Стенд для испытания дискретных распределителей с рычажным управлением Российский патент 2024 года по МПК F15B11/00 G06F3/00 G01M15/02 

Заявляемое изобретение относится к области испытательного оборудования в машиностроении, а именно к машиностроительной гидравлике, и может быть использовано для функциональных испытаний гидравлической аппаратуры, в частности дискретных распределителей с рычажным управлением.

Проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является отсутствие возможности автоматизации процессов выбора, измерения, контроля и оценки испытаний дискретных распределителей на общеизвестных испытательных стендах, что не позволяет в полной мере объективно оценивать измеряемые величины при испытаниях, возрастают риски ошибок при анализе и оценке результатов испытания. Соответственно снижается достоверность проведения испытаний, а также увеличивается продолжительность и трудоемкость процесса испытаний. Техническое обслуживание элементов гидросистемы стендов затруднено, так как они расположены внутри станины, что увеличивает трудоемкость процесса ремонта.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение является обеспечение возможности проведения испытаний дискретных распределителей с рычажным управлением на заданных режимах, с использованием автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных матричного типа, а также снижения трудоемкости процесса испытаний и технического обслуживания гидросистемы стенда.

Технический результат заключается в расширении технических и эксплуатационных возможностей стенда и повышении достоверности результатов испытаний дискретных распределителей с рычажным управлением.

Дополнительный технический результат заключается в повышении производительности выполняемых работ за счет снижения трудоемкости процесса испытания и технического обслуживания стенда.

Из предшествующего уровня техники (авторское свидетельство на изобретение SU954652, МПК F15B 19/00, опубликовано 30.08.1982, бюл. № 32) известен стенд для испытания гидравлических распределителей, содержащий насос высокого давления, два нагрузочных гидродвигателя с рабочими полостями, штоки которых связаны между собой, насос низкого давления, линия нагнетания которого сообщена через обратные клапаны с рабочими полостями первого гидродвигателя, а рабочие полости второго гидродвигателя сообщены через испытуемый распределитель с линией нагнетания насоса высокого давления и с линией слива, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности он снабжен двумя дополнительными обратными клапанами, а каждая рабочая полость первого гидродвигателя сообщена через дополнительный обратный клапан с линией нагнетания насоса высокого давления.

Недостатки данной конструкции:

- отсутствие автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных, что приводит к увеличению трудоемкости и возникновению фактора недостоверности при анализе и оценки результатов испытания;

- отсутствие в конструкции стенда сенсорной панели затрудняет визуальное восприятие результата испытания.

Также из предшествующего уровня техники (авторское свидетельство на изобретение SU1442720, МПК МПК F15B 19/00, опубликовано 07.12.1988 бюл.№ 45), известен стенд для испытания гидравлических распределителей гидропонных установок, содержащий гидробак, насос с приводом, всасывающей и напорной гидролиниями, испытуемые гидрораспределители, сообщенные с напорной гидролинией насоса и нагрузочными гидроемкостями, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен программным блоком, дополнительными блоками управления по числу испытуемых гидроаспределителей, двухпозиционными треходовыми гидрораспределителями, установленными в гидролиниях, соединяющих испытуемые гидрораспределители с нагрузочными гидроемкостями, эталонный гидрораспределитель, соединенный с нагрузочными гидроемкостями обоих испытуемых гвдрораспределителей через указанные двухпозиционные трехходовые гидрораспределители, нагрузочными дросселями, дополнительным гидробаком, клапаном ИЛИ, дополнительным двухпозиционным трехходовым гидрораспределителем и вторым насосом, соединенным напорной гидролинией с входом второго испытуемого гидрораспределителя, а всасывающей гидролинией через клапан ИЛИ со сливной гидролинией последнего и дополительным гидробаком, первый испытуемый и эталонный гидрораспределители соединены с напорной гидролинией первого насоса через дополнительный двухпозиционный трехходовый гидрораспределитель, а нагрузочные дроссели установлены в гидролинии между двухпозиционными трехходовыми гидрораспределителями и нагрузочными гидроемкостями, причем эталонный и испытуемые гидрораспределители, а также приводы насосов подключены к блокам управления, соединенными с программным блоком.

Недостатки конструкции данного стенда:

- отсутствие автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных, что приводит к увеличению трудоемкости и возникновению фактора недостоверности при анализе и оценки результатов испытания;

- применение в конструкции средств измерения электроконтактного типа ограничивает функционал стенда в части гибкости и возможности дополнительных настроек.

