Машина для испытания гидроамортизаторов Советский патент 1992 года по МПК G01M17/04 F16F5/00 

Изобретение относится к машино- строению и может быть использовано на атомных электростанциях и на заводах, изготавливающих гидроамортизаторы для АЗС.

Известен стенд для испытания амор тизаторов , содержащий основание, закрепленные на нем колонны с направляющими, установленные на колоннах подвижную и неподвижную траверсы с захватами для закрепления концов испытуемых амортизаторов, гидравлический силовозбудитель с поршнем. В подвижной траверсе выполнены окна, стенд снабжен установленной на направляющих колонн между неподвижной и подвижной траверсами дополнительной подвижной траверсой, имеющей на торцах захваты, один из которых со стороны неподвижной траверсы пред назначен для закрепления конца штока одного из испытуемых амортизаторов, а другой - для закрепления конца цилиндра другого испытуемого амортизатора, а также закрепленной на поршне силовозбудителя платформой для пepиoдичeqкoгo взаимодействия с под- вижной траверсой и проходящими через окна последней тягами, концы которых связаны соответственно с платформой и дополнительной подвижной травер-

„(-,

сои U Jo

Недостатком стенда является то, что он не обеспечивает специфики испытания гидроамортизаторов АЭС, которые (амортизаторы) должны воспри- нимать очень большие нагрузки при резких толчках (необходимо обеспечить эти нагрузки и резкое изменение скорости), и в то же время не оказывать практически сопротивления при медленных перемещениях. В этом случа необходимо с достаточной точностью замерять малые нагр,узки,

Наиболее близкой предлагаемой является машина для испытания гидроаморти

заторов, на которой испытуемый амортизатор закрепляется в захватных приспособлениях между траверсой рамы нагружающего устройства и штоком

п

U

,- Q

5

гидроцилиндра и нагружается усилием, создаваемым гидроцилиндром Последний выполнен с манжетными уплотнениями. Определение нагрузки осуществляется по замеру разности давлений в полостях гидроцилиндра При работе машины в режиме испытания гидроамортизатора на просадку, т.е, на реакцию гидроамортизатора на резкие толчки, требуется кратковременное воздействие большим усилием. Установленная мощность гидропривода известной установки выбрана с расчетом обеспечения максимального усилия и используется не рационально, так -как практически гидросистема высокого давления большей частью работает на слив.

Недостатками являются наличие значительных сил трения в манжетных уплотнениях гидроцилиндра и большая приводная мощность, используемая не эффективно Из-за наличия значительных сил трения в манжетных уплотнениях гидроцилиндра точный замер малых нагрузок на амортизаторе не обеспечивается, испь тания приходится вести в два приема. Сначала осуществляется замер суммарного усилия сопротивления гидроамортизатора и цилиндра машины, а затем отдельно сопротивления гидроцилиндра, из первой величины вычитают вторую.. Такой метод дает погрешность 30% и более по сравнению с истинной нагрузкой на гидроамортизаторе.

Установленная мощность выбрана с учетом обеспечения максимальной скорости плунжера, которая требуется в течении очень короткого промежутка времени, и поэтому мощность привода используется не рациональное Целью изобретения являются повыше ние точности измерения нагрузки и снижение приводной мощности0

Указанная цель достигается тем, что в известной машине, содержащей силовую раму с устройством для закрепления одного из концов амортизатора, гидроцилиндром с направляющими и

D1

поршнем со штоком и размещенным на конце последнего устройством для закрепления другого конца амортизатора, устройство для измерения нагрузки и перемещения и гидропривод, включающий насосную станцию, сливную и на(- нетающую магистрали и управляющее устройство, в направляющих выполнены камеры, представляющие собой гидро- статические подшипники и соединенные с нагнетающей магистралью, и разгрузочные канавки, соединенные со сливной магистралью и отделяющие камеры от рабочих полостей гидроцилиндра, машина снабжена пневмогидравлически- ми аккумуляторами, соединенными с нагнетающей магистралью, объем VaK которых выбран из соотношения

VQK- ГДе S поршня гидроцилиндра, см2; 1 - максимально возможная величина присадки гидроамортизатора, см о

Канавки препятствуют проникнове- нию жидкости под высоким давлением из рабочих полостей гидроцилиндра в камеры подшипников, что значительно повышает эффективность работы последних Это позволяет определить нагрузки, прикладываемые к испытывав мому гидроамортизатору, с высокой точностью путем замера величины давления в рабочих полостях гидроцилинд ра и проводить весь цикл испытаний без снятия гидроамортизатора с машины „

Так как испытание амортизатора производится последовательно в двух направлениях (на растяжение и на сжатие), то электрогидравлический усилитель, работающий по командам с пульта управления, соединяет магистраль высокого давления то с одной рабочей полостью гидроцилиндра, то с другой. Производительность гидропривода, а следовательно, и приводная мощность выбрана таким образом, чтобы обеспечить испытания на сопротивление холостого хода амортизатора, которые проводятся при малых скоростях перемещения штока гидроцилиндра. В случае испытания гидроамортизатора на просадку требуется на порядок большая скорость перемещения штока, но на очень ограниченном отрезке переме щения, так как при больших скоростях в амортизаторе срабатывает клапан, он останавливается, воспринимая мак-

