WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Разработана схема стенда (рисунок 1), в котором реализованы предложенные метод нагружения гидромотора и параметр диагностирования. Стенд работает следующим образом. При включении насоса 1 жидкость возрастающим расходом идет через гидромотор 15, убывающим - через предохранительный клапан 7. Маховик 9, приводимый гидромотором, разгоняется. Сигналы с датчика частоты вращения маховика 12 поступают через модуль ввода 13 на вычислительное устройство 14, которое регистрирует частоту вращения и определяет продолжительность разгона.

Известны зависимости:

;

Т = I + T (5) М М П ;

= 2n (6) М М ;

= / t (7) М М Р, Q = q n (8) МТ М М где - суммарный момент инерции маховой массы; - угловое ускорение I М маховой массы; - момент сил трения в подшипниковых опорах маховика;

T П, - конечные угловая скорость и частота вращения вала гидромотора;

n М М - продолжительность разгона от нулевой скорости до конечной; - теоt Q Р МТ ретический расход через гидромотор, - рабочий объем гидромотора.

q М Подстановкой (5) – (8) в (1) (см. таблицу 1) получена зависимость (9), связывающая продолжительность разгона до установившейся частоты с КПД, с параметрами гидромотора и маховой массы, а также с параметрами подведенного потока жидкости:

n М t = С, (9) Р М где - константа, характеризующая параметры гидромотора, маховой массы, С и подведенного потока жидкости.

вх вых При =const в течении всего времени разгона величина С равp - p М М на:

4 I С =. (10) вх вых ( p - p )q М М М Как видно из (9) величина обратно пропорциональна КПД гидромоt Р тора и может быть использована в качестве диагностического параметра.

Для эксплуатационных целей предложено использовать построенные с использованием (9) и (10) графики, связывающие продолжительность разгона с КПД (рисунок 2). Если продолжительность разгона находится в диапазоне соответствующем допус[t ], Р тимому диапазону величины КПД [ ], то гидромотор отремонтироМ ван качественно.

Зависимость (9) можно записать в виде (9*) и использовать КПД гидромотора, определяемый через продолжительность разгона, в качестРисунок 2 - Зависимость продолжительве параметра диагностирования.

ности разгона маховой массы от КПД n М гидромотора = С. (9*) М t Р Использование предложенной схемы (см. рисунок 1) существенно упрощает испытательный стенд для условий ремонтного предприятия и позволяет получать диагностическую информацию требуемой точности.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. Для определения влияния величины маховой массы нагрузочного устройства на 1 – насос; 2, 3, 4 - всасывающая, напорная и параметр диагностирования гидромосливная линии; 5 - бак; 6 – фильтр; 7, 8 – тора разработан и изготовлен эксперипредохранительный и обратный клапаны; 9 – ментальный стенд (рисунки 3 и 4).

маховик; 10 - тормоз; 11 - измерительная Стенд позволяет определять:

система; 12, 13, 14 - датчики частоты вращепродолжительность разгона; КПД, как ния маховика, давления и расхода жидкости;

функцию времени; КПД, определяе15 - модуль ввода; 16 - вычислительное устмый через продолжительность разгона;

ройство; 17 - гидромотор КПД, усредненный за время разгона.

Рисунок 3 – Принципиальная схема экспериментального стенда Испытываемый гидромотор Инерционное нагрузочное устройство Насосная установка 1 – насос-моторный блок-модуль; 2 – вычислительный блок-модуль Рисунок 4 - Конструкция экспериментального стенда Во время работы стенда сигналы с датчиков 12, 13 и 14 поступают на вычислительное устройство 16, где с малым шагом по времени регистрируются текущие значения расхода и давления жидкости в напорной линии и частоты вращения маховой массы. По приращению угловой скорости М за промежуток времени t вычислительное устройство определяет текущие значения углового ускорения разгона М маховой массы (7), а затем средние за время t значения вращающего момента на валу гидромотора (5).

Подстановкой выражения (5) в (1) получена зависимость для определения КПД гидромотора как функции времени:

вых Р (t) Т (t) 2n (t) [I (t) + T ] (t) М М М М П М (t) = = =. (11) М вх вх вых вх вх вых вх Р (t) [p (t) - p (t)] Q (t) [p (t) - p (t)] Q (t) М М М М М М М Расчеты по (7), (5), (11) позволяют строить график изменения КПД как функции времени.

При вычислении КПД в конце разгона использована (9*), а для вычисления КПД, усредненного за время разгона, предложена зависимость:

I СР М = М n. (12) вх вх 2 p Q t М i М i i i=где - количество участков, на которые разбивается время разгона n вх вх ( );, - средние значения давления и расхода жидкости в наn = t / t p Q Р i М i М i порной линии гидромотора за время.

t i Конструктивно стенд состоит из насос-моторного и вычислительного блоков-модулей (рисунок 4). Насос-моторный блок выполнен в виде рамытележки, на нижней части которой установлена насосная установка марки НМШ2-40-1.6/16, на верхней части смонтирован – аксиально-поршневой гидромотор марки 210.12Г с инерционным нагрузочным устройством. Нагрузочное устройство оснащено четырьмя сменными маховиками (таблица 3).

Таблица 3 – Характеристики нагрузочного устройства экспериментального стенда Значение параметра маховой массы Наименование №1 №2 №3 №4 №параметра, единица - величины Маховика Момент 136,452·10-3 12,886·10-3 5,174·10-3 2,877·10-3 без I маховика МАХ инерции, Суммар137,398·10-3 13,832·10-3 6,120·10-3 3,823·10-3 0,946·10-3 2) кг·м2 1) ный I Примечания.

1 Вычислено в системе трехмерного твердотельного моделирования Компас3D V7 Plus.

2 Величина равна сумме моментов инерции вала, муфты и вращающихся частей гидромотора.

Измерительная система (рисунок 5) стенда состоит из датчика частоты вращения вала гидромотора, датчиков расхода и давления жидкости и АЦП.

Для регистрации данных с каналов измерительных приборов через заданные промежутки времени использовано программное обеспечение PowerGraph 2.0.

Тахометр ТМ Расходомер РМ Датчик давления ДД (ВБИ-М18-44С-2111-Л) (UFМ 005) (МИДА-ДА-13П) Цифровой индикатор Преобразователь (СИ8) (SCM5B392-13) АЦП (L-264) Система сбора данных PowerGraph 2.Рисунок 5 - Структурная схема организации интерфейса связи измерительных приборов с персональным компьютером Для обработки экспериментальных данных использовались программы EDH.exe (написана на языке программирования Visual Basic 6.0) и Acceleration.mcd (среда MathCAD 2000).

Программа экспериментальных исследований предусматривала:

- определение минимально допустимого момента инерции маховика, позволяющего диагностировать гидромотор с использованием предложенного метода нагружения;

- определение КПД как функции времени и КПД, определяемого через продолжительность разгона.

Испытания проводились при температуре жидкости +40±20С; давлении настройки предохранительного клапана 1,6 МПа 1); давлении в сливной линии 1) гидромотора 0 МПа ; частоте опроса датчиков 1000 Гц.

В ходе исследований процесса диагностирования гидромотора по продолжительности разгона определялись средние значения продолжительности разгона tР, установившейся угловой скорости УСТ (М =УСТ, когда М = 0), скоростей М =0,850 УСТ; 0,875 УСТ; 0,900 УСТ; 0,925 УСТ; 0,950 УСТ и их доверительные интервалы. Зависимости М = f(t), построенные в диапазоне от М 0,9УСТ до М = УСТ, приведены на рисунке 6, где жирными линиями обозначены усредненные функции М = f(t). Численные результаты, обработанные в программах EDH.exe и Acceleration.mcd, приведены в таблицах 4 и 5.

Примечание 1 Давление – избыточное (манометрическое) компьютер Персональный Рисунок 6 – Графики М = f(t): а - при = 137,398·10-3 кг·м2;

I б - при = 13,832·10-3 кг·м2; в – при = 6,120·10-3 кг·м2;

I I г – при = 3,823·10-3 кг·м2; д – при = 0,946·10-3 кг·мI I Таблица 4 - Результаты измерений продолжительности разгона tР tР, мс (при М, рад/с), кг·м№ I 0,850 М 0,875 М 0,900 М 0,925 М 0,950 М 1,000 М 1 137,398·10-3 7603±46 8070±54 8604±60 9298±75 10285±108 19202±2 13,832·10-3 746±6 787±7 834±6 890±7 960±8 1398±3 6,120·10-3 380±9 403±10 430±11 461±12 502±15 733±4 3,823·10-3 297±7 316±7 338±8 365±9 398±10 580±5 0,946·10-3 106±11 127±10 152±9 181±8 219±7 422±Таблица 5 - Результаты измерений угловой скорости М, рад/с tР, мс (при М, рад/с), кг·м№ I 0,850 М 0,875 М 0,900 М 0,925 М 0,950 М 1,000 М 1 137,398·10-3 167.3±0.4 172.3±0.4 172.3±0.4 182.1±0.5 187.0±0.5 196.9±0.2 13,832·10-3 162.2±0.3 167.0±0.3 171.8±0.4 176.6±0.4 181.3±0.4 190.9±0.3 6,120·10-3 165.3±1.4 170.2±1.4 175.1±1.5 179.9±1.5 184.8±1.6 194.5±1.4 3,823·10-3 164.9±0.7 169.7±0.7 174.6±0.7 179.4±0.8 184.3±0.8 194.0±0.5 0,946·10-3 165.3±1.2 170.2±1.3 175.1±1.3 179.9±1.3 184.8±1.4 194.5±1.Установлено, что в диапазоне М = (0,85…1,00) УСТ доверительный интервал угловой скорости не превышал 0,85 %, а доверительный интервал продолжительности разгона:

- расширялся от 0,6 до 4,2 % при приближении угловой скорости М к установившемуся значению УСТ при использовании маховых масс № 1-4 и сужался от 10,2 до 3,4 % при использовании маховой массы № 5 (рисунок 7);

- расширялся при уменьшении момента инерции маховой массы, особенно в диапазоне (13,832…0,946)·10-3 кг·м2 – от 0,7 до 10,2 % (рисунок 7).

Учитывая наличие пе- реходного периода от постоянТочность ного к уменьшающемуся ускоопределения продолжирению предложено принимать тельности разгона, % расчетное (условное) значение установившейся угловой скоР рости. Это по 0,УСТ УСТ 85 87,5 90 92,5 95 Угловая скорость в % от установившейся зволит определять продолжиМаховая масса №1 Маховая масса №2 Маховая масса №тельность разгона с точностью Маховая масса №4 Маховая масса №до ±2 % (при использовании Рисунок 7 - Гистограмма tР = f(М) соответствующей маховой -массы, например, для экспериментального стенда I 13,832·10 кг·м2), а так же КПД, определяемый через продолжительность разгона (см. (9*)), с М меньшей дисперсией результатов.

В результате экспериментов получено, что изменение момента инерции маховой массы в достаточно широких пределах мало влияет на величину КПД гидромотора (рисунок 8). Однако существует минимально допустимое значение, после которого КПД резко уменьшается. Это объясняется тем, что расчетная зависимость (12) = f (I ) М М получена из анализа зави М симости (1), пригодной, как известно, для установив- 0,М шейся работы гидропередаmin 0,I чи. Экспериментально оп- М ределен диапазон, в котором min min min 0,07 I 0,28 I 10 I I находится минимально доРисунок 8 - Зависимость КПД гидромотора от пустимый момент инерции момента инерции маховой массы маховой массы экспериментального стенда. Он составил (3,823…6,120)·10-3 кг·м2 (таблица 6).

