ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЦИКЛИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗКИ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ РУКАВОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к машиностроительному объемному гидроприводу и предназначено для применения в испытательных стендах для испытаний рукавов высокого давления, где требуется автоматическое повторение циклов нагружения.

В соответствии с действующими стандартами рукава высокого давления подвергаются различным видам испытаний, в частности испытаниям на усталостную прочность при динамическом нагружении [1, 2].

Такие испытания проводят для определения наработки армированного рукава под действием периодически изменяющегося по величине давления рабочей жидкости в течение определенного промежутка времени на специальных испытательных стендах, которые должны обеспечивать воспроизведение определенного импульсного цикла с частотой от 0,5 до 1,25 Гц [1] или от 0,5 до 1,3 Гц [2], при этом скорость увеличения давления в первой половине импульсного цикла должна составлять от 350 до 700 мПа/с [1].

Известна гидравлическая система испытания рукавов преимущественно высокого давления, содержащая насос с предохранительным клапаном, фильтр, управляющий трехпозиционный распределитель, выходные каналы которого соединены гидролиниями с испытуемыми рукавами и магистралью слива через нейтральное положение распределителя, причем в одной из выходных гидролиний распределителя установлен обратный клапан, а рукава соединены дополнительно с магистралью подвода воздуха через второй обратный клапан и вентиль и с выходом первого обратного клапана, вход которого соединен с распределителем [3].

К недостаткам известной гидравлической системы испытания рукавов высокого давления относится то, что в такой гидросистеме насос должен не только обеспечивать требуемое для испытаний рабочее давление, но и постоянно работать на этом давлении. Такие условия эксплуатации насоса резко снижают его долговечность и требуют частой замены.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой гидравлической системе циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления является гидравлическая система стенда для определения усталостной прочности рукавов высокого давления, в которой основной насос через обратный клапан гидравлически соединен с двухходовым распределителем, которым поочередно соединяется то со штоковой, то с бесштоковой полостями мультипликатора давления, в свою очередь штоковой полостью связанного с испытываемыми рукавами высокого давления [1].

Управление двухходовым распределителем осуществляется электрозолотником, питаемым через обратный клапан от насоса управления.

Кроме того, имеется еще один насос - насос системы регулирования температуры рабочей жидкости, который эпизодически подает рабочую жидкость в контур испытываемых рукавов высокого давления.

Таким образом, у известного стенда для определения усталостной прочности рукавов высокого давления имеются три насоса со своими системами предохранения и фильтрации. Такая конструкция стенда сложна и требует значительной мощности электродвигателей. Кроме того, такая гидравлическая система нуждается в тщательной регулировке клапанов, золотников и распределителей, которая требует периодической проверки, так как влияет на точность и стабильность динамических процессов.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение описанных недостатков, а именно: снижение рабочего давления насоса и повышение его долговечности, упрощение конструкции стенда для испытаний рукавов высокого давления при одновременном повышении точности и стабильности регулирования динамических процессов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в гидравлической системе циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления, содержащей насос, гидравлически соединенный с управляемым распределителем, в свою очередь связанным с гидравлическим мультипликатором давления, штоковая полость которого соединена с испытываемыми рукавами высокого давления, причем насос через первый обратный клапан гидравлически соединен со входом испытываемых рукавов высокого давления, выход которых гидравлически связан как со штоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, так и посредством первого редукционного клапана - с первым входом управляемого распределителя, а через второй редукционный клапан насос гидравлически соединен с бесштоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, которая, в свою очередь, соединена с клапаном настройки рабочего давления и через второй обратный клапан со вторым входом управляемого распределителя, оба выхода которого соединены с баком.

Кроме того, соотношение давлений настройки первого и второго редукционных клапанов находится в диапазоне 0,3-0,5.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что насос через первый обратный клапан гидравлически соединен со входом испытываемых рукавов высокого давления, выход которых гидравлически связан как со штоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, так и посредством первого редукционного клапана - с первым входом управляемого распределителя, а через второй редукционный клапан насос гидравлически соединен с бесштоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, которая, в свою очередь, соединена с клапаном настройки рабочего давления и через второй обратный клапан со вторым входом управляемого распределителя, оба выхода которого соединены с баком.

Кроме того, соотношение давлений настройки первого и второго редукционных клапанов находится в диапазоне 0,3...0,5.

Такое выполнение гидравлической системы циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления позволяет упростить конструкцию, а также повысить точность и стабильность протекающих динамических процессов.

На чертеже представлена схема гидравлической системы циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления.

Гидравлическая система циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления содержит насос 1, гидравлически соединенный через первый обратный клапан 2 с испытываемыми рукавами высокого давления 3. Выход рукавов высокого давления 3 гидравлически связан как со штоковой полостью гидравлического мультипликатора давления 4, так и через первый редукционный клапан 5 с первым входом (вход I) управляемого распределителя 6. Через второй редукционный клапан 7 насос 1 направляет рабочую жидкость в бесштоковую полость гидравлического мультипликатора давления 4, которая соединена как с клапаном настройки рабочего давления 8, так и через второй обратный клапан 9 со вторым входом (вход II) управляемого распределителя 6, оба выхода которого соединены с баком 10. Давления рабочей жидкости, которые поддерживают первый 5 и второй 7 редукционные клапаны, различны, а их соотношение находится в пределах 0,3...0,5.

