Delist.ru

Методы и средства повышения эксплуатационной надежности гидроприводов дорожных и строительных машин (07.09.2007)

Автор: Гринчар Николай Григорьевич

Сравнение по данному критерию показало, что наибольшее количество информации для типового модуля гидропривода можно получить с помощью приборов, реализующих статопараметрический метод, включающий датчики расхода турбинного типа, датчики давления и температуры, блок индикации и нагрузочный дроссель или клапан. Данный тип аппаратуры на сегодняшний день является наиболее подходящим в качестве базового для создания комплексной системы диагностики гидроприводов.

????????????????????

???????

??????Љ?Љ????ладающим большой помехоустойчивостью и усиленным подшипниковым узлом. Теоретические и экспериментальные исследования позволили установить, что применение турбинных расходомеров при диагностике гидроприводов имеет ряд особенностей. Статическая характеристика расходомера с высокой степенью точности описывается уравнением

где f- показания прибора индикации; k- коэффициент пропорциональности; z- количество лопастей ротора; Q - измеряемый расход; S -живое сечение потока по ротору; H - ход лопастей ротора; Sk - скольжение ротора относительно потока; ?V , ?Q - коэффициенты, учитывающие эпюры скоростей и протечки в зазоре между ротором и корпусом.

Скольжение зависит от характера течения жидкости - Sk=f(Re) и, следовательно, от вязкости, которая, в свою очередь, зависит от температуры и давления ? = f(T, P). При работе привода в установившемся температурном режиме главным образом сказывается влияние давления, т.к. при изменении давления, например, от 0 до 20 МПа кинематическая вязкость масла типа АУ изменяется в 1,5 раза. Соответственно будет возрастать Sk. Таким образом необходимо иметь либо тарировочные характеристики расходомера для каждого значения температуры и давления, либо учесть это обстоятельство поправочным коэффициентом

где Skp=0 - скольжение ротора расходомера при P=0; Skp - скольжение ротора при давлении при котором должен измеряться фактический расход в гидролинии.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований параметра для экспериментального расходомера и датчика ТДР-12, имеющих условный проход 20 мм, представлены на рис. 4 (а-г)

Наличие жестких трубопроводов в гидросистемах обусловило необходимость создания оригинальных устройств для подключения расходомера или гидротестера при безразборной диагностике.

Разработанный комплект, включающий гидротестер и устройства для его подключения, отмечен медалями ВВЦ РФ в 1998 г.

Кроме переносных средств, система диагностики должна включать также стационарные стенды, как универсальные, так и специализированные. При создании стационарных стендов целесообразно применение модульного принципа, предполагающего изменение конфигурации стенда. Это достигается путем добавления или удаления отдельных постов диагностики в зависимости от объема программы испытаний.

Рис.4 Изменение поправочного коэффициента от давления (а), расхода (б, г), температуры (в).

Габариты стендов определяются в основном размерами основной насосной станции и бака. Таким образом можно выделить 5 основных типоразмеров, основные параметры которых представлены в табл. 3

При испытаниях гидроаппаратов на стендах в условиях ограничений по мощности и габаритам целесообразно применение схем с рекуперацией энергии, в том числе с замкнутым контуром. Для удобства сравнительного анализа результатов испытаний по разнымтипоразмерам их целесообразно представить в виде отношения к номинальным параметрам. Типовой график, полученный при испытании насос-моторов 210 25 представлены на рис. 5 для наработки 120ч.

Основные параметры стационарных стендов Таблица 3

Типоразмер 1 2 3 4 5

Емкость бака, л 70 180 360 700 1400

Расчетная мощность, кВт 11 31 61 121 242

Электродвигатель

(серия 4 А), кВт

Наличие замкнутого контура при испытаниях обуславливает важное значение вопроса о стабилизации температуры рабочей жидкости в контуре. Решающим фактором здесь является работа системы подпитки. Экспериментальный образец универсального диагностического стенда 4-ой типоразмерной группы, был изготовлен в Центральных ремонтно-механических мастерских ОАО «Трансвзрывпром» и успешно эксплуатируется в течение ряда лет.

