Патент на изобретение №2234004

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области технической диагностики машин. Стенд для испытания гидроцилиндров содержит бак, регулируемый гидронасос, предохранительный клапан с манометром, электрогидравлический распределитель, реверсируемый конечными выключателями, штоковое и поршневое нагружающее устройство, измерители утечки рабочей жидкости, гидроцилиндры, соединенные между собой штоками посредством каретки, установленной в направляющих рамы. Штоковые полости посредством штоковых расходомеров присоединены к рабочей секции электрогидравлического распределителя, сливная гидромагистраль которого посредством штокового нагружающего устройства соединена с баком, а поршневые полости испытуемых гидроцилиндров соединены между собой посредством последовательно соединенных поршневых расходомеров и поршневого нагружающего устройства, расположенного между ними. Причем к одному из входов поршневого нагружающего устройства подключен подпиточный обратный клапан с помощью дополнительной гидромагистрали, сообщающей поршневые полости испытуемых гидроцилиндров с баком, а рукоятки управления штоковых и поршневых нагружающих устройств посредством кулачковых механизмов кинематически связаны с соответствующими сменными шаблонами – профилями, закрепленными на каретке. Технический результат – ускорение проведения испытаний. 1 ил.

Изобретение предназначено для испытания гидроцилиндров строительных и дорожных машин.

Известны конструкции стендов для испытания гидроцилиндров (см. А.С. №1188387, кл. F 15 В 19/00, 1985 г.; а.с. №1667455, кл. F 15 В 19/00, G 01 M 19/00, 1989 г.; а.с. №1601423, кл. F 15 B 19/00, 1990 г.), которые предполагают проверку герметичности уплотнений при постоянном давлении.

Во всех перечисленных аналогах заявляемого стенда имеется привод перемещения штока испытуемого гидроцилиндра или нагрузочное устройство и гидросистема, установленные на раме. В основном эти стенды отличаются конструкцией нагрузочного устройства или рамы с целью уменьшения габаритов или расширения функциональных возможностей нагрузочного устройства. Однако все перечисленные стенды не обеспечивают требуемой точности измерения утечек рабочей жидкости через уплотнения.

В настоящее время испытания гидроцилиндров производят в соответствии с ГОСТ 18464-80, который устанавливает требования к методам испытаний уплотнений и гидроцилиндров общего применения. Рекомендуемый стенд содержит масляный бак, регулируемый гидронасос, предохранительный клапан, манометры, автономную нагружающую гидросистему, состоящую из гидроцилиндра и регулируемых дросселей с обратными клапанами, установленные на раме, имеющей зажим для крепления испытуемого гидроцилиндра.

К недостаткам данного стенда относится то, что внутренние утечки через поршневое уплотнение определяют при остановленном поршне не ранее, чем через 30-60 секунд после его полной остановки. Утечки же через штоковые уплотнения фиксируют визуально по падению капель, что обуславливает недостаточную точность определения герметичности уплотнений гидроцилиндра. При неподвижном поршне и опрессовке уплотнений высоким давлением рабочей жидкости можно выявить отказы уплотнений только тогда, когда они имеют сквозные трещины, вырывы, царапины и забоины. В случае же равномерного износа уплотняемых поверхностей уплотнители “захлопываются” и не пропускают рабочую жидкость. Опрессовку уплотнительных устройств гидроцилиндров обычно производят при среднем положении поршня, где наиболее вероятен износ уплотняемых поверхностей штока и гильзы цилиндра, однако забоины и царапины (локальные разрушения уплотняемых поверхностей) могут возникать в любых точках уплотняемой поверхности. Поэтому возможны ошибочные диагнозы герметичности, а вследствие этого и неоправданные затраты, связанные с установкой на машину заведомо неисправных гидроцилиндров.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения утечек рабочей жидкости, содержащее бак, испытуемый и нагрузочный гидроцилиндры, соединенные между собой штоками посредством каретки, насосную станцию с гидросистемой управления движением штока нагрузочного гидроцилиндра, устройства для замера утечек, в виде мерных емкостей с градуированной трубкой, гидрораспределительную аппаратуру, в виде блока параллельно установленных регулируемого дросселя и обратного клапана, манометры и концевые выключатели. Причем полости нагрузочного гидроцилиндра сообщены с насосной станцией, а полости испытуемого гидроцилиндра связаны через гидрораспределительную аппаратуру с устройством для замеров утечек. При этом градуированная трубка выполнена с капиллярным сечением и установлена на конусной крышке каждой мерной емкости, причем объем каждой из них не превышает объема соответствующей рабочей полости испытуемого гидроцилиндра (А.С. №1682648, кл. F 15 В 19/00, 1991 г.).