,-

Q |$

25 зо

35

40

45

5С

55

19°

симальную нагрузку. Требуемая в этом случае большая скорость на малом перемещении обеспечивается за счет пневмогидравлических аккумуляторов, емкость которых выбирается так, чтобы при испытаниях на просадку до закрытия клапана амортизатора они разрядились незначительно, сохраняя высокое давление, так что после остановки штока давление в магистрали практически мгновенно дос- .тигает требуемого для создания максимального усилия значения, электрогидравлический преобразователь, управляемый обратной связью по усилию, обеспечивает подачу в гидроцилиндр жидкости, в количестве, лишь обеспечивающем компенсацию утечек. Остальная жидкость идет на дозарядку аккумуляторов до первоначального давления.

После выдержки амортизатора под нагрузкой она плавно снимается, цикл повторяется в другую сторону. С целью обеспечения максимальных скоростей перемещения штока и быстрого воспроизведения максимальной нагрузки при испытаниях гидроамортизатора на просадку требуемый объем пневмогидравлических аккумуляторов опреде1S

ляется условием V s ак - 0,12

Такое соотношение обеспечивает падение давления в напорной магистрали не более 20%, а последнее обеспечивает практически мгновенное значение предельной нагрузки на амортизаторе при хорошей управляемости машины с электрогидравлическим преобразователем.

На чертеже изображена гидрокинематическая схема машины для испытания гидроамортизаторов.

Машина содержит амортизатор 1, пальцы 2, силовую раму 3 с захватными устройствами, гидроцилиндр k, наосо 5, электрогидравлический усилитель 6, дроссели 7 гидростатических подшипников, через которые жидкость подается- в их рабочие камеры 8, разгрузочные канавки 9, втулки 10, датчики перемещения 11, датчик давления 12, перепада давления 13, пневмогидравт- ческие аккумуляторы Н, распределительные золотники 15 и 16.

Испытываемый амортизатор 1 с помощью пальцев 2 закрепляется .в захватных устройствах, связанных с силовой рамой 3 и гидроцилиндром „ Рабочая жидкость от насоса 5 подается к электрогидравлическому усилителю 6 и к дросселям 7 гидростатических подшипниковс Через дроссели 7 жидкость подается в рабочие камеры 8 подшипников, давление в которых удер живает шток на жидкостной подушке, что практически исключает трение, Разгрузочные канавки 9 препятствуют распространению высокого давления из рабочих полостей гидроцилиндра в камеры 8„

Электрогидравлический усилитель 6 управляется электрическими сигналами с пульта управления и регулирует подачу жидкости через каналы 10 во втулках в рабочие полости гидроцилиндра k, вызывая перемещение штока и создавая через шток нагрузку на испытываемый амортизатор Управление усилителем 6 осуществляется с помощью сигнала обратной связи, получаемого с датчика 11 перемещения, закрепленного внутри штока гидроцилиндра, или с датчиков 12 давления. Измерение прикладываемого к гидроамортизатору усилия осуществляется с помощью датчиков 12 давления или датчика 13 перепада давления, соединенных с рабочими полостями гидроцилиндра о Для измерения больших нагрузок используются датчики 12 давления, сигналы которых алгебраически складываются Для измерения малых нагрузок используется дифференциальный датчик 13 давления.

Распределительные золотники 15 служат для отключения дифференциального датчика 13 давления при испытаниях гидроамортизаторов с большими нагрузками, чтобы оградить при этом дифференциальный датчик 13 от действия больших перепадов давления

Распределительный золотник 16 служит для регулирования подачи давления к дифференциальному датчику 13 так как испытания является двухсторонними, а дифференциальный датчик работает односторонне, т„е„ максимальное давление должно всегда подаваться в одну полость, а минимальноев Другую. Подачу максимального давле- 55 к золотнику 16, который регулирует ния в соответствующую полость датчи- поступление жидкости из полостей гид- ка 13 обеспечивает золотник 16. роцилиндра к датчику 13 в зависимос- обеспечения больших скоростей- ти от направления движения плунжера перемещения штока гидроцилиндра к При этом испытании требуется наибо

5

подводящей гидромагистрали подсоединены пневмогидравпические аккумуляторы I При максимальном открытии

в одну сторону усилителя 6 аккумуляторы, частично разряжаясь, восполняют недостающую часть требуемого расхода рабочей жидкости Объем аккумуляторов выбирается таким, чтобы

могли, не снижая значительно давления, обеспечить на коротком отрезке большую скорость штока без значительной потери усилия. Это позволяет значительно снизить мощность привода

машины, рассчитывая его так, чтобы он обеспечивал лишь испытания холостого хода амортизаторов, где скорости невелики, и расход, потребляемый гидростатическими подшипниками

Наличие разгрузочных канавок в гидростатических подшипниках значительно повышает эффективность работы последних, управляемость машины и точность, определения прикладываемых к испытываемому амортизатору нагрузок.

