Стенд для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки Российский патент 2023 года по МПК G01M13/00 

Заявляемое изобретение относится к области испытательного оборудования в машиностроении и может быть использовано для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки, в том числе установленной на транспортных средствах.

Известен стенд для испытания грузовой лебедки (а.с. СССР №712725, МПК G01М 17/00, опубл. 30.01.1980 г., Бюл. №4), содержащий нагрузочный гидроцилиндр, шток которого связан канатно-блочной системой с барабаном испытуемой лебедки и снабжен упором, взаимодействующим с конечными переключателями реверса лебедки, а полости гидроцилиндра связаны с насосом и между собой - трубопроводами через регулируемый ограничитель потока рабочей жидкости и обратный клапан, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности испытания лебедки с двумя канатами, навитыми на барабан в противоположном направлении, между гидроцилиндром и насосом расположен трехпозиционный распределитель с электроблокировкой, связанный электрически через последнюю с конечными переключателями и соединяющий полость гидроцилиндра между собой в нейтральном положении, а гидроцилиндр снабжен дополнительным штоком с канатно-блочной системой и дополнительным ограничителем, установленными симметрично основным.

Данная конструкция стенда выбрана в качестве прототипа.

Недостатком конструкции данного устройства является невозможность измерения тягового усилия лебедок разных типов, в том числе установленных на транспортных средствах, и производить настройку механизма ограничения максимального тягового усилия в лебедке.

Технический результат, достигаемый от использования заявленного изобретения, заключается в возможности измерения тягового усилия лебедок разных типов, в том числе установленных на транспортных средствах, и производить настройку механизма ограничения максимального тягового усилия в лебедке.

Дополнительный технический результат, достигаемый от заявленного изобретения, заключается в возможности обеспечить требуемую динамику нарастания усилия (избежать рывка), получить наиболее объективное значение максимального усилия срабатывания ограничителя лебедки и минимизировать вероятности разрыва троса или поломки лебедки в процессе настройки за счет отключения привода настраиваемой лебедки оператором стенда, получившим световой и звуковой сигналы от комплекса управляющей аппаратуры, свидетельствующих о достижении предельного значения усилия на тросе лебедки.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что заявленный стенд для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки содержит силовоспринимающее устройство, состоящее из тумбы, гидроцилиндра двустороннего действия со штоковой нагружающей и поршневой разгружающей полостями, прикрепленного к ней через кронштейн и опирающегося на неподвижную опору, жестко закрепленную на тумбе, и тяги с опорой скольжения, при этом упомянутая тяга с одной стороны соединена со штоком гидроцилиндра двустороннего действия, а с другой стороны соединена с тросом настраиваемой лебедки, гидрооборудование, размещенное на тумбе силовоспринимающего устройства, включающее бак с рабочей жидкостью и смонтированный на нем насос, кинематически соединенный с электродвигателем, трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель с рабочими магистралями, связанными со штоковой нагружающей полостью гидроцилиндра двустороннего действия через гидрозамок и с поршневой разгружающей полостью, клапан подпорный, подключенный входом к рабочей линии трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя между гидроцилиндром двустороннего действия и гидрозамком, а выходом клапан подпорный соединен со сливной магистралью трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, клапан предохранительный, подключенный на входе к нагнетательной линии от насоса к трехпозиционному четырехлинейному гидрораспределителю, а выходом клапан предохранительный сообщен со сливной магистралью и систему измерительно-управляющую, размещенную на силовоспринимающем устройстве, при этом, система измерительно-управляющая содержит комплекс управляющей аппаратуры электрически соединенный с преобразователем сигналов, датчиком конечного положения штока гидроцилиндра двустороннего действия, светозвуковой сигнализацией, видеографическим регистратором и датчиком силы, расположенным между тягой и штоком гидроцилиндра двустороннего действия, а гидрооборудование стенда дополнительно содержит гидропневмоаккумулятор, подключенный к рабочей линии, соединенной со штоковой нагружающей полостью.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами:

Фиг. 1 - Структурно-функциональная схема стенда для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки.

Фиг. 2 - График зависимости усилия от времени.

Стенд для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки содержит силовоспринимающее устройство 1 (фиг.1), гидрооборудование 2 и систему измерительно-управляющую 3.

Силовоспринимающее устройство 1 состоит из тумбы 4, к которой с помощью кронштейна 7, прикреплен гидроцилиндр двустороннего действия со штоковой нагружающей и поршневой разгружающей полостями 8 дополнительно опирающийся на опору неподвижную 6. К штоку гидроцилиндра двустороннего действия 8 прикреплен датчик силы 10, взаимодействующий с тягой 11, опирающейся на тумбу 4 через опору скольжения 5, при этом к противоположному от датчика силы 10 концу тяги 11 крепится трос 24 настраиваемой лебедки (не показана).