К недостаткам данного устройства относятся необходимость предварительной настройки скорости и нагрузки, а также то, что за один цикл испытаний можно испытывать только один гидроцилиндр, необходимость долива и отлива мерных емкостей и настройки уровнемеров, что снижает производительность испытаний.

Необходимость производства вычислений по сложным формулам ведет к внесению в результат погрешности косвенных вычислений. Указанное устройство не позволяет определять абсолютную величину перетечек через уплотнения поршня, так как при прямом и обратном ходе штока перетечка через уплотнения поршня возможна как в одну, так и в другую полость. Кроме того, имеется возможность определения среднего уровня утечек. Все это ведет к снижению точности определения абсолютной утечки из полостей гидроцилиндра и отдельно из гидросистемы через внешние штоковые уплотнения.

Кроме того, при односторонней перетечке рабочей жидкости через поршневые уплотнения возможно переполнение верхнего уровня одного из капиллярных каналов, установленных на мерных емкостях и данный способ измерения теряет свою работоспособность.

В основу изобретения положена задача более точного определения уровня герметичности уплотнительных устройств гидроцилиндров, выявление дефектов не только уплотняемых устройств, но и уплотняемых поверхностей гильз цилиндров и штоков, а также возможность прогноза остаточного ресурса испытуемых гидроцилиндров и назначения сроков проведения текущих ремонтов гидроцилиндров.

Поставленная задача решается тем, что стенд для испытания гидроцилиндров, содержащий бак, регулируемый гидронасос, предохранительный клапан с манометром, электрогидравлический распределитель, реверсируемый конечными выключателями, штоковое и поршневое нагружающее устройство, измерители утечки рабочей жидкости, гидроцилиндры, соединенные между собой штоками посредством каретки, установленной в направляющих рамы, согласно изобретению гидроцилиндры являются испытуемыми, штоковые полости которых посредством штоковых расходомеров присоединены к рабочей секции электрогидравлического распределителя, сливная гидромагистраль которого посредством штокового нагружающего устройства соединена с баком, а поршневые полости испытуемых гидроцилиндров соединены между собой посредством последовательно соединенных поршневых расходомеров и поршневого нагружающего устройства, расположенного между ними, причем к одному из входов поршневого нагружающего устройства подключен подпиточный обратный клапан с помощью дополнительной гидромагистрали, сообщающей поршневые полости испытуемых гидроцилиндров с баком, а рукоятки управления штоковых и поршневых нагружающих устройств посредством кулачковых механизмов кинематически связаны с соответствующими сменными шаблонами-профилями, закрепленными на каретке.

На чертеже изображена принципиальная схема стенда.