Машина работает следующим образом Испытываемый амортизатор 1 устанавливается в захватные устройства и

0 закрепляется с помощью пальцев 2. Производится испытание на сопротивление холостого хода. На пульте управления устанавливается требуемое значение скорости перемещения (обыч5 но 0,8 мм/с), команда с пульта передается электрогидравлическому усилителю 6 и последний поддерживает заданную скорость перемещения штока гидроцилиндра на протяжении полного

0 хода амортизатора в одном направлении, потом в обратном до среднего положения, а затем то же самое в другую сторону от среднего положения. Все это время визуально на силоизмерите5 ле пульта управления ведется наблюдение за величиной усилия сопротивления движению гидроамортизатора, которое не должно превышать определенной величины В противном случае амор0 тизатор выбраковывается В этом случае усилие замеряется с помощью датчика 13 перепада давления. При %том испытании распределительные золотники 15 открыты и пропускают жидкость

лее точный замер величины усилия сопротивления при сравнительно малой ег абсолютной величине о

Вторым испытанием является испытание амортизатора на скорость,при которой происходит закрытие клапана, При этом распределительные золотники 15 отключают подачу жидкости к дифференциальному датчику 13, а замер усилия осуществляется с помощью датчиков 12. Электрогидравлический усилитель 6 по соответствующей команде с пульта управления таким образом регулирует подачу жидкости в гидроцилиндр, что обеспечивает линейное возрастание скорости перемещения штока от заданной начальной величины. При достижении достаточной скорости клапан в гидроамортизаторе закрывается, прекращая перемещение штока. Скорость, при которой произошло закрывание клапана, фиксируется на показывающем устройстве пульта управления Эта скорость должна лежать в определенных пределах (обычно 1-3 мм/с)„ В противном случае амортизатор выбраковывается„ Испытание проводится в одном и другом направлениях движения.

Третьим видом испытания является испытание на просадку при максимальной нагрузке. .В этом случае, как и в предыдущем, датчик 13 отключен, а замер усилия производится датчиками 120 По сигналу с пульта управления электрогидравлический усилитель обеспечивает большую скорость перемещения штока цилиндра (до 25 мм/с). Если при первых двух видах испытаний соответствующая скорость перемещения обеспечивалась расходом жид кости, подаваемым насосом 5, то при третьем этого расхода явно не хватает. Чтобы не увеличивать мощность насосного агрегата,, здесь к электрогидравлическому преобразователю присоединены пневмогид- равлические аккумуляторы 14, взаимодействуя с которыми, усилитель обеспечивает требуемую скорость движения плунжера о При быстрой скорости движения штока клапан гидроамортизатора резко закрывается, нагрузка на гидроамортизатор быстро достигает максимальной для данного типа величины (это также обеспечивается соответствующим управляющим электричес0

5

С

С

С

5

ким сигналом с пульта), амортизатор под этой нагрузкой выдерживается за данный интервал времени, За это время аккумуляторы И заряжаются до начальной величины,, Просадка гидроамортизатора , величина которой замеряется датчиком 11 перемещения, не должна превышать определенной для данного типа величины о В противном случае амортизатор бракуется После выдержки под нагрузкой последняя плавно снимается, амортизатор возвращается в исходное положение, и испытание повторяется в другую сторону.

Проведение всех трех видов испытаний производится с однрй установкой амортизатора на машину и с минимальной затратой энергии„

Формула изобретения

Машина для испытания гидроамортизаторов, содержащая силовую раму с устройством для закрепления одного из концов амортизатора, гидроцилиндром с направляющими и поршнем со штоком и размещенным на конце последнего устройством для закрепления другого конца амортизатора, устройство для измерения нагрузки и перемещения и гидропривод, включающий насосную станцию, сливную и нагнетающую магистрали и управляющее устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения нагрузки и снижения приводной мощности, в направляющих выполнены камеры, представляющие собой гидростатические подшипники и соединенные с нагнетающей магистралью, и разгрузочные канавки, соединенные со сливной магистралью и отделяющие камеры от рабочих полостей гидроцилиндра, а машина снабжена пневмогидравличес- кими аккумуляторами, соединенными с нагнетающей магистралью, объем V которых выбран из соотношения

50

V -ilS 0,12

)

где S - площадь поршня гидроцилиндра , см2;

1 - максимально возможная величина просадки гидроамортизатора, см„

Использование: машиностроение, атомные электростанции (АЭС), а также заводы, изготавливающие гидроамортизаторы АЭСо Сущность: машина содержит силовую раму 3 с устройством для закрепления одного из концов амортизатора 1, гидроцилиндр 4 с направляющими о Шток гидроцилиндра имеет устройство для закрепления другого конца амортизатора 1. В направляющих выполнены камеры 8, представляющие