Система измерительно-управляющая 3 включает в себя комплекс управляющей аппаратуры 14 обрабатывающей сигналы, поступающие с датчика силы 10 через преобразователь сигналов 12 и с датчика конечного положения 9, закрепленного на тумбе 4 и формирующей управляющие сигналы на гидрооборудование 2, светозвуковую сигнализацию 15 и видеографический регистратор 13.

Гидрооборудование 2, установленное на тумбе 4, предназначено для непосредственного управления гидроцилиндром двустороннего действия 8 и преобразования тягового усилия лебедки в давление рабочей жидкости. Гидрооборудование 2 состоит из бака 23 со смонтированным на нем насосом 22 кинематически связанным с электродвигателем 21 и соединенного нагнетательной линией с трехпозиционным четырехлинейным гидрораспределителем 18, обеспечивающим изменение направления потока рабочей жидкости от насоса 22. В рабочую линию, соединяющей трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 18 и штоковую нагружающую полость гидроцилиндра двустороннего действия 8 установлены гидрозамок 17, ограничивающий движение рабочей жидкости в обратном направлении, гидропневмоаккумулятор 16, обеспечивающий плавное нарастание тягового усилия на тросе лебедки за счет накопления рабочей жидкости, вытесняемой из штоковой полости гидроцилиндра двустороннего действия 8, и воздействия на нее со стороны газовой камеры гидропневмоаккумулятора, и клапан подпорный 19, ограничивающий давление рабочей жидкости в гидропневмоаккумуляторе. Клапан предохранительный 20, ограничивающий давление, развиваемое насосом 22, подсоединен к нагнетательной линии от насоса 22 к трехпозиционному четырехлинейному гидрораспределителю 18. Сливная магистраль соединяет трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 18, клапан подпорный 19 и клапан предохранительный 20 с масляным баком 23.

В исходном положении А трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 18 рабочая жидкость, подаваемая насосом 22, через него сразу сливается обратно в бак 23. Это позволяет разгрузить насос 22 и снизить интенсивность нагрева рабочей жидкости. В положении Б трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 18 рабочая жидкость подается в штоковую нагружающую полость гидроцилиндра двустороннего действия 8, а из поршневой полости рабочая жидкость сливается в бак 23, этот режим предусмотрен для возврата штока гидроцилиндра двустороннего действия 8 в исходное положение. В положении В трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 18 рабочая жидкость подается в поршневую разгружающую полость гидроцилиндра двустороннего действия 8, а из штоковой нагружающей полости рабочая жидкость сливается в бак 23, этот режим предусмотрен для выдвижения штока гидроцилиндра двустороннего действия 8, необходимого для наладки и обслуживания стенда.

Стенд для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки работает следующим образом. Перед началом работы на стенде, проверяемую лебедку или транспортное средство, в состав которого входит эта лебедка, устанавливают и надежно закрепляют на требуемом расстоянии от силовоспринимающего устройства 1. Производится выдача троса 24 тяговой лебедки (не показана) и он крепится к концу тяги 11. При переключении трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 18 из положения А в положение Б, рабочая жидкость подается от насоса 22 через гидрозамок 17 в штоковую полость гидроцилиндра двустороннего действия 8, происходит перемещение штока гидроцилиндра в крайнее левое (исходное) положение, после чего трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 18 возвращается в положение А. Отсутствие провисания троса 24 или его необходимое предварительное натяжение обеспечивается посредством включения режима намотки троса тяговой лебедки (не показана).

После этого оператор включает привод лебедки (не показана) на режим намотки троса 24. Трос, наматываясь на барабан лебедки (не показана) увлекает за собой тягу 11, которая тянет датчик силы 10 и вместе с ним шток гидроцилиндра двустороннего действия 8. Шток гидроцилиндра двустороннего действия 8, перемещаясь в сторону лебедки (не показана), вытесняет из штоковой нагружающей полости рабочую жидкость в гидропневмоаккумулятор 16, при этом гидрозамок 17 исключает движение рабочей жидкости к трехпозиционному четырехлинейному гидрораспределителю 18. На жидкость, накапливаемую в жидкостной полости гидропневмоаккумулятора 16, воздействует давление со стороны газовой полости, при этом, чем больше жидкости заполнит жидкостную полость, тем большее давление воздействует на жидкость и тем большее усилие сопротивления перемещению возникает на штоке гидроцилиндра. Таким образом, имеется прямая зависимость между величиной хода штока гидроцилиндра двустороннего действия 8, количеством вытесненной из штоковой нагружающей полости рабочей жидкости, давлением рабочей жидкости и усилием на штоке. Т.е. чем больше ход штока, тем больше усилие сопротивления на нем. Усилие на штоке гидроцилиндра двустороннего действия 8 и соответственно на тросе 24 измеряется датчиком силы 10, который передает измеряемое значение комплексу управляющей аппаратуры 14 и видеографическому регистратору 13 через преобразователь сигналов 12. При достижении заданного значения усилия на тросе 24 комплекс управляющей аппаратуры 14 через светозвуковую сигнализацию 15 подает световой и звуковой сигналы оператору, который должен выключить привод лебедки (не показана) если до этого автоматически не сработал механизм ограничения тягового усилия лебедки. Если в процессе работы на стенде шток гидроцилиндра двустороннего действия 8 был вытянут на всю длину, то срабатывает датчик конечного положения 9, происходит разгрузка клапана подпорного 19 и рабочая жидкость сливается из гидропневмоаккумулятора 16 в бак 23. Так же в процессе вытягивания штока клапан подпорный 19 ограничивает рост давления рабочей жидкости в гидропневмоаккумуляторе 16 и соответственно ограничивает рост усилия на тросе 24 лебедки (не показана).