Также из предшествующего уровня техники (патент РФ на изобретение RU 2011038, МПК F15B 19/00, заявка 914925562 от 08.04.1991) известен стенд для испытаний элементов гидропривода, содержащий насос с нагнетательным коллектором, соединенным с элементами подключения испытуемых насоса, гидроцилиндра, гидроуправляемого распределителя, а также управляющих и регулирующих гидроаппаратов, бак со сливным коллектором, соединенным с последовательно включенными распределителем и расходомером, и датчики давления и температуры рабочей жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения технологичности испытаний, нагнетательный коллектор снабжен регулятором расхода и выполнен с тремя гидролиниями, первая из которых соединена с элементами подключения испытуемого насоса, вторая - с элементами подключения гидроуправляемого распределителя и с третьей гидролинией, которая через регулятор расхода соединена с элементами подключения гидроцилиндра, управляющих и регулирующих гидроаппаратов и камер управления гидроуправляемого распределителя, при этом распределитель сливного коллектора соединен с другими элементами подключения гидроуправляемого распределителя и с первой гидролинией нагнетательного коллектора.

Недостатками данной стенда являются:

- отсутствие автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных, что приводит к увеличению трудоемкости и возникновению фактора недостоверности при анализе и оценки результатов испытания;

- конструкция стенда исключающая программируемый логический контроллер ограничивает функционал стенда в части гибкости, возможности дополнительных настроек;

- отсутствие в конструкции стенда сенсорной панели затрудняет визуальное восприятие результата испытании.

Кроме того, из предшествующего уровня техники (патент РФ на полезную модель RU 76688, МПК F15B 19/00 (опубликовано 27.09.2008 бюл. № 27), известен стенд для испытаний гидроустройств систем смазки и управления трансмиссии танка, содержащий гидросистему, включающую бак с рабочей жидкостью, насос и гидролинии всасывания и нагнетания с распределителями, гидроплиту для закрепления и подключения диагностируемых гидроустройств к гидросистеме стенда и контрольно-измерительную аппаратуру, отличающийся тем, что в нем на рабочем столе установлены имитаторы органов управления трансмиссией, выполненные с возможностью воздействия на гидроустройства для смены их режимов работы, поверхность рабочего стола, за исключением зоны, в которой установлены имитаторы органов управления, закрыта защитным кожухом, выполненным в виде жесткой рамы с окнами из термостойкого стекла, в гидробаке встроен подогреватель с автоматическим регулятором, обеспечивающим поддержание температуры рабочей жидкости на уровне, соответствующем ее максимальным температурам, возникающим в тяжелых режимах эксплуатации, при этом гидролиния нагнетания разделена на высоконапорную и низконапорную ветви, первая из которых служит для испытания гидроустройств, использующих высокое давление и содержит редукционный клапан высокого давления и двухкаскадный распределитель высокого давления, а вторая - для испытания гидроустройств низкого давления и содержит редукционный клапан низкого давления и распределитель низкого давления, при этом параллельно основной линии нагнетания на линии всасывания насоса встроена гидролиния с ручным нагнетающим насосом для проверки герметичности корпусов и уплотнений.

Недостатками конструкции являются:

- отсутствие автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных, что приводит к увеличению трудоемкости и возникновению фактора недостоверности при анализе и оценки результатов испытания;

- обслуживание гидросистемы стенда в части насосной установки и бака затруднено из-за расположения внутри станины.

Конструкция данной установки выбрана в качестве прототипа.

Указанный технический результат достигается тем, что заявленный стенд для испытания дискретных распределителей, состоящий из станины, рычажной системы, смонтированной сверху на станине и состоящей из рычагов управления с тягами, тяги одними концами соединены с рычагами, а противоположными концами с рычагами дискретных распределителей, гидросистемы, включающей в себя термопреобразователи сопротивления, расходомеры, датчики давления во входных и выходных каналах испытуемых правого и левого дискретных распределителей, связанные между собой гидравлическими магистралями гидрораспределители подачи давления управления, гидрораспределитель разгрузки, клапан предохранительный, обратный клапан, маслоохладитель, фильтр напорный, насос, бак с расположенным в нем нагревательным элементом, отличающийся тем, что дополнительно содержит автоматизированную систему выбора, измерения и контроля данных матричного типа, состоящую из программируемого логического контроллера, сенсорных панелей управления, которые размещены на поворотной консоли, установленной на станине, бесконтактных выключателей контроля положения рычагов управления, а также органов управления, индикации и приборов, отображаемых на сенсорных панелях, включающих вкладку «Управление», содержащую кнопки включения нагрева рабочей жидкости, с возможностью корректировки значения верхнего и нижнего предела температуры, кнопки включения насоса, давления подачи, вентиляции и маслоохладителя, вкладку «Матрица испытаний», отображаемую на экранах сенсорных панелей управления в виде двух частей для левого и правого испытуемых дискретных распределителей и представляющую собой двухмерный массив, каждым элементом которого является набор заданных нормированных значений давления и утечек, вкладку «Испытание», содержащую массивы данных с нормированными значениями давлений, соответствующими текущему элементу матрицы испытаний, а также измеренные значения давлений, полученные от датчиков давления, а гидросистема расположена на выкатной тележке внутри станины.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами:

