Устройство для диагностики технического состояния гидравлической системы Советский патент 1992 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к устройствам технической диагностики гидравлических систем, в частности к устройствам для диагностики технического состояния насосов, гидрораспределителей, гидроцилиндров и т.д.

Цель изобретения - повышение точности диагностирования и расширение области использования.

На фиг. 1 изображено устройство для диагностики технического состояния гидравлической системы; на фиг. 2 - график зависимости расхода гидрожидкости от величины давления в гидросистеме; на фиг. 3 - график зависимости объема гидрожидкости в гидроцилиндре от времени его наполнения.

Устройство для диагностики технического состояния гидравлической системы содержит основную магистраль 1 с запорным элементом 2, гидроцилиндр 3 с входной 4 и выходной 5 магистралями, установленный параллельно основной магистрали.

Входная магистраль 4 гидроцилиндра 3 соединена с основной магистралью 1 перед запорным элементом 2, а выходная магистраль 5 гидроцилиндра 3 соединена с основной магистралью 1 после запорного элемента 2.

В гидроцилиндре 3 установлен поршень 6 с прикрепленным к нему штоком 7. Поршень 6 имеет возможность перемещения внутри гидроцилиндра 3 в определенных пределах, определяемых ограничителями 8 и 9. При этом ограничитель 9 прямого хода поршня 6 гидроциликдра 3 смещен относительно выходной магистрали 5 гидроцилиндра 3 на величину ширины поршня 6 в сторону его прямого хода. На штоке 7 гидроцилиндра 3 жестко закреплена тарелка 10, в которую упирается тарированный упругий элемент 11 в виде пружины упирающийся с другой стороны в неподвижную опорную стенку. Упругий элемент 11 подобран и протарирован так, чтобы при перемещении тарелки 10 из положения А в

сл

с

VI а

VJ

ю

о

положение Б , соответствующих положениям А и Б поршня 6 гидроцилиндра 3, нагрузка со стороны упругого элемента 11, действующая на тарелку 10, изменялась в диапазоне, соответствующем рабочему диапазону давления гидравлической жидкости в гидросистеме, находящемуся в пределах от 0 до Ртах. Tla. Жесткость упругого элемента 11 может быть определена по формуле : :t

г Ртах Fn -1

с-ГАБТ н м

где Fn - площадь поршня 7, м ;

АБ| - ход поршня, м,

К опорной стенке неподвижно прикреплен датчик перемещения 12 индуктивного типа, фиксирующий перемещение штока 7 вдоль оси, Датчик перемещения 12 связан с индикаторным блоком 14 через блок преобразования 13.

Устройство работает следующим образом.

После подключения магистралей 4 и 5 гидроцилиндра 3 к основной магистрали 1, подключенной последовательно в выходную магистраль диагностируемого элемента гидропривода, поток гидравлической жидкости в основной магистрали перекрывается запорным элементом 2. В этот момент гидравлическая жидкость начинает поступать по входной магистрали 4, подсоединенной к основной магистрали перед запорным элементом 2, в полость гидроцилиндра 3. Поршень 6 вместе со штоком 7 начинает перемещаться из положения А в положение Б, при этом происходит деформация упругого элемента 11 с помощью тарелки 10, жестко закрепленной на штоке 7. Перемещаясь из положения А в положение Б, поршень б с помощью упругого элемента 11 создает в гидроцилиндре 3, а следовательно, и в выходной магистрали диагностируемого элемента гидропривода, постепенно увеличивающееся давление гидравлической жидкости от 0 до Ртах. Таким образом, при подаче гидравлической жидкости в гидроцилиндр 3 происходит на- гружение выходной магистрали диагностируемого элемента.

Датчик перемещения 12 фиксирует перемещение 5 штока 7, пропорциональное объему гидрожидкости 3 в гидроцилиндре и одновременно давление в гидросистеме, так как положение поршня 6 и штока 7 определяет давление гидравлической жидкости, создаваемое с помощью упругого элемента 11.

