Диагностика строительных машин / Средства и технологии диагностирования строительных машин / Глава 7.4

Диагностирование сборочных единиц гидропривода

Расход жидкости через датчик около 50 см3/мин. Емкость пробоотборника, которым комплектуется прибор, - 500 см3. Среднее время анализа на приборе для получения представительных данных около 1 мин.

При любом методе анализа проб (за исключением анализа в потоке) необходимо дополнительное оборудