Способ технического диагностирования элементов гидропривода шахтной крепи Советский патент 1992 года по МПК E21D15/44 

Изобретение относится к гидроприводу горных машин и может быть использовано при тестовом способе диагностирования технического состояния элементов гидропривода шахтной крепи.

В техническом диагностировании известны способы диагностирования путем под- ачи тестового сигнала с последующим анализом форм кривых в переходных режимах, полученных, например, при осцилло- графировании.

Известен способ испытания гидростоек шахтной крепи на герметичность, при котором гидростойку после предварительного распора подвергают воздействию динамического усиления, а затем проводят контрольное измерение падения давления в поршневой полости гидростойки.

Недостатком данного способа испытания гидростоек является длительность процесса испытаний, относительно низкая точность контроля герметйч ностй испытуемой поршневой полости гидростойки.

Наиболее близким к предлагаемому по сущности технической является способ испытания гидростоек шахтной крепи на долговечность, в котором динамическое нагружение производят путем непрерывного возбуждения холебаний давления рабочей жидкости непосредственно в испытуемой поршневой полости гидростойки и через определенное количество циклов

S

ы о

ю

нагружения проверяют герметичность стоечной системы 2.

Однако известный способ имеет недо- статки, заключающиеся в малой точности контроля герметичности уплотнений стоечной системы, особенно в области микроутечек, из-за облитирации щели, в сложности реализации данного способа в реальных условиях шахтной эксплуатации из-за необходимости специального стенда, обеспечивающего внешнее статическое на- гружение гидростойки специальным прессом. Кроме того, данный способ не позволяет осуществлять плановое периодическое техническое диагностирование в течение всего срока их эксплуатации, позволяющее прогнозировать остаточный ресурс гидростойки, а также диагностировать другие элементы гидропривода (гидроклапаны, гидрозамки, гидрораспределители и т.п.) из-за отсутствия возможности создать в них статическое нагружение с помощью внешних устройств.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет проведения технического диагностирования крепи в условиях шахтной эксплуатации. Применение данного изобретения позволяет повысить эффективность диагностирования за счет получения более точной информации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе испытания гидростоек сначала осуществляют статическое ступенчатое нагружение полости до давления насосной станции нагрузочным устройством, подключенным между гидрораспределителем гидропривода шахтной крепи и нагружаемой полостью, затем динамическое нагружение нагружаемой полости тестовым сигналом от нагрузочного устройства, регистрируя форму кривой процесса нарастания и спада давления в течение периода времени, превышающего длительность тестового сигнала не менее, чем в 10 раз, после чего, сравнивая реальную кривую процесса с эталонной, определяют отношение тангенсов углов эталонной и реальной кривых процесса на стадиях нарастания и спада и по их величинам судят о исправности элементов гидропривода.

На фиг. 1 изображена схема стенда, осуществляющего предлагаемый способ технического диагностирования; на фиг. 2 - графики изменения давления в испытуемой полости герметичного (кривая 1) изношенного (кривая 2) элемента гидропривода шахтной крепи.

Предлагаемый способ технического диагностирования элементов гидропривода

шахтной крепи осуществляют следующим образом.

Техническое диагностирование ведут на стенде (фиг.1), содержащем в общем случае гидронасос 1 с аппаратурой защиты 2, гидрораспределитель 3 с отсекателем 4, нагрузочное устройство 5, аппаратуру регистрации б, испытуемую полость 7 элемента гидропривода, линий связи 8,9,10. Нагрузочное устройство S состоит из корпуса 11, в котором размещены дифференциальный поршень 12, подвижный поршень 13, механизм фиксации 14 дифференциального пор- шня 12 во взведенном состоянии.

