейтральном положении, и рабочая жидкость перетекает со входа насоса-дозатора 14 в его сливную полость и далее по второй сливной линии 12 сливается в гидробак 5. При этом запорный клапан усилителя 15 потока закрыт, поэтому часть рабочей жидкости, направляемая ко второму выходу первой напорной линии 7, в усилитель 15 потока не поступает.

При повороте приводного вала 23 в ту или иную сторону (что соответствует повороту рулевого колеса в процессе эксплуатации) рабочая жидкость через планетарный механизм (не показан) насоса-дозатора 14 подается по одной из напорных линий 8, 9 в ту или иную торцевую полость золотника усилителя 15 потока. При этом под давлением потока рабочей жидкости, направляемого ко входу запорного клапана усилителя 15 потока через второй выход первой напорной линии 7, этот клапан открывается, и рабочая жидкость через соответствующие элементы усилителя 15 потока поступает в ту или иную напорно-сливную линию 10 и соответственно в ту или иную полость гидроцилиндра 24, в результате чего шток гидроцилиндра 24 перемещается в том или ином направлении, что при эксплуатации соответствует повороту колес машины в ту или иную сторону.

Например, при повороте приводного вала 23 вправо рабочая жидкость насосом-дозатором 14 подается через третью напорную линию 9 в правую торцевую полость золотника усилителя 15 потока и перемещает этот золотник влево. При этом запорный клапан усилителя 15 потока открывается, и поток жидкости, поступающий ко второму выходу линии 7, через соответствующие элементы усилителя 15 потока течет по одной из линий 10 (на чертеже эта линия показана расположенной ниже) в бесштоковую полость гидроцилиндра 24. В результате шток выдвигается из корпуса гидроцилиндра 24. Нагрузку на шток имитируют усилием пружины 33. Из противоположной, штоковой полости гидроцилиндра 24 жидкость по другой линии 10 (на чертеже показана расположенной выше) через соответствующие элементы усилителя 15 потока поступает в третью сливную линию 13.

Аналогично, при повороте приводного вала 23 влево рабочая жидкость подается насосом-дозатором 14 по второй напорной линии 8 и поступает в левую торцевую полость золотника усилителя 15 потока, передвигая золотник вправо. Поток жидкости, подаваемый через открытый запорный клапан усилителя 15 потока, поступает по напорно-сливной линии 10, которая на чертеже показана расположенной выше, в штоковую полость гидроцилиндра 24, и шток втягивается в корпус гидроцилиндра. Из бесштоковой полости гидроцилиндра 24 жидкость по другой линии 10, которая на чертеже показана расположенной ниже, поступает в третью сливную линию 13.

В процессе испытаний поворот приводного вала 23 можно осуществлять вручную и с использованием какого-либо рычажного механизма.

По показанию датчика 29 усилия на приводном валу 23 при его повороте оценивают в целом техническое состояние насоса-дозатора 14, усилителя 15 потока и гидроцилиндра 24. По показаниям датчика 20 давления рабочей жидкости можно определить давление срабатывания предохранительно-переливного клапана 17 и отрегулировать этот клапан на необходимое давление срабатывания.

При повороте приводного вала 23 в соответствующем направлении по показанию измерителя 22 расхода можно определить объем рабочей жидкости, подаваемый насосом-дозатором 14 за полный оборот его приводного вала 23. Величина этого объема характеризует техническое состояние насоса-дозатора 14 в целом. Состояние планетарного механизма насоса-дозатора 14 определяют по показанию измерителя 21 давления рабочей жидкости при полном обороте приводного вала 23 в соответствующем направлении.

Техническое состояние усилителя 15 потока определяют по показаниям измерителей 25, которые измеряют объем рабочей жидкости, поступающий от усилителя 15 потока к гидроцилиндру 24 за один полный оборот приводного вала 23.

Если кран 18 закрыть, то рабочая жидкость будет проходить через дроссель 19. В этом случае по показанию датчика 20 давления можно определить производительность гидронасоса 3.