Таким образом, настраивая механизм ограничения тягового усилия лебедки, оператор добивается автоматического отключения привода лебедки при достижении заданного усилия на тросе 24. По графику усилие-время (см. фиг. 2) на экране видеографического регистратора 13 можно судить о величине усилия, при котором сработал механизм ограничения тягового усилия лебедки F_max.

Заявляемое изобретение относится к области испытательного оборудования в машиностроении и может быть использовано для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки, том числе установленной на транспортных средствах. Устройство содержит силовоспринимающее устройство, гидрооборудование и систему измерительно-управляющую. Силовоспринимающее устройство состоит из тумбы, к которой с помощью кронштейна прикреплен гидроцилиндр двустороннего действия со штоковой и бесштоковой полостями, дополнительно опирающийся на опору неподвижную. К штоку гидроцилиндра прикреплен датчик силы, взаимодействующий с тягой, опирающейся на тумбу через опору скольжения, при этом к противоположному от датчика силы концу тяги крепится трос настраиваемой лебедки (не показана). Система измерительно-управляющая включает в себя комплекс управляющей аппаратуры обрабатывающей сигналы, поступающие с датчика силы через преобразователь сигналов и с датчика конечного положения, закрепленного на тумбе и формирующей управляющие сигналы на гидрооборудование, светозвуковую сигнализацию и видеографический регистратор. Гидрооборудование состоит из бака со смонтированными на нем насосом с электродвигателем и соединенных гидравлическими линиями клапана предохранительного, ограничивающего давление развиваемое насосом, трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, обеспечивающего изменение направления потока рабочей жидкости от насоса, гидрозамка, ограничивающего движение рабочей жидкости в обратном направлении, клапана подпорного, ограничивающего давление рабочей жидкости в гидропневмоаккумуляторе, обеспечивающего плавное нарастание тягового усилия на тросе лебедки за счет накопления рабочей жидкости, вытесняемой из штоковой полости гидроцилиндра двустороннего действия, и воздействия на нее со стороны газовой камеры гидропневмоаккумулятора. Технический результат заключается в возможности измерения тягового усилия лебедок разных типов, и получения объективного значения максимального усилия срабатывания ограничителя лебедки, возможности обеспечивать требуемую динамику нарастания усилия и производить настройку механизма ограничения максимального тягового усилия в лебедке. 2 ил.

Стенд для настройки и проверки работоспособности механизма ограничения тягового усилия лебедки, содержащий силовоспринимающее устройство, состоящее из тумбы, гидроцилиндра двустороннего действия со штоковой нагружающей и поршневой разгружающей полостями, прикрепленного к ней через кронштейн и опирающегося на неподвижную опору, жестко закрепленную на тумбе, и тяги с опорой скольжения, при этом упомянутая тяга с одной стороны соединена со штоком гидроцилиндра двустороннего действия, а с другой стороны соединена с тросом настраиваемой лебедки, гидрооборудование, размещенное на тумбе силовоспринимающего устройства, включающее бак с рабочей жидкостью и смонтированный на нем насос, кинематически соединенный с электродвигателем, трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель с рабочими магистралями, связанными со штоковой нагружающей полостью гидроцилиндра двустороннего действия через гидрозамок и с поршневой разгружающей полостью, клапан подпорный, подключенный входом к рабочей линии трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя между гидроцилиндром двустороннего действия и гидрозамком, а выходом клапан подпорный соединен со сливной магистралью трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, клапан предохранительный, подключенный на входе к нагнетательной линии от насоса к трехпозиционному четырехлинейному гидрораспределителю, а выходом клапан предохранительный сообщен со сливной магистралью и систему измерительно-управляющую, размещенную на силовоспринимающем устройстве, отличающийся тем, что система измерительно-управляющая содержит комплекс управляющей аппаратуры электрически соединенный с преобразователем сигналов, датчиком конечного положения штока гидроцилиндра двустороннего действия, светозвуковой сигнализацией, видеографическим регистратором и датчиком силы, расположенным между тягой и штоком гидроцилиндра двустороннего действия, а гидрооборудование стенда дополнительно содержит гидропневмоаккумулятор, подключенный к рабочей линии, соединенной со штоковой нагружающей полостью.