Стенд содержит бак 1, регулируемый гидронасос 2, посредством напорной гидромагистрали, включающей в себя предохранительный клапан 3 и манометр 4, соединенный с электрогидравлическим распределителем 5, реверсируемым конечными выключателями 6 и 7, к рабочей секции которого присоединены штоковые полости 8 и 9 испытуемых гидроцилиндров 10 и 11 через расходомеры 12 и 13, а сливная секция электрогидрораспределителя 5 посредством сливной гидромагистрали, включающей в себя регулируемый дроссель 14, соединена с баком 1. Соответственно поршневые полости 15 и 16 испытуемых гидроцилиндров 10 и 11 посредством дополнительной гидромагистрали, состоящей из последовательно соединенных расходомеров 17 и 18 и регулируемого дросселя 19, сообщены между собой, причем к дополнительной гидромагистрали между точками соединения расходомеров 17 и 18 подключен подпиточный обратный клапан 20 посредством дополнительной гидромагистрали 21, сообщающей поршневые полости 15 и 16 гидроцилиндров 10 и 11 с баком 1. Испытуемые гидроцилиндры 10 и 11 закреплены на раме 22 и соединены между собой соосно штоками посредством каретки 23, установленной в направляющих рамы 22 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси соединения гидроцилиндров 10 и 11 в размере их полных ходов. Рукоятки управления регулируемых дросселей 14 и 19 кинематически связаны с соответствующими задающими режим нагружения кулачковыми механизмами 24 и 25, закрепленными на раме 22 и включающими в себя сменные шаблоны-профили 26 и 27, закрепленные на подвижной каретке 23. Дроссель 14, кулачковый механизм 25 и сменный шаблон-профиль 27 составляют штоковое нагружающее устройство. Дроссель 19, кулачковый механизм 24 и сменный шаблон-профиль 26 в свою очередь составляют поршневое нагружающее устройство.

Стенд работает следующим образом.

В начале испытаний закрепляют испытуемые гидроцилиндры 10 и 11 на раме 22, устанавливают на каретку 23 сменные шаблоны-профили 26 и 27 и производят несколько холостых ходов для заполнения гидроцилиндров рабочей жидкостью и удаления воздуха из гидромагистралей. Затем переводят каретку 23 в одно из крайних положений и конечными выключателями 6 и 7 устанавливают размер двойных ходов гидроцилиндров (обычно крайние положения поршней) и обнуляют (или фиксируют) показания расходомеров 12, 13 и 17, 18.

При нахождении, например, поршней испытуемых гидроцилиндров 10 и 11 в крайнем левом (по чертежу) положении включают электропитание стенда. При этом регулируемый гидронасос 2 подает рабочую жидкость из бака 1 через электрогидравлический распределитель 5 и расходомер 13 в штоковую полость 9 испытуемого гидроцилиндра 11, поршень которого начнет перемещаться вправо по чертежу, выталкивая рабочую жидкость из поршневой полости 16 через расходомер 18, регулируемый дроссель 19 и расходомер 17, в поршневую полость 15 испытуемого гидроцилиндра 10. Возникновение перетечек рабочей жидкости через уплотнения поршня и утечек по штоку испытуемого гидроцилиндра 11 до заполнения поршневой полости 15 испытуемого гидроцилиндра 10 происходит за счет возникающего разряжения через подпиточный обратный клапан 20, посредством дополнительной гидромагистрали 21, из бака 1. При этом расходомер 12 покажет объем вытесненной рабочей жидкости из полости 8, а расходомер 17 – соответственно объем рабочей жидкости, заполнившей поршневую полость испытуемого гидроцилиндра 10. Расходомер 13 покажет объем рабочей жидкости, заполнившей штоковую полость 9, а расходомер 18 – объем рабочей жидкости, вытекшей из поршневой полости 16 испытуемого гидроцилиндра 11. Причем в момент передвижения каретки 23 вправо по чертежу, шаблоны-профили 25 и 26, воздействуя на подпружиненные толкатели и рычаги кулачковых механизмов 24 и 25, пропорционально заданным профилями перемещениям, управляют размерами проходных сечений регулируемых дросселей 14 и 19, создавая заданный по длине хода режим давления в полостях 8 и 16. При достижении крайнего правого по чертежу положения каретки 23 срабатывает конечный выключатель 7, что приводит к реверсированию электрогидравлического распределителя 5. После этого рабочая жидкость от регулируемого насоса 2 поступает через расходомер 12 в штоковую полость 8 гидроцилиндра 10. При этом поршень гидроцилиндра 10 смещается влево по чертежу, вытесняя рабочую жидкость из полости 15 через расходомер 17, регулируемый дроссель 19 и расходомер 18 в полость 16 испытуемого гидроцилиндра 11.