Фиг.1 Стенд для испытаний дискретных распределителей с рычажным управлением. (объемное изображение);

Фиг.2 Схема электрогидравлическая стенда для испытаний дискретных распределителей с рычажным управлением;

Фиг.3 Содержание вкладки УПРАВЛЕНИЕ;

Фиг.4 Содержание вкладки МАТРИЦА ИСПЫТАНИЙ;

Фиг.5 Содержание вкладки ИСПЫТАНИЕ.

Стенд для испытания дискретных распределителей состоит из станины 11, рычажной системы с бесконтактными выключателями 16, гидросистемы 2 и автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных с сенсорными панелями 6 и 7.

Станина 11 представляет собой сварную металлоконструкцию, на которой смонтированы все остальные элементы стенда.

Рычажная система смонтирована сверху на станине 11 и состоит из рычагов управления 9 с тягами 10. Тяги 10 одними концами соединены с рычагами управления 9, а противоположными концами с рычагами правого и левого дискретных распределителей 3 и 4. В рычагах управления 9 для контроля всех фиксированных положений этих рычагов установлены бесконтактные выключатели 16, которые являются частью автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных.

Гидросистема 2 стенда расположена на выкатной тележке 1 внутри станины 11. Основными элементами гидросистемы являются: бак 27, с расположенным внутри нагревательным элементом 26 и закрепленным на боковой стенке насосом 25, к которому посредством гидравлических магистралей (не указаны) в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 2 присоединены термопреобразователи сопротивления 13, расходомеры 14, датчики давления 15 и 18, установленные во входных каналах правого и левого испытуемых дискретных распределителей 3 и 4, датчики давления 5 и 12, установленные в выходных каналах правого и левого испытуемых дискретных распределителей 3 и 4, гидрораспределители подачи давления управления 19, гидрораспределитель разгрузки 20, клапан предохранительный 21, обратный клапан 22, маслоохладитель 23, фильтр напорный 24.

Рабочая жидкость из бака 27 при помощи насоса 25, через напорный фильтр 24 и обратный клапан 22 подается во входные каналы испытуемых правого и левого дискретных распределителей 3 и 4. Гидрораспределитель разгрузки 20 обеспечивает режим подачи давления к правому и левому дискретным распределителям 3 и 4, а также режим сброса давления в гидросистеме. Гидрораспределители подачи давления управления 19 обеспечивают подачу давления рабочей жидкости в каналы управления испытуемых правого и левого дискретных распределителей 3 и 4. Клапан предохранительный 21 ограничивает давление в гидросистеме. Датчики давления 15 и 18, установленные во входных каналах правого и левого испытуемых дискретных распределителей 3 и 4 предназначены для измерения величины давления рабочей жидкости во время испытания в указанных каналах. Расходомеры 14 предназначены для измерения величины внутренних утечек рабочей жидкости в испытуемых правом и левом дискретных распределителях 3 и 4. Датчики давления 5 и 12, установленные в выходных каналах правого и левого испытуемых дискретных распределителей 3 и 4 предназначены для измерения величины давления рабочей жидкости, создаваемого правым и левым дискретными распределителями 3 и 4 во время испытания. Маслоохладитель 23 и нагревательный элемент 26 обеспечивают поддержание требуемой температуры рабочей жидкости.

Автоматизированная система выбора, измерения и контроля данных матричного типа предназначена для снижения трудоемкости и повышения достоверности результатов испытаний, путем автоматизации процессов выбора, контроля, оценки измеряемых величин и выдачи заключения о годности испытуемых правого и левого дискретных распределителей 3 и 4 и базируется на следующих аппаратных средствах: программируемом логическом контроллере 17, сенсорных панелях управления 6 и 7, которые размещены, для удобства оператора, на поворотной консоли 8, установленной на станине 11, бесконтактных выключателях 16 для контроля положения рычагов управления 9.

