УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АГРЕГАТОВ ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИН Российский патент 2011 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния агрегатов гидроусилителя руля машин, например автомобилей, при их техническом обслуживании и диагностировании.

В настоящее время техническое состояние агрегатов гидроусилителя руля автомобилей определяется по подаче и давлению рабочей жидкости в динамике при любом режиме.

Определение объемной подачи при разных давлениях позволяет более точно определить техническое состояние гидроагрегатов с использованием коэффициента подачи. Выход указанных контролируемых параметров за предельные значения приводит к ухудшению выполняемых гидроусилителем руля автомобиля функций - увеличению времени поворота управляемых колес, неполному углу поворота, уменьшению скорости поворота и возврата управляемых колес, вследствие чего снижается безопасность движения автомобиля и т.д.

В связи с этим определение технического состояния при диагностировании агрегатов гидроусилителя руля по объемному расходу, давлению рабочей жидкости и коэффициенту подачи крайне важно как в условиях эксплуатации, так и после ремонта при установке гидроусилителя на автомобиль.

Известны различные устройства для определения подачи в гидрообъемных приводах машин, например устройство для определения подачи масляных насосов и давления открытия клапанов (патент RU 2322619 С1, МПК F15B 19/00, 2008), а также устройство для определения расхода рабочей жидкости в гидрообъемных приводах машин (патент RU 2286545 С2, МПК G01F 1/34, F15B 19/00, F01L 7/06, 2006).

Указанные известные устройства сложны в изготовлении, неточны в измерении подачи, потому что при измерении происходит утечка жидкости через сопряжения деталей при высоких давлениях, при этом шкалу каждого устройства необходимо калибровать отдельно при определенном постоянном давлении, длина шкалы соответствует малому углу поворота плунжера или шайбы, которыми регулируются давление нагнетания и подача, в результате чего точность измерения подачи неудовлетворительна. Этими устройствами невозможно точно определить количество подачи при малых давлениях и с большой погрешностью определяется коэффициент подачи. Указанные недостатки не позволяют использовать эти устройства в широком масштабе, в частности для определения технического состояния гидроагрегатов рулевого управления машин.

Известна также установка (гидротестер) для определения технического состояния агрегатов гидросистем машин, содержащая гидролинию со входом для подключения к гидронасосу испытуемого агрегата и выходом для подключения к гидробаку, последовательно установленные в гидролинии регулируемый дроссель для создания давления в нагнетательной полости гидронасоса и устройство для измерения расхода рабочей жидкости, а также датчик давления рабочей жидкости и датчик температуры рабочей жидкости, установленный на входе в устройство для измерения расхода рабочей жидкости (патент SU 1721325 А1, МПК F15B 19/00, 1992). Указанный гидротестер может быть использован для определения технического состояния агрегатов гидроусилителя рулевого управления машин и принят в качестве ближайшего аналога заявленного технического решения. Известный гидротестер не обеспечивает достаточной точности определения подачи рабочей жидкости для различных давлений и характеризуется повышенной трудоемкостью работ, необходимых для таких измерений.

Задачей настоящего изобретения является создание установки для определения технического состояния агрегатов гидроусилителя рулевого управления машин, которая была бы лишена вышеуказанных недостатков, а именно обеспечивала бы повышенную точность определения подачи насоса при различных давлениях нагнетания им рабочей жидкости, а кроме того, обеспечивала бы контроль технического состояния клапанов по поддерживаемому давлению и определение утечек рабочей жидкости через сопрягаемые детали сборочных единиц гидроусилителя руля автомобиля, а также снижение трудоемкости работ.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в установке для определения технического состояния агрегатов гидроусилителя рулевого управления автомобилей, содержащей гидролинию с входом для подключения к гидронасосу испытываемого агрегата и выходом для подключения к гидробаку, последовательно установленные в гидролинии регулируемый дроссель для создания давления в нагнетательной полости гидронасоса и устройство для измерения расхода рабочей жидкости, а также датчик давления рабочей жидкости и датчик температуры рабочей жидкости, установленный на входе в устройство для измерения расхода рабочей жидкости, согласно изобретению устройство для измерения расхода рабочей жидкости установлено после регулируемого дросселя и выполнено в виде электронного счетчика-расходомера роторного типа, причем установка снабжена имеющим задатчик времени устройством для измерения времени, в течение которого происходит измерение расхода рабочей жидкости, электромагнитным гидроклапаном, установленным в гидролинии между регулируемым дросселем и счетчиком-расходомером для обеспечения подачи рабочей жидкости в счетчик-расходомер или на слив в гидробак, а также схемой электрического управления для обеспечения переключения гидроклапана на подачу рабочей жидкости в счетчик-расходомер с одновременным включением устройства для измерения времени и переключения гидроклапана на слив в гидробак с одновременным выключением устройства для измерения времени после истечения заданного времени измерения расхода рабочей жидкости, при этом датчик давления рабочей жидкости установлен на входе в регулируемый дроссель.