Рис. 5 Зависимость полного кпд насоса от частоты вращения

Четвертая глава посвящена вопросам автоматизации работы диагностических систем, бортовых и стационарных.

Обработка результатов измерений и вывода гидропривода на диагностический режим – сложный и трудоемкий процесс, при этом возможны искажения получаемых результатов вследствие погрешностей субъективного характера. Проблема может быть решения введением в конструкцию стендов и машин автоматизированного управления процессом диагностики и обработки информации. Автоматизированные системы с ограниченным числом датчиков, несущих основную информацию о состоянии объекта и простоту обработки диагностических сигналов дают максимальный эффект. Комплексные системы диагностирования могут иметь различный уровень автоматизации. Для оценки уровня автоматизации можно использовать предложенный профессором

Ю.А. Васильевым критерий

- суммарное время на неавтоматическое выполнение неавтоматизированных операций. Если Ка < 0,5 - система диагностики считается неавтоматизированной, если 0,5 < Ка < 0,95 - система полуавтоматизированная, если Ка > 0,95 - система считается полностью автоматизированной.

Автоматизированная система диагностики может быть принципиально организована по трем вариантам:

бортовая система диагностики гидропривода с индивидуальным процессором и непрерывным контролем параметров;

групповая система диагностики гидроприводов нескольких машин с центральной непрерывной системой обработки информации в условиях ремонтных предприятий;

система диагностики гидроприводов, имеющих встроенные системы датчиков с последовательным их подключением к системе обработки информации.

Автоматизированная система диагностики для стационарных стендов также может иметь несколько уровней:

- полностью автоматизированный комплекс, включающий роботы и манипуляторы 1-го поколения, выполняющий все работы по установке и монтажу диагностируемых аппаратов на стенде.

- комплекс с автоматизацией только процессов вывода системы на диагностический режим и обработкой информации;

автоматизированная обработка информации.

Первый вариант может быть экономически выгоден только при массовом производстве, например, гидроцилиндров определенного типоразмера.

Таким образом, система автоматизированной диагностики, вне зависимости от организационной структуры, должна включать датчики диагностических параметров и систему обработки сигналов и результатов, обеспечивающую принятие решений.

Специфической чертой гидроприводов дорожных, строительных и транспортных машин, является нестационарность нагрузок в процессе работы, из-за чего мгновенные значения диагностических параметров (потери давления и расхода) могут выходить за рамки допустимых при удовлетворительных средних значениях. Так, например, амплитуда колебаний давления относительно среднего значения может составлять до 100%; при этом предохранительный клапан работает в неустойчивом режиме, перепуская часть жидкости на слив, что ведет к падению, например, частоты вращения гидромотора и потере производитель-ности. Традиционным образом обнаружить отказы подобного типа невозможно.

В некоторых случаях автоматизированный режим диагностирования является единственно приемлемым, например, для диагностики элементов сервопривода, для которых параметр объемного к.п.д., вычисляемого для статического режима, непригоден. Для этих аппаратов диагностическим критерием может служить параметр, представляющий собой фактически коэффициент чувствительности сервоэлемента

где Q - расход через сервоэлемент; U, I - напряжение или ток на катушке сервоэлемента, соответственно.

Решение этой задачи возможно за счет системы, включающей процессор, который практически одновременно (по отношению к частоте изменения нагрузки) опрашивает датчики контролируемых параметров, что позволяет анализировать их текущие соотношения. В этом случае в качестве контрольных необходимо использовать не жесткие установки, а вычисляемые для конкретных условий в соответствии с уравнениями движения. Такой подход позволяет производить диагностирование в рабочем режиме гидропривода (на машине непосредственно во время работы, на стенде в режиме имитации).

загрузка...