Визуализация автоматизированной системы обеспечивается следующими вкладками (страницами), содержащими виртуальные органы управления, индикации и приборы, отображаемыми на сенсорных панелях 6 и 7:

• Вкладка УПРАВЛЕНИЕ;

• Вкладка МАТРИЦА ИСПЫТАНИЙ;

• Вкладка ИСПЫТАНИЕ

Вкладка УПРАВЛЕНИЕ (фиг. 3), содержит кнопки включения нагрева рабочей жидкости 30, насоса 34, давления подачи 28, вентиляции 29 и маслоохладителя 33. Имеется возможность корректировки значения верхнего и нижнего предела температуры (не обозначена). Текущие значения температур 32 рабочей жидкости показывается в верхнем правом углу вкладки.

На всех вкладках размещены индикаторы состояния элементов стенда 31.

Вкладка МАТРИЦА ИСПЫТАНИЙ (фиг.4) на экранах сенсорных панелей управления 6 и 7 отображается в виде двух частей для левого 35 и правого 38 испытуемых правого и левого дискретных распределителей 3 и 4. Матрица представляет собой двухмерный массив, каждым элементом которого является набор заданных нормированных значений давления и утечек. На вкладке элемент изображен в виде прямоугольной ячейки 37, окрашиваемой в разные цвета в зависимости от текущего состояния. Серый цвет ячейки показывает, что для заданной комбинации давлений и расходов (утечек) не зафиксирован положительный результат, т.е. не все измеренные давления в каналах и утечки входили в диапазон нормированных значений присущих данной ячейке, либо эта ячейка ещё не выбиралась. Зеленый цвет показывает, что испытание прошло успешно. Голубым цветом и синими треугольниками 36 показывается текущее положение курсоров на ячейках. Выбор положения курсора осуществляется при помощи рычагов управления 9 на стенде и определяется включением определенных комбинаций бесконтактных выключателей 16 и кнопками «Давление управления» «Вкл.» и «Откл.» на вкладке ИСПЫТАНИЕ. При ручном выборе ячейки матрицы на панелях отобразится содержимое вкладки ИСПЫТАНИЕ, а на переднем фоне возникнут всплывающие сообщения-подсказки о необходимых положениях рычагов управления 9 для данной ячейки. После выполнения действий, указанных в подсказках, они автоматически погаснут, и будет возможна дальнейшая работа.

Вкладка ИСПЫТАНИЕ (фиг.5) содержит массивы данных 43 с нормированными значениями давлений, соответствующими текущему элементу матрицы испытаний, а также измеренные значения давлений, полученные от датчиков давления. При несоответствии измеренного значения давления нормированному диапазону, номер канала испытуемого изделия подсвечивается красным цветом и не даёт зафиксировать результат испытания для текущего элемента матрицы. Так же на вкладке ИСПЫТАНИЕ находятся кнопки включения давления управления 41 и 46 для левого и правого испытуемого распределителя. На вкладке размещены индикаторы положений 44 рычагов управления 9.

Автоматизация и визуализация процессов выбора, контроля, оценки измеряемых величин и выдачи заключения о годности испытуемых изделий обеспечивается использованием двухмерного массива отображаемого на вкладке МАТРИЦА ИСПЫТАНИЙ, каждым элементом - ячейкой, которого является набор заданных нормированных значений датчиков давления и расхода. Выбор необходимого элемента - ячейки по вертикали основывается на срабатывании бесконтактных выключателей 16 рычага селектора, а по горизонтали комбинацией сработавших бесконтактных выключателей 16 положений основного и вспомогательного рычагов и состояний гидрораспределителей 19 (строка «Давление управления»).

Стенд работает следующим образом.

Испытания дискретных распределителей с рычажным управлением на стенде заключаются в моделировании различных комбинаций переключения рычагов управления 9 и в контроле давления в определённых, заданных каналах правого и левого дискретных распределителей 3 и 4, а также в контроле утечек рабочей жидкости через правый и левый дискретные распределители 3 и 4.

На стенд устанавливаются одновременно два испытуемых изделия - правый и левый дискретные распределители 3 и 4 и фиксируются болтами (не показаны). Между собой они соединяются валом (не обозначен). Рычаги стенда 9 соединяются с рычагами (не обозначены) правого и левого дискретных распределителей 3 и 4 тягами 10. Каналы правого и левого дискретных распределителей 3 и 4 подключаются к гидросистеме 2 стенда гидравлическими рукавами (не обозначены).