Стенд используется для испытания элементов гидроагрегатов рулевого управления. Стенд имеет гидронасос 3, предохранительно-переливной клапан 17, насос-дозатор 14, усилитель 15 потока и гидроцилиндры 24 поворота колес. Стенд содержит приводной вал 1, при испытаниях соединяемый с валом гидронасоса 3, и гидросистему, имеющую гидробак 5, линию 6 всасывания, первую напорную линию 7, один выход которой подключают ко входу насоса-дозатора 14, а другой - ко входу запорного клапана усилителя 15, вторую 8 и третью 9 напорные линии, входы которых подключают к разным напорным полостям насоса-дозатора 14, а выходы - к разным торцевым полостям золотника усилителя 15, две напорно-сливные линии 10, входы которых подключают к разным напорно-сливным отверстиям золотника усилителя 15, а выходы - к разным полостям гидроцилиндра 24, а также первую 11, вторую 12 и третью 13 сливные линии, входы которых подключают соответственно к выходу клапана 17, к сливной полости насоса-дозатора 14 и к сливным отверстиям золотника усилителя 15. При закрытом кране 18 с помощью датчика 20 давления рабочей жидкости в линии 7 и дросселя 19 определяют производительность гидронасоса 3. Техническое состояние других элементов гидроагрегата, оценивают по показаниям датчика 29 усилия на приводном валу насоса-дозатора 14, измерителя 22 расхода рабочей жидкости в линии 8, измерителя 21 давления рабочей жидкости в линии 9 и измерителей 25 расхода рабочей жидкости в линиях 10. Нагрузку на шток гидроцилиндра 24 имитируют усилием пружины 33. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для испытаний гидроагрегата рулевого управления, содержащий приводной вал для подключения к нему вала гидронасоса испытываемого гидроагрегата и гидравлическую систему, имеющую гидробак, линию всасывания, вход которой сообщен с гидробаком, а выход предназначен для подключения к всасывающей полости указанного гидронасоса, первую напорную линию, вход которой предназначен для подключения к напорной полости указанного гидронасоса, а первый выход - для подключения ко входу испытываемого гидроагрегата, а также первую, вторую и третью сливные линии, выходы которых сообщены с гидробаком, а вход первой предназначен для подключения к выходу предохранительно-переливного клапана испытываемого гидроагрегата, причем первая напорная линия выполнена с отводом для подключения к нему входа указанного предохранительно-переливного клапана, отличающийся тем, что он снабжен второй и третьей напорными линиями, входы которых предназначены для подключения к разным напорным полостям насоса-дозатора испытываемого гидроагрегата, а выходы - для подключения к разным торцевым полостям золотника усилителя потока испытываемого гидроагрегата, и двумя напорно-сливными линиями, входы которых предназначены для подключения к разным напорно-сливным отверстиям золотника указанного усилителя потока, а выходы - к разным полостям гидроцилиндра испытываемого гидроагрегата, причем первая напорная линия снабжена краном и дросселем, параллельно подключенными перед указанным отводом, и выполнена со вторым выходом для подключения ко входу запорного клапана указанного усилителя потока, первый выход первой напорной линии предназначен для подключения ко входу указанного насоса-дозатора, а входы второй и третьей сливных линий - для подключения, соответственно, к сливной полости указанного насоса-дозатора и к сливным отверстиям золотника указанного усилителя потока, при этом стенд снабжен также датчиком усилия на приводном валу указанного насоса-дозатора, датчиком давления рабочей жидкости, подключенным к первой напорной линии перед краном и дросселем, приспособлением для крепления указанного гидроцилиндра на стенде и механизмом нагружения штока этого гидроцилиндра. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что вторая или третья напорные линии или обе эти линии снабжены измерителем расхода рабочей жидкости. 3. Стенд по п.1 или 2, отличающийся тем, что вторая или третья напорные линии или обе эти линии снабжены измерителем давления рабочей жидкости. 4. Стенд по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что напорно-сливные линии снабжены измерителями расхода рабочей жидкости. 5. Стенд по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что приспособление для крепления указанного гидроцилиндра на раме стенда имеет смонтированное на этой раме основание для шарнирного прикрепления к нему корпуса гидроцилиндра, жестко соединенную с основанием стойку и шарнирно соединенный с ней рычаг для шарнирного прикрепления к нему штока гидроцилиндра, а механизм нагружения штока гидроцилиндра выполнен в виде пружины, один конец которой прикреплен к основанию, а другой - к рычагу.