В установке по настоящему изобретению устройство для измерения времени выполнено преимущественно в виде электронного расходомера.

Кроме того, установка по настоящему изобретению преимущественно снабжена регулируемым предохранительным клапаном, установленным в гидролинии перед регулируемым дросселем. Слив предохранительного клапана подключен к гидролинии преимущественно между регулируемым дросселем и гидроклапаном.

Установка по настоящему изобретению может быть снабжена также краном для обеспечения возможности подключения нагнетательного участка гидролинии к входу распределителя гидроусилителя.

Конструкция установки по настоящему изобретению поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема установки, подключенной к испытываемому гидроусилителю рулевого управления автомобиля.

Предлагаемая установка содержит гидролинию с входом для подключения к нагнетательной полости гидронасоса 12 испытываемого агрегата и выходом для подключения к гидробаку 13, последовательно установленные в гидролинии регулируемый дроссель 3 для создания давления в нагнетательной полости гидронасоса 12, электромагнитный гидроклапан 4 и электронный счетчик-расходомер 7 для измерения расхода рабочей жидкости, а также регулируемый предохранительный клапан 1, который установлен в гидролинии перед дросселем 3 и слив которого подключен к гидролинии между дросселем 3 и гидроклапаном 4, датчик 2 давления рабочей жидкости, установленный на входном отверстии в дроссель 3, и датчик 5 температуры рабочей жидкости, установленный на входе в счетчик-расходомер 7. Установка снабжена также секундомером 10 для измерения времени измерения расхода рабочей жидкости, который посредством схемы электрического управления (на чертеже не показана) связан с органом переключения гидроклапана 4. Для обеспечения возможности подключения нагнетательного участка гидролинии к входу распределителя 14 гидроусилителя испытываемого агрегата установка имеет кран 15, через который часть потока рабочей жидкости, нагнетаемой гидронасосом 13, подводится к распределителю 14.

Дроссель 3 имеет корпус с входным и выходным отверстиями диаметром до 16 мм. Внутри корпус имеет цилиндрическую форму, в нем размещена плунжерная пара, состоящая из втулки и плунжера, которые зафиксированы от смещения в осевом направлении. Плунжер может перемещаться вдоль оси, уменьшая или увеличивая сечение отверстия во втулке дросселя 3. Дроссель 3 обладает пропускной способностью до 160 л/мин, соответствующей пропускной способности счетчика-расходомера 7. Датчики 2 и 5 связаны с указателем 6 давления и температуры. Выходное отверстие дросселя 3 соединено с входным отверстием гидроклапана 4, с помощью которого рабочая жидкость направляется на слив в гидробак 13 через тройник 11, когда соответствующее сливное отверстие гидроклапана 4 находится в открытом положении. При этом показание на дисплее секундомера 10 нулевое.

Сливное отверстие счетчика-расходомера 7 связано с гидробаком 13 через тройник 11. В качестве электронного счетчика-расходомера 7 может быть использован малогабаритный счетчик марки К-600 (изготовитель - Италия, продавец - ООО «Торговый дом «Все для АЗС»), а в качестве указателя 6 давления и температуры - ТРМ-2 (изготовитель ООО «ОвенКомплектАвтоматика», г.Москва).

Предлагаемая установка работает следующим образом. Перед определением технического состояния испытываемого агрегата гидроусилителя рулевого управления, например, автомобиля, выходное нагнетательное отверстие гидронасоса гидроусилителя руля автомобиля соединяют с входом гидролинии, нагнетательный участок которой подключают также к входу распределителя 14 гидроусилителя руля через кран 15. Выход гидролинии и сливное отверстие распределителя 14 подключают к гидробаку 13. Кран 15 находится в закрытом положении, чтобы рабочая жидкость не попадала в распределитель 14.