Гидросистема циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления работает следующим образом.

При включении насоса 1 рабочая жидкость поступает через первый обратный клапан 2 к испытываемым рукавам высокого давления 3 и к второму редукционному клапану 7. Так как последний отрегулирован на давление большее, чем первый редукционный клапан 5, то рабочая жидкость через редукционный клапан 5 поступает на первый вход (вход I) управляемого распределителя 6 и в бак 10, а также поступает в штоковую полость мультипликатора давления 4 и, воздействуя на его поршень, перемещает последний, вытесняя при этом рабочую жидкость из бесштоковой полости мультипликатора давления 4 через обратный клапан 9 и второй вход (вход II) управляемого распределителя 6 на слив, т.е. в бак 10. Второй редукционный клапан 7 и клапан настройки рабочего давления 8 при этом закрыты. При таком положении золотника управляемого распределителя 6 осуществляется удаление воздуха из испытываемых рукавов высокого давления 3, а также производится компенсация утечек рабочей жидкости в полостях мультипликатора давления 4.

Если золотник управляемого распределителя 6 переместить в другую позицию, то он перекроет проход рабочей жидкости от его первого входа (вход I) на слив в бак 10 и осуществит подвод рабочей жидкости через внутренние полости управляемого распределителя 6 к его второму входу (вход II), перекрывая слив рабочей жидкости в бак 10 и запирая при этом второй запорный клапан 9. При таком положении золотника управляемого распределителя 6 из-за отсутствия слива рабочей жидкости давление последней в нагнетательной магистрали насоса 1 резко возрастает, при этом через второй редукционный клапан 7 рабочая жидкость поступает в бесштоковую полость мультипликатора давления 4 и к клапану настройки рабочего давления 8, который срабатывает и перепускает рабочую жидкость на слив в бак 10. При этом в напорной магистрали насоса 1 давление рабочей жидкости будет соответствовать давлению, на которое настроен клапан настройки рабочего давления 8. Под действием давления рабочей жидкости, воздействующего на поршень мультипликатора давления 4 в бесштоковой полости, последний воздействует на рабочую жидкость, находящуюся в штоковой полости. При этом из-за разницы площадей поршня в штоковой и бесштоковой полостях мультипликатора давления 4 давление рабочей жидкости в штоковой полости последнего увеличивается в соответствии с передаточным отношением и воздействует на испытываемые рукава высокого давления 3, а первый 2 и второй 9 обратные клапаны давлением рабочей жидкости закрываются.

Перемещение золотника управляемого распределителя 6 может осуществляться различными известными способами, например кулачками (не показаны) или электромагнитами. При этом использование электромагнитов является наиболее целесообразным, так как характер срабатывания электромагнитов может изменяться известными методами, т.е. скорости нарастания и сбрасывания рабочего давления, воздействующего на испытываемые рукава высокого давления 3, могут регулироваться.

Использование предлагаемой гидравлической системы циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления позволяет по сравнению с известными аналогами значительно упростить конструкцию, а также повысить точность и стабильность требуемых по условиям проводимых испытаний протекающих динамических процессов.

Источники информации

1. ОСТ 23.1.138-85. Отраслевой стандарт СССР. Рукава высокого давления армированные гидросистем тракторов и сельскохозяйственных машин. Методы испытаний. 1986 г.

2. Стандарт ISO 6605 2002(Е). Приводы гидравлические. Шланги и шланговые соединения. Методы испытания.

3. Заявка на патент Республики Беларусь U 20010180, МПК F 15 B 20/00, дата приоритета 17.07.2001, официальный бюллетень №1, 30.03.2002, стр.210-211.

Система предназначена для применения в испытательных стендах для испытаний рукавов высокого давления, где требуется автоматическое повторение циклов нагружения. Система содержит насос, гидравлически соединенный с управляемым распределителем, который в свою очередь связан с гидравлическим мультипликатором давления. Штоковая полость мультипликатора давления соединена с испытываемыми рукавами высокого давления. Насос через первый обратный клапан гидравлически соединен со входом испытываемых рукавов высокого давления, выход которых гидравлически связан как со штоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, так и посредством первого редукционного клапана - с первым входом управляемого распределителя, а через второй редукционный клапан насос гидравлически соединен с бесштоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, которая в свою очередь соединена с клапаном настройки рабочего давления и через второй обратный клапан со вторым входом управляемого распределителя, оба выхода которого соединены с баком. Технический результат - повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлическая система циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления, содержащая насос, гидравлически соединенный с управляемым распределителем, в свою очередь связанным с гидравлическим мультипликатором давления, штоковая полость которого соединена с испытуемыми рукавами высокого давления, отличающаяся тем, что насос через первый обратный клапан гидравлически соединен со входом испытуемых рукавов высокого давления, выход которых гидравлически связан как со штоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, так и посредством первого редукционного клапана с первым входом управляемого распределителя, а через второй редукционный клапан насос гидравлически соединен с бесштоковой полостью гидравлического мультипликатора давления, которая, в свою очередь, соединена с клапаном настройки рабочего давления и через второй обратный клапан со вторым входом управляемого распределителя, оба выхода которого соединены с баком.2. Гидравлическая система циклического изменения нагрузки стенда для испытаний рукавов высокого давления по п.1, отличающаяся тем, что отношение давлений настройки первого и второго редукционных клапанов находится в диапазоне 0,3...0,5.