управляемого гидроклапана 15, гидроклапана давления 16, гидрораспределителя 17, линий связи 18,19,20. Дифференциальный поршень 12 и подвижный поршень 13 разделяют полость нагрузочного устройства 5

на три части: газовую камеру А, жидкостную полость низкого давления Б, жидкостную полость высокого давления В. При этом диаметр подвижного поршня 13 и диаметры обоих концов дифференциального поршня

12 выполнены в соотношении , гдеД1 -диаметрподвижного поршня 13. Д2 - диаметр конца дифференциального поршня 12, контактирующего с газовой камерой А, ДЗ - диаметр конца дифференциального

поршня 12, Контактирующего с жидкостной полостью высокого давления В нагрузочного устройства 5. Такое соотношение диаметров поршней позволяет получить различные уровни давления от Ро до Рмаке в газовой

камере А и жидкостных полостях высокого В и низкого Б давлений в процессе технического диагностирования и его реализацию по намеченной программе нагружения и уменьшить габариты устройства.

8 исходном положении отсекатель 4 гидрораспределителя 3 закрыт, напорная полость гидронасоса 1 аппаратурной защиты 2 соединена со сливом. Жидкостная полость высокого давления В нагрузочного устройства 5 и испытуемая полость 7 элемента гидропривода соединены с управляемым гидроклапаном 15 линиями связи 9 и 18. Нагрузочное устройство 5 соединено с

гидрораспределителем 3 линией связи 8. Газовая камера А нагрузочного устройства 5 заправлена газом с начальным давлением Ро. Давлением газа в газовой камере А нагрузочного устройства 5 подвижный поршень 13 установлен в крайнее левое положение, а дифференциальный поршень 12 установлен в крайнее правое положение. Гидрорзспределитель 17 нагрузочного устройства 5 установлен в положение I. в котором жидкостная полость низкого давления

Б соединена с гидроклапаном давления 16 линиями связи 20 и 19,

В жидкостных полостях низкого давления Б и высокого давления Вив испытуемой полости 7 элемента гидропривода давление отсутствует.

Установкой гидрораспределителя 3 в положение II и открытием отсекателя 4 подают рабочую жидкость под давлением от гидронасоса 1 по линиям связи 8,18,9 в испытуемую полость 7 элемента гидропривода и жидкостную полость высокого давления В нагрузочного устройства 5. При этом дифференциальный поршень 12 нагрузочного устройства 5 перемещается влево, гидроклапан 16 закрыт и не пропускает жидкость в жидкостную камеру низкого давления Б, давление газа в газовой камере А повышается. При достижении давления в жидкостной полости высокого давления В величины Р 1 происходит срабатывание ме- ханизмй фиксации 14 дифференциального поршня 12 во взведенной состоянии и дифференциальный поршень 12 устанавливается в свое фиксированное, крайнее левое положение. После этого давление в испытуемой полости 7 элемента гидропривода и в жидкостной полости высокого давления В повышается до величины Р2, соответствующей величине статического нагружения ис- пытуемой полости 7 элемента гидропривода. На это же давление настроен гидроклапан давления 16, который, открываясь, передает давление от гидронасоса 1 в жидкостную камеру низкого давления Б.

Под действием давления жидкости подвижной поршень 13 начинает смещаться вправо, вызывая дополнительное сжатие газа в газовой камере А нагрузочного устройства 5. При достижении давления газа в газовой камере А величины РЗ подвижный поршень 13 контактирует с механизмом фиксации 14 дифференциального поршня 12 во взведенном состоянии, в результате чего происходит освобождение дифференциального поршня 12 и он под действием давления газа начинает перемещаться вправо, вытесняя при этом жидкость из жидкостной полости высокого давления В нагрузочного устройства 5, в испытуемую полость 7 элемента гидропривода, при этом управляемый гидроклапан 15 закрывается и препятствует падению давления в испытуемой полости 7 элемента гидропривода.

В связи с этим в испыт/емой полости 7 элемента гидропривода начинает изменяться давление, которое записывается аппаратурой регистрации 6. Переходный процесс изменения давления в испытуемой полости

7 характеризуется скоростью нарастания и спада давлений в ней, величиной пиковых давлений. По окончанию процесса диагностирования гидрораспределитель 17 нагру- 5 зочного устройства 5 устанавливается в положение If и жидкость из жидкостной полости низкого давления Б нагрузочного устройства 5 под действием остаточного давления газа в газовой камере А, воздейст0 вующего на подвижный поршень вытесняется по линии связи 21 на слив. Таким образм, нагрузочное устройство 5 вновь подготовлено к проведению диагностирования.