В зависимости от технического состояния диагностируемого элемента гидропривода будут иметь место утечки гидрожидкости, которые тем больше, чем хуже техническое состояние диагностируемого элемента. Причем утечки гидрожидкости растут с увеличением рабочего давления в гидросистеме. Эта взаимосвязь представлена на фиг. 2, где линия I соответствует работоспособному элементу гидропривода, а линия I - изношенному, т. е, элементу с худшим техническим состоянием; Q - расход гидрожидкости. Так как в предлагаемом устройстве рабочее давление гидрожидкости непрерывно растет с перемещением поршня б из положения А в положение Б, то заполнение гидроцилиндра 3 гидрожидкостью произойдет быстрее за счет малых утечек гидрожидкости при диагностировании исправного элемента гидропривода по сравнению с неисправным или имеющим худшее техническое состояние, у которого утечки гидрожидкости будут больше.

В связи с этим для исправного или имеющего лучшее техническое состояние элемента гидропривода

t; для изношенного или имеющего худшее техническое состояние элемента гидропривода

Vn-Кг Р Кз11 t; где Ki, «2, Кз , Кз - коэффициенты пропор- 0 циональности; Кз Кз :

t - текущее время, фиксируемое с начального момента движения штока 7;

Vn - объем гидрожидкости в гидроци- линдре3:

Р -давление гидрожидкости; 5 - утечки гидрожидкости.

Данные зависимости могут быть интерпретированы графически (фиг. 3), где для исправного элемента или имеющего лучшее техническое состояние элемента гидропривода

Vn max „.

КГ

5

0

5

5

0

5

tгде а агстд

tgcri

для неисправного элемента или имеющего худшее техническое состояние элемента гидропривода

0

5

где а arctg

К

ii

«1

ll Vg max

tg an

Здесь Vn max - максимальный обьем гидроцилиндра 3.

Следовательно, при диагностировании элементов гидропривода на всем диапазоне рабочего давления, т. е. от О до Ртах, его техническое состояние можно оценить по величине времени t, за которое наполнится гидроцилиндр 3 гидравлической жидкостью или переместится шток 7 из одного крайнего положения, соответствующего положению А поршня 6, в другое крайнее

положение, соответствующее положению Б поршня 6

Техническое состояние диагностируемого элемента гидропривода можно оценить и по скорости перемещения поршня в зависимости от его положения

Далее сигнал с датчика перемещения 12 поступает в блок преобразования 13, откуда поступает в индикаторный бпок 14 где происходит оценка технического состояния диагностируемого элемента гидропривода При перемещении поршня 6 в положение Б, фиксируемого ограничителем 9, гидравлическая жидкость через выходную магистраль 5 гидроцилиндра 3 поступает в основную магистраль 1 Посла этого откры вается запорное устройство 2, при этом гидравлическая жидкость под действием силы поршня б развиваемой упругим элементом 11, вытесняется из полости гидроцилиндра 3 до тех пор, пока поршень 6 не упоется s ограничитель 8 На этом работа устройства для диагностики технического состояния гидравлической системы заканчивается

Формула изобретения Устройство1 для диагностики тех-гиче- ского состояния гидравлической системы с входной и выходной магистралями, псследовательно соединенными датчиком пере мещения, блоком преобразования и индикаторным блоком отличающееся тем, что, с целью повышения точности диагностирования и расширения о5 «дсги использования устройство допош ительно счабж°но гидроцилиндром с, установленным на его итоке тарированним упругим элементом и основной магистралью с запорным элементом установленной параллельно гидроцилиндру причем входная магистраль гидроцилиндра седипена с основной ма1истралью перед запорным элементом, а выходная waiистрать гидроциличдра соединена с основной магистралью после запорного элемента при этом ограничитесь npsvoro хода поршня iидроцилиндра смещен относительно выходной магистрали гидроцилиндра на величину ширины в сторону его прямого уэда

Изобретение относится к средствам технической диагностики гидросистем. Целью изобретения является повышение точности диагностирования и расширение области использования. Устройство содержит основную магистраль с запорным элементом, гидроцилиндр с установленным на его штоке тарированным упругим элементом с входной и выходной магистралями, ограничитель прямого хода поршня гидроцилиндра, последовательно соединенные датчик перемещения, блок преобразования и индикаторный блок. 3 ил.

Фиг 1

Q

CU

(U,

fc

PV

П

P::

. 2

Pр,МПд

. J

i,c