Запускают двигатель автомобиля, прогревают рабочую жидкость в гидроусилителе руля, используя указатель 6, плавно поворачивают регулирующую ручку дросселя 3 и поднимают давление в полости нагнетания до 50-95 кгс/см², используя указатель 6. При этом гидроклапан 4 предварительно устанавливают в положение «слив», когда рабочая жидкость сливается из гидроклапана 4 в гидробак 13, минуя счетчик-расходомер 4.

Устанавливают частоту вращения коленвала двигателя автомобиля в нужное положение по указателю стрелки спидометра автомобиля, ручкой дросселя 3 устанавливают необходимую величину давления по указателю 6. Включают счетчик-расходомер 7 кнопкой пуска 9. Кнопкой управления (не показана) в схеме электрического управления гидроклапан 4 переводят на измерение расхода рабочей жидкости с одновременным запуском секундомера 10, который начинает отсчитывать заданное время измерения расхода, на которое он установлен, при этом рабочая жидкость из гидроклапана поступает в счетчик-расходомер 7, а затем на слив в гидробак 13 через тройник 11.

По истечении заданного времени секундомер 10 останавливается и посредством схемы электрического управления переводит гидроклапан 4 на слив рабочей жидкости в гидробак 13. При этом счетчик-расходомер 7 также останавливается, так как выходное отверстие гидроклапана 4, служащее для подачи рабочей жидкости к счетчику-расходомеру 7, закрыто гидроклапаном, а отверстие для слива открыто. Посредством жидкокристаллического дисплея 8 на счетчике-расходомере 7 фиксируют расход рабочей жидкости в л/мин. При необходимости показания на дисплее 8 можно сбросить до нуля с помощью кнопки 16.

Останавливают двигатель автомобиля. Переводят кран 15 в открытое положение, т.е. нагнетательный участок гидролинии подключают к распределителю 14 гидроусилителя руля. Запускают двигатель и аналогично вышеописанному измеряют расход рабочей жидкости при подключенном распределителе 14 в гидросистеме гидроусилителя руля. Для определения утечек рабочей жидкости через сопряжения поршень-картер-рейка из измеренного объема рабочей жидкости при отключенном распределителе 14 необходимо вычесть измеренный объем рабочей жидкости при подключенном распределителе 14. Таким образом, по разности указанных расходов рабочей жидкости можно определить техническое состояние распределителя (поршень-картер-рейка) гидроусилителя руля.

Предохранительный клапан 1 ограничивает максимальное давление рабочей жидкости, причем подключение слива этого клапана в гидролинию между дросселем 3 и гидроклапаном 4 способствует повышению точности измерения расхода гидронасоса 12 при его испытании. Установка датчика 5 температуры непосредственно на входе в счетчик-расходомер также позволяет более точно учитывать расход рабочей жидкости, зависящий от вязкости, функционально связанной с температурой.

С помощью установки по настоящему изобретению также можно определить техническое состояние предохранительных и перепускного клапанов гидронасоса и перепускного клапана гидрораспределителя гидроусилителя рулевого управления автомобиля по развиваемому давлению в нагнетательном участке гидролинии.

По вышеуказанной методике определяли подачи гидронасоса при номинальном и минимальном давлении в нагнетательной гидролинии гидронасоса. По отношению этих подач определяли коэффициент подачи.

Установка по настоящему изобретению отличается в целом простой конструкцией, в результате чего она легко может быть реализована в мобильном варианте исполнения, обеспечивает достаточную точность измерений расхода рабочей жидкости и невысокую трудоемкость работ в процессе проведения испытаний агрегатов гидроусилителя руля машин.

Пример. Входной штуцер дросселя 3 соединили при помощи шланга с выходным отверстием гидронасоса 12, при помощи другого шланга с краном 15 то же выходное отверстие гидронасоса 12 соединили с входным отверстием распределителя 14 гидроусилителя руля. Кран 15 установили в закрытое положение, чтобы рабочая жидкость не поступала в распределитель 14. Прогрели рабочую жидкость в гидросистеме с помощью дросселя 3, запустив двигатель автомобиля. Создавая дросселем 3 давление в нагнетательной магистрали гидронасоса 12, определили давление открытия предохранительного клапана 1 по давлению на указателе 6. При этом гидроклапан 4 был установлен в положение «слив». Давление открытия предохранительного клапана 1 составило 90±1 кгс/см².

С помощью педали подачи топлива в двигатель автомобиля установили частоту вращения коленвала до 600 об/мин по показанию спидометра. Дросселем 3 установили давление в нагнетательной гидролинии до 80±1 кгс/см². Гидроклапан 4 перевели в положение на измерение расхода, при этом запустился электронный секундомер 10. По прошествии заданного времени (одна минута) секундомер остановился, а гидроклапан 4 одновременно установился в положение «слив». По показанию на дисплее 8 счетчика-расходомера 7 определили объемную подачу гидронасоса 13 гидроусилителя руля, которая составила 14±0,5 л/мин.

Установили кран 15 на подачу рабочей жидкости в клапан управления (гидрозолотник) распределителя 14 гидроусилителя руля. При работающем двигателе с частотой вращения до 600 об/мин повернули рулевым колесом до отказа в одну сторону и держали его в таком положении до окончания измерения. Установили дросселем 3 давление в нагнетательной гидролинии и переключили гидроклапан 4 на измерение расхода. По истечении заданного времени (одна минута) определили объемный расход гидронасоса 12 по показанию дисплея 8. По разности измеренных расходов гидронасоса 12 определили утечки в золотнике и цилиндре (сопряжения поршень-рейка-картер), которые составили около 0,20 л/мин.

Установка предназначена для контроля технического состояния агрегатов гидроусилителя рулевого управления автомобилей при техническом обслуживании. Мобильная установка содержит гидролинию нагнетательную со входом для подключения к гидролинии 12 испытываемого гидроусилителя руля и выходом для слива к гидробаку 13 этой гидросистемы, установленные на гидролинии предохранительный клапан 1, датчики давления 2 и температуры 5, соединенные с указателем 6, регулируемый дроссель 3 для регулировки давления в нагнетательной гидролинии, гидроклапан 4 электромагнитного типа с двумя обмотками, работающими в противоположных направлениях, расположенный после гидроклапана 4 счетчик-расходомер 7 с жидкокристаллическим дисплеем 8, кнопкой пуска 9 и сброса 16 показаний; мобильная установка снабжена электронным программируемым секундомером 10 с управлением от гидроклапана 4. Сливная гидролиния снабжена тройником 11, соединяющим сливную гидролинию от гидроклапана 4 и счетчика-расходомера 7 с гидробаком. Нагнетательная гидролиния снабжена краном 15, разделяющим нагнетательную гидролинию от гидронасоса до распределителя 14 гидроусилителя. Технический результат - повышение точности определения подачи и утечек рабочей жидкости в агрегатах гидроусилителя, снижение трудоемкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для определения технического состояния агрегатов гидроусилителя рулевого управления автомобилей, содержащая гидролинию с входом для подключения к гидронасосу испытываемого агрегата и выходом для подключения к гидробаку, последовательно установленные в гидролинии регулируемый дроссель для создания давления в нагнетательной полости гидронасоса и устройство для измерения расхода рабочей жидкости, а также датчик давления рабочей жидкости и датчик температуры рабочей жидкости, установленный на входе в устройство для измерения расхода рабочей жидкости, отличающаяся тем, что устройство для измерения расхода рабочей жидкости установлено после регулируемого дросселя и выполнено в виде электронного счетчика-расходомера роторного типа, причем установка снабжена имеющим задатчик времени устройством для измерения времени, в течение которого происходит измерение расхода рабочей жидкости, электромагнитным гидроклапаном, установленным в гидролинии между регулируемым дросселем и счетчиком-расходомером для обеспечения подачи рабочей жидкости в счетчик-расходомер или на слив в гидробак, а также схемой электрического управления для обеспечения переключения гидроклапана на подачу рабочей жидкости в счетчик-расходомер с одновременным включением устройства для измерения времени и переключения гидроклапана на слив в гидробак с одновременным выключением устройства для измерения времени после истечения заданного времени измерения расхода рабочей жидкости, при этом датчик давления рабочей жидкости установлен на входе в регулируемый дроссель.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для измерения времени выполнено в виде электронного расходомера.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена регулируемым предохранительным клапаном, установленным в гидролинии перед регулируемым дросселем.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что слив предохранительного клапана подключен к гидролинии между регулируемым дросселем и гидроклапаном.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена краном для обеспечения возможности подключения нагнетательного участка гидролинии к входу распределителя гидроусилителя.