При выборе вкладки ИСПЫТАНИЕ на экранах панелей оператора визуализируется текущее положение рычагов управления 9, и отображаются значения давлений в каналах правого и левого дискретных распределителей 3 и 4 в формате КАНАЛ – ИЗМЕРЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ/НОРМИРОВАННОЕ ЗНАЧЕНИЕ, а также значения утечек рабочей жидкости 42. Если какое-либо измеренное значение не будет входить в диапазон нормированного значения, то название канала будет подсвечиваться красным цветом и кнопка ЗАФИКСИРОВАТЬ РЕЗУЛЬТАТ 45 будет не активна. В этом случае автоматизированная система будет изменять давление на входе в испытуемые правый и левый дискретные распределители 3 и 4 в требуемом диапазоне величин давлений до тех пор, пока величины давления в каждом выходном канале правого и левого дискретных распределителей 3 и 4 не будут входить в диапазон нормированного значения.

При успешном прохождении испытания, когда все измеренные значения величин давления и утечек не вышли за пределы нормированных значений, нажать кнопку «Зафиксировать результат» 45. Кнопка сменяется надписью «Результат зафиксирован». Далее следует перейти к другой ячейке матрицы, изменив положение рычагов управления 9. Для получения справки о текущем состоянии общего цикла испытаний перейти на вкладку МАТРИЦА ИСПЫТАНИЙ.

После успешного прохождения всего цикла испытаний все ячейки матрицы горят зеленым цветом. Для сброса всех результатов нажать на кнопку «Общий сброс матрицы испытаний» 40. Так же возможен сброс одной ячейки матрицы испытаний. Для этого устанавливаем курсор на требуемую ячейку и нажимаем кнопку «Сброс результата испытания» 39.

На АО «НПК «Уралвагонзавод» заявляемое изобретение используется в цехах механосборочного производства для испытания дискретных распределителей и подтвердило свою технико-экономическую эффективность.

Изобретение относится к области испытательного оборудования в машиностроении, а именно к машиностроительной гидравлике, и может быть использовано для функциональных испытаний гидравлической аппаратуры, в частности дискретных распределителей с рычажным управлением. Стенд для испытания дискретных распределителей состоит из станины 11, рычажной системы с бесконтактными выключателями 16, гидросистемы 2 и автоматизированной системы выбора, измерения и контроля данных с сенсорными панелями 6 и 7. Технический результат заключается в расширении технических и эксплуатационных возможностей стенда и повышении достоверности результатов испытаний дискретных распределителей с рычажным управлением. Дополнительный технический результат заключается в повышении производительности выполняемых работ за счет снижения трудоемкости процесса испытания и технического обслуживания стенда. 5 ил.

Стенд для испытания дискретных распределителей, состоящий из станины, рычажной системы, смонтированной сверху на станине и состоящей из рычагов управления с тягами, тяги одними концами соединены с рычагами, а противоположными концами с рычагами дискретных распределителей, гидросистемы, включающей в себя термопреобразователи сопротивления, расходомеры, датчики давления, во входных и выходных каналах испытуемых правого и левого дискретных распределителей, связанные между собой гидравлическими магистралями гидрораспределители подачи давления управления, гидрораспределитель разгрузки, клапан предохранительный, обратный клапан, маслоохладитель, фильтр напорный, насос, бак с расположенным в нем нагревательным элементом, отличающийся тем, что содержит автоматизированную систему выбора, измерения и контроля данных матричного типа, состоящую из программируемого логического контроллера, сенсорных панелей управления, которые размещены на поворотной консоли, установленной на станине, бесконтактных выключателей контроля положения рычагов управления, а также органов управления, индикации и приборов, отображаемых на сенсорных панелях, включающих вкладку «Управление», содержащую кнопки включения нагрева рабочей жидкости с возможностью корректировки значения верхнего и нижнего предела температуры, кнопки включения насоса, давления подачи, вентиляции и маслоохладителя, вкладку «Матрица испытаний», отображаемую на экранах сенсорных панелей управления в виде двух частей для левого и правого испытуемых дискретных распределителей и представляющую собой двухмерный массив, каждым элементом которого является набор заданных нормированных значений давления и утечек, вкладку «Испытание», содержащую массивы данных с нормированными значениями давлений, соответствующими текущему элементу матрицы испытаний, а также измеренные значения давлений, полученные от датчиков давления, а гидросистема расположена на выкатной тележке внутри станины.