Способ безразборного контроля дроссельного гидропривода с золотниковым распределителем Советский патент 1991 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к области эксплуатационного контроля и испытаний гидрооборудования и может быть использовано для определения экспуатационной пригодности и технического состояния гидропривода с золотниковым распределителем.

Целью изобретения является повышение эффективности контроля путем

выявления причин и мест возможных неисправностей.

На фиг. 1 приведена скоростная характеристика электрогидропривода с золотниковым распределителем с положительными перекрытиями; на фиг. 2 - статическая зависимость перепада давлений под торцами золотника от входного электрического

сигнала; на фиг. 3 - скоростная характеристика гидропривода с золотниковым распределителемс положительными перекрытиями; на фиг. 4 - статическая зависимость перепада давлений в полостях гидродвигателя от перемещения золотника; на фиг. 5 - характеристика холостого хода; на фиг. 6 - схема золотникового распределителя; на фиг. 7 - расчетная схема дроссельного гидропривода с золотниковым распределителем,.составленная для статического режима работы привода на холостом ходу; на фиг. 8 - график линеаризованной функции проводимости I- и щели золотникового распределителя.

Способ безразборного контроля дроссельного гидропривода с золотниковым распределителем осуществляют следующим образом.

При постоянном давлении питания в режиме холостого хода осуществляют для гидропривода одновременно снятие статических характеристик. По скорости движения выходного вала от входного сигнала перемещения золотника (скоростная характеристика, фиг, 3) определяют:

коэффициент передачи по скорости Km; максимальную скорость движения выходного вала Vm;

смещение нуля Х0;

зону нечувствительности (часть зоны нечувствительности ДЭК Хэк-Х0; границу зоны насыщения Хт; По перепаду давлений в полостях гидродвигателя от скорости движения выходного вала (характеристика холостого хода, фиг. 5) определяют;

сухое трение покоя Ттрп ЛРтрп АГд , где ЛРтрп - максимальный перепад давлений при , АГД - конструктивный параметр гидродвигателя, определяемый его типом (эффективная площадь поршня Sn гидроцилиндра или характерный обьем gr двигателя вращательного типа);

сухое трение начального движения

Ттрнд А Ртрнд Атд,

где Л Ртрнд - минимальный перепад давлений при

коэффициент вязкого трения гидродвигателя Кв.тр К в.тр Агд; диапазон изменения трения движения гидродвигателя 5гр - 5р АГД

По величине гистерезиса характеристики усилия, затрачиваемого на перемещение золотника, определяют силу трения на золотнике Ртр.зол..

Для определения коэффициентов уте-. чек каждой щели, каждой полости гидродвигателя и коэффициента перетечек между

полостями гидродвигателя составляют уравнения расходов и производных расходов по перемещению золотника для опорных точек положения зхолотника.

Таковыми опорными точками являются

(фиг. 3 и 4):

точка нулевого перепада давлений в полостях гидродвигателя Х0;

эквивалентная граница перекрытий Хэк;

граница зоны насыщения Хт;

вспомогательная опорная точка Xi. Коэффициенты для уравнений находят из статических зависимостей давлений и перепада давлений в полостях гидродвигателя от перемещения золотника, скоростной характеристики и линеаризованной функции проводимости золотникового распределителя для опорных точек перемещения золотника.

В качестве примера рассмотрим определение коэффициентов утечек и пере; течек для золотника с положительным перекрытием щелей.

Для иллюстрации уравнений и долущений, принимаемых при их составлении, используют фиг. 6-8, на которых обозначено: Р0 - постоянное давление питания; РСл - постоянное давление слива, принимаемое за ноль отсчета давлений: Оут.гд1,Кут.гд1,С1ут.ед2,Кут.гд2 расходы утечек и коэффициенты утечек из полостей гидродвигателя: Опер, КПер - расход перетечек и коэффициент перетечек между полостями гидродвигателя; Qv - полезный

расход, идущий на создание скорости движения выходного вала; QI - расход через i-ю щель золотника (. II, III, IV - номера щелей); Xi - граница перекрытия 1-й щели; Kyri - коэффициент утечек (коэффициент

проводимости) закрытой 1-й щели; Kyr.mint - минимальный коэффициент утечек, при Хзол« Xi; Кут.мах - максимальный коэффициент утечек соответствующий координате (Х|- Е), где Е- малая величина; |У т- линейный коэффициент изменения Кут| по Х3ол в пограничной зоне закрытой щели, примыкающей к Xi; Gi - проводимость открытой 1-й щели; Gmini - минимальная проводимость открытой щели. соответствуftf4

ющая координате (Xi + ЕЗ; - --линейный

0

(1Хзол

коэффициент изменения GI по Х3ол.

5 Для составления уравнений и конкретных видов записи членов уравнений принимают ряд допущений:

пренебрегают всеми внешними возмущающими факторами;

Параметры

пренебрегают сжимаемостью рабочей жидкости, инерционными нагрузками и статической неуравновешенностью выходного вала привода;

рассматривают модель привода со сосредоточенными параметрами;

считают потоки утечек и перетечек в гидродвигателе ламинарными;

проводят линеаризацию функции проводимости 1-й щели золотника в виде, представленном на фиг. 8.