При прохождении рабочей жидкости через расходомеры соответственно изменяются их показания. В прямом направлении показания увеличиваются, а в обратном – уменьшаются.

После наработки заданного числа двойных ходов штоков испытуемых гидроцилиндров утечку из их соответствующих полостей определяют следующим образом.

Утечку через поршневые уплотнения гидроцилиндров определяют как отношение абсолютной величины разности показаний соответствующих расходомеров 17 и 18, накопленной за определенное число ходов, к числу этих ходов. Утечку через штоковые уплотнения испытуемых гидроцилиндров определяют соответственно как разность утечки через поршневые уплотнения и отношения абсолютной величины разности показаний соответствующих расходомеров 12 и 13 к числу двойных ходов.

Повышение точности определения герметичности уплотнений заключается в обеспечении количественного замера утечек через поршневые и штоковые уплотнения гидроцилиндра при движении поршня.

Применение нагрузочных устройств в виде дросселей, изменяющих проходное сечение по длине штока, позволяет приблизить испытания к реальным, что также ведет к повышению точности испытаний.

Применение расходомеров и заявленной схемы их включения позволяет в отличие от прототипа определять уровень перетечек через поршневые уплотнения как в одну, так и в другую сторону, что также ведет к повышению точности испытаний.

Двукратное ускорение испытаний достигается одновременным испытанием двух гидроцилиндров.

Заявляемый стенд позволяет точнее определять уровень герметичности уплотнительных устройств гидроцилиндров, так как замеряются объемы утечек через уплотнительные устройства гидроцилиндров при движении их поршней, что позволяет выявить дефекты не только уплотнительных устройств, но и уплотняемых поверхностей гильз цилиндров и штоков, что в свою очередь исключает ошибку диагноза и поступления в эксплуатацию неисправных гидроцилиндров.

Обеспечение возможности количественного определения величины утечки через уплотнительные устройства штоков и поршней позволяет по заданному предельному уровню негерметичности уплотнительных устройств прогнозировать остаточный ресурс испытуемых гидроцилиндров и назначать, с точки зрения эффективности эксплуатации машины в целом, сроки проведения текущих ремонтов гидроцилиндров.

Кроме того, заявляемый стенд позволяет в два раза ускорить проведение испытаний гидроцилиндров.

Формула изобретения

Стенд для испытания гидроцилиндров, содержащий бак, регулируемый гидронасос, предохранительный клапан с манометром, электрогидравлический распределитель, реверсируемый конечными выключателями, штоковое и поршневое нагружающее устройство, измерители утечки рабочей жидкости, гидроцилиндры, соединенные между собой штоками посредством каретки, установленной в направляющих рамы, отличающийся тем, что гидроцилиндры являются испытуемыми, штоковые полости которых посредством штоковых расходомеров присоединены к рабочей секции электрогидравлического распределителя, сливная гидромагистраль которого посредством штокового нагружающего устройства соединена с баком, а поршневые полости испытуемых гидроцилиндров соединены между собой посредством последовательно соединенных поршневых расходомеров и поршневого нагружающего устройства, расположенного между ними, причем к одному из входов поршневого нагружающего устройства подключен подпиточный обратный клапан с помощью дополнительной гидромагистрали, сообщающей поршневые полости испытуемых гидроцилиндров с баком, а рукоятки управления штоковых и поршневых нагружающих устройств посредством кулачковых механизмов кинематически связаны с соответствующими сменными шаблонами – профилями, закрепленными на каретке.

РИСУНКИ