Таблица 6 - Результаты вычислений КПД по формуле (12) 1) tР, мс (при М, рад/с), кг·м№ I 0,850 М 0,875 М 0,900 М 0,925 М 0,950 М 1,000 М 1 137,398·10-3 82,2±0,5 79,7±0,5 77,0±0,4 73,4±0,4 68,4±0,2 39,0±0,2 13,832·10-3 88,7±0,6 85,6±1 82,4±0,6 79±0,6 75,3±0,6 56,2±1,3 6,120·10-3 86,6±3,4 83,4±3,4 79,7±3 75,9±2,4 71,5±2,2 51,5±4 3,823·10-3 62,9±1,6 61,3±1,5 59,4±1,2 57,3±1 54,9± 41,7±0,5 0,946·10-3 35,5±3,2 30,1±1,7 26,4±0,8 23,7±0,4 21,4±0,3 13±0,С достаточной для практических целей точностью за минимальный принят момент инерции нагрузочного устройства с маховиком №2. По приняmin тому минимальному моменту инерции вычислен безразмерный комплекс I КI, связывающий его с давлением в напорной линии, рабочим объемом гидромотора и установившейся частотой вращения вала:

I М K =. (13) I вх вых ( p - p ) q М М М вх вых При I = 13,832·10-3 кг·м2, УСТ = 205 рад/с, = 1,6 · 106 Па, = 0, p p М М qМ = 11,6 · 10 -6 м3 величина КI равна 30,3.

Предложено использовать комплекс КI при определении минимального min момента инерции маховой массы для испытаний гидромотора с известныI ми значениями рабочего объема, давления и угловой скорости:

вх вых ( p - p ) q min М М М I = K. (14) I М На практике желательно принимать КI 100. Это увеличит момент инерции маховика и продолжительность разгона примерно в 3 раза, но позволит во столько же раз уменьшить необходимую частоту опроса датчиков.

Примечание 1 Без учета систематической погрешности, которая составляла не более ±2 % 0 0,2·104 0,4·104 0,6·104 0,8·104 1,0·104 1,2·104 1,4·104 1,6·104 1,8·104 2,0·1) Рисунок 9 - Графики p = f (t) 0 0,2·104 0,4·104 0,6·104 0,8·104 1,0·104 1,2·104 1,4·104 1,6·104 1,8·104 2,0·Рисунок 10 - Графики = f (t) М Экспериментально установлено, что падение давления (рисунок 9) в процессе разгона приводит к занижению фактического значения КПД при его определении как функции времени (рисунок 10), а также через продолжительность разгона. Падение давления обусловлено изменением расхода через клапан при изменении разности давлений на его входе и выходе. Для более точного определения параметра диагностирования необходимо минимизировать падение давления в напорной линии в процессе разгона. В качестве устройства для стабилизации давления предложено использовать дроссель с пропорциональным управлением, включенный между напорной линией гидромотора и сливом. При отсутствии такого устройства и определении КПД по (9*), предложено использовать поправочный коэффициент kП:

n 4 I М = k. (15) М П вх вых t ( p - p )q Р М М М Примечания вх вых р = р - р М М 2 Нижний предел измерения расходомера Qmin = 1,4·10-4 м3/с При этом необходимо обеспечить падение давление не более нормированного по ГОСТ 20719-83. Для определения поправочного коэффициента kП в реальных условиях предложено использовать эталонный гидромотор, КПД которого ЭТ известен:

, k = / (16) П ЭТ ЭТ где - КПД эталонного гидромотора; - КПД эталонного гидромотора, ЭТ ЭТ определенный при испытаниях на предлагаемом стенде.

Расчетами получено, что использование поправочного коэффициента обеспечивает определение КПД по (15) с точностью от 3 до 6 % при точности КПД эталонного гидромотора от 0,5 до 5 %. Аттестацию производственного стенда в этом случае необходимо проводить с использованием эталонного гидромотора.

В четвертой главе разработаны основы методики проектирования производственного стенда с инерционным нагрузочным устройством для испытания гидромоторов. Определены основные параметры и приведен пример конструкции стенда для испытания аксиально-поршневых гидромоторов марок 210.16 и 210.20 и их аналогов. В методике также учтено следующее:

1. Для снижения металлоемкости стенда и уменьшения времени испытания используется маховик с моментом инерции не ниже минимально допускаемого для самого мощного гидромотора при продолжительности разгона 3 с и более.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»