При линеаризации функции проводимости 1-й щели золотника в области закрытой щели считают поток утечек через радиальный зазор между гильзой и буртиком золотника ламинарным, в области открытой щели поток - турбулентным.

dKvr dG

.v y , полагают постоОАзол ОАзол

янными и едиными для всех щелей.

Н V

Для .i это связано с одинаковым

ОАзоя

линейным изменением коэффициента расхода ц (от 0,1 до 0,7) через радиальный зазор в пограничной зоне закрытой щели, примыкающей к Х|. Постоянство и единство

rtf

для всех щелей коэффициента -тп- обусОАзол

ловлено одинаковостью геометрии всех щелей и линейностью функции площади проходного сечения открытой щели.

Осуществляют привязку графиков про- водимостей щелей золотника (фиг. 8) к опорным точкам статических характеристик (фиг. 3) в соответствии с конкретным типом перекрытий золотникового распределителя.

Для золотника с положительными перекрытиями всех щелей приравнивают Х| к ХЭк, пренебрегая разностью между ними. При этом полагают, что Х0 находится в пограничной зоне закрытых щелей золотника и в этом случае зависимость QI от перепада давлений на щели ДР| приближенно выражается следующим образом в зависимости от нахождения текучего значения Х3ол относительно Xi:

„,;„; fcP; приХ,ОА«Х; ,

Jlf..ч

V«:n;- P; приХэо «Х; , V;o+d-7 4 jo -x0) 4p; рн ,

) ,

(1)

где Kyrio - коэффициент утечек закрытой щели, соответствующий .

В окончательной записи уравнений вместо Xi подставляют ХЭк.

С учетом принятых допущений в общем виде уравнения расходов для каждой полости привода имеют вид (фиг. 7)

fQi Q l+CVrfl ,, + Qnep + Qv

|Q|| Qlv + Оутгда - Qnep - Qv

где

/

Vr9rVr3()lVVPi

V.ra VraJP -PcJ Vr3a.p2j

Qnep-KH.ptt-PJ-Knep.AP,

Qv V-Ara, Qi(ui,ii,m,iY),

(2)

Q| определяется выражениями (I) в зависимости от перекрытия щели.

Из системы (2) можно получить систему уравнений производных расходов по перемещению золотника

0

dQ,

cfQj; dQttl dQyT.r8i о Ц пер dX,OA dX30A

dQ,

d X3oA

JQn dQ1Y JQ4T.r32 dQnep dQy

о

dX40.dX

BOA

SOA

dx

%ол

dx

юл

(3)

В опорной точке Х0 система (2) прини- мает упрощенный вид в связи с (Р1-Р2 Р1оТи . В зоне нечувствительности также справедливо .v v 0 и

алзол

соответственно упрощается система урав- нений (3).

Для расчета неизвестных коэффициентов используют пары опорных точек для обеих полярностей сигнала перемещения золотника. Для различия знак полярности проставляется в виде верхнего индекса опорной точки.

В качестве примера составления системы уравнений в опорных точках рассматри- вают золотниковый распределитель с положительными перекрытиями щелей. В этом случае неизвестными являются 16 коэффициентов. У гидродвигателя это Кут.гд1.Кут.гд2,Кпвр; У золотникового распре- делителя это Кут1о.Кут11о,Кут111о.Кут1Уо,

Н

Хзол Утт1п| Kyrmlnll, Kyrmlnlll. KyrmlnlV, Gmlnl.Gmlnll.Gminlll.GmlnlV.

Система уравнений для их определения имеет следующий вид:

dG , + +

г- )

V«-nnrP +V -3t РИКпер-лР -Ага,

ут ( / Qmltirv +dX( . P ep-uP-V-A.g

Изобретение позволяет повысить эффективность безразборного контроля дроссельного гидропривода (ГП) с золотниковым распределителем путем выявления причин и мест возможных неисправностей. При постоянном давлении питания в режиме холостого хода снимают статические характеристики ГП. Полученные характеристики и параметры ГП сравнивают с эталонными и на основании сравнения судят об эксплуатационной пригодности и техническом состоянии ГП. Определяют изменение величины трения движения гидродвигателя (ГД) по разности перепадов давлений в его полостях, снятых по характеристике холостого хода для заданных значений скорости выходного вала при ее увеличении и уменьшении. Определяют коэффициент утечек каждой щели золотникового распределителя и каждой полости ГД и коэффициент перетечек между полостями ГД путем подстановки значений величин, снятых со скоростной характеристики ГП и статических зависимостей давления и перепада давлений в полостях ГД в режиме холостого хода от перемещения золотника, в уравнении расходов и производных расходов по перемещению золотника для опорных точек перемещения золотника. Опорными точками являются границы зоны насыщения, эквивалентная граница перекрытий, точка нулевого перепада давлений в полостях ГД и вспомогательная опорная точка рабочего участка скоростной характеристики, параметр изменения величины трения движения ГД. Коэффициенты утечек и перетечек сравнивают с эталонными и получают дополнительные данные о техническом состоянии ГП. 8 ил.

(

К,„п,;п.,-РЛГ3,-Р1Лер &Р-УДгЭ

ч1 г Р

dG Цол

rmlnjlP..mn +

.P. + VA.a.

f dfv

V dX,0J

,

dG

dPa

dX ° 2 M inlvdx o

dp ilAfl i/ V jT T dXsoA

dV . Jx- Ar3

°ЛЗОД

„ f JЈi.

K-JTW I dX.,OA I

. j

dG г-dP dfuH

. &

,ол АгЭ

сьи-п,яй:(х;к-х:)И-K,T«««pz V at Pt kneP1 хдР-V ftr3

т m.p 1 (.) m,n in 4 Jj

,(x;K-x,) , P,+

Knr1IAP + V. Arg.

r -x fxI-x frVPT aKy :«nrpi+V3,-pi + V&p4Y A a

dG

т m m n ° 2 т и w dX X

-4l 4K Vra2-PE-IC1Iep AP-VAra,

„dG

min t Jv X эк)

J Л

ЗОД

2л1Р0-Р

( dXioJ

dG

, dG рТТ-к-(. dP ,

)4

dp,

зол d(&Pl dV

Л 1/ I

Vr3idX,OA R ep dX3flA dX3oA Af3,

К

IT I cfX

dp

}ол

MhiiMtV J

dG

50 Л

(xt-xk)

2лГ

dP2

dx

4ОЛ

+ i rp- i/

dX5o/Pz 4T-r dX3oA d(X,OA)X

40

dV KfIeP dX3oA Ara

После определения Kyrio, l(l, II, III, IV),

dKyr r w «-

-,v зная X0, Хэк, Хэк, в соответствии с фиг.

ОАзол

8 нетрудно определить Кут maxi.

Для других типов золотникового распределителя решение задачи определения

коэффициентов утечек и перетечек проводят по приведенной методике,

Для электрогидропривода эти зависимости аналогичные, но для безразборного контроля вместо сигнала перемещения золотника используют входной электрический сигнал, а вместо характеристики усилия, затрачиваемого на перемещение золотника, снимают статическую зависимость перепада давлений под торцами

золотника от входного электрического сигнала с тем, чтобы, определив по ней параметры первого каскада электрогидравлического усилителя, затем перестроить зависимости от входного электрического сигнала в зависимости от сигнала перемещения золотника.

Средства измерения контролируемых сигналов привода при снятии статических характеристик известны.

Для электрогидропривода по характеристике А Рзол ) (фиг. 2) определяют параметры первого каскада электрогидравлического усилителя:

коэффициент передачи по перемеще- нию золотника Ззол, где Ззол - площадь торца золотника;

смещение нуля Вхо;

зону нечувствительности ( АЗНэгу - часть зоны нечувствительности);

границу зоны насыщения I вхт;

4

силу трения на золотнике Ттр.зол j ДРтр.зол

Ззол.

С помощью этих параметров зависи- мости от входного электрического сигнала перестраивают в зависимости от перемещения золотника (например, скоростная характеристика, (фиг. 1,3).

Использование изобретения позволяет повысить эффективность контроля, включая надежность контроля с выявлением причин и мест возможных неисправностей и уменьшение объема испытательного оборудования как минимум в 2 раза.

Формула изобретения Способ безразборного контроля дроссельного гидропривода с золотниковым распределителем, заключающийся в том,

№./

что при постоянном давлении питания в режиме холостого хода снимают статические характеристики гидоопривода, полученные характеристики и параметры гидропривода сравниивают с эталонными и на основании сравнения судят об эксплуатационной пригодности и техническом состоянии гидропривода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности контроля путем выявления причин и мест возможных неисправностей, дополнительно определяют изменение величины трения движения гидродвигателя по разности перепадов давлений в его полостях, снятых по характеристике холостого хода для заданных значений скорости движения выходного вала при ее увеличении и уменьшении, определяют коэффициент утечек каждой щели золотникового распределителя и каждой полости гидродвигателя и коэффициент перетечек между полостями гидродвигателя путем 4 подстановки значений величин, снятых ссГ скоростной характеристики гидропривода, и статических зависимостей давления и перепада давлений в полостях гидродвигателя в режиме холостого хода от перемещения золотника, в уравнения расходов и производных расходов по перемещению золотника для опорных точек перемещения золотника, которыми являются границы зоны насыщения эквивалентная граница перекрытий, точка нулевого перепада давлений в полостях гидродвигателя и вспомогательная опорная точка рабочего участка скоростной характеристики, параметр изменения величины трения движения гидродвигателя, коэффициенты утечек и перетечек сравнивает с эталонными и получают дополнительные данные о техническом состоянии гидропривода.

%

ДРыл А

иг4

ДРтр гол

Хзрл

9r

Qyrrd,

In

Т / t

ж

/

KW

Фиг. 6

Kyri

Закрытая щель

Откры/поя щель

d6 ffjo/r

Хзал

Щиг.8