5 В том случае, если процесс диагностирования нужно прекратить, то для сброса давления из испытуемой Ъ длбсти 7 и жидкостной полости высокого давления В нагрузочного устройства 5 гидрораспределитель

0 4 устанавливают в положение III. При этом жидкость по линии связи 22 поступает под толкатель управляемого клапана 15. открывая его. Давление из испытуемой полости 7 элемента гидропривода по линиям связи

5 9,8,10 сбрасывается на слив.

Анализ технического состояния элемента и прогнозирование его остаточного ресурса производится сравнением форм кризах переходного процесса изменения

0 давления в испытуемой полости 7 элемента гидропривода, получеиных в прбцессе диагностирования, с формой кривой переходного процесса изменения давления в заведомо исправном элементе, полученной

5 ранее этим же способом диагностирования. При этом анализируется (см.фиг.2} угон (ai,G5) наклона кривой в момент нарастания давления, величины давлений Р1, Р2, РЗ, Р4, время - ti, t2,t3 и угол y,yi кривой в момен0 ты спада давления, взаимное расположение кривых, вычисляются тангенсы углов наклона кривых к оси абсцисс на стадии нарастания давления

5

на

PiР

tg«s спада

давления

стадии

Pi - РЗРа - Рл

W -T, -ч ; W --- отношение

0

гз - ч гз - ti тангенсов углов наклона эталонной кривой к тангенсам углов наклона реальной кривой

. tgcrai tgj/i

Элемент считается исправным, если от- 5 ношение К не более 1,2 (т.е. К 1,2), а отношение m не менее 0,9 (т.е m 0,9).

Предлагаемый способ технического диагностирования элементов гидропривода шахтной крепи может быть использован на

стадиях производства, эксплуатации и ремонта элементов гидропривода.

Использование предлагаемого способа технического диагностирования обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1)повышение эффективности диагностирования за счет получения более точной информации, не зависимой от действий оператора;

2)автоматическое выполнение операций в процессе диагностирования позволяет обеспечить во всех случаях однотипный режим динамического нагруженМя испытуемой полости элемента гидропривода, что позволит более точно оценить техническое состояние элемента и прогнозировать его остаточный ресурс.

Формула изобретения Способ технического диагностирования элементов гидропривода шахтной крепи, включающий статическое и динамическое нагружение полости испытуемого элемента гидропривода путем подачи давления в нее,

регистрацию формы кривой процесса нарастания и спада давления в полости испытуемого элемента гидропривода, отличающийся тем, что, с целью расширения

эксплуатационных возможностей за счет проведения технического диагностирования крепи в условиях шахтной эксплуатации, сначала осуществляют статическое ступенчатое нагружение полости до давления

0 насосной станции нагрузочным устройством, подключенным между гидрораспределителем гидропривода шахтной крепи и нагружаемой полостью, затем динамическое нагружение нагружаемой полости тестовым

5 сигналом от нагрузочного устройства, регистрируя форму кривой процесса нарастания и спада давления в течение периода времени, превышающего длительность тестового сигнала не менее чем в 10 раз, после чего,

0 сравнивая реальную кривую процесса с эталонной, определяют отношение тангенсов углов эталонной и реальной кривых процесса на стадиях нарастания и спада и по их величинам судят о исправности элементов гидропривода.

Фиг /

Использование: испытание горных машин в условия шахтной эксплуатации. Сущность изобретения: способ технического диагностирования элементов гидропривода шахтной крепи включает статическое и динамическое нагружение полости испытуемого элемента гидропривода путем подачи в нее давления. Статическое нагружение полости осуществляют до давления насосной станции с помощью нагрузочного устройства. Динамическое нагружение нагружаемой полости осуществляют тестовым сигналом от нагрузочного устройства. Затем регистрируют форму кривой процесса нарастания и спада давления в течение периода времени, превышающего длительность тестового сигнала не менее чем в 10 раз. Сравнивая реальную кривую процесса с эталонной, определяют отношение тангенсов эталонной и реальной кривых на стадиях нарастания и спада и по ним судят о исправности элементов гидропривода. 2 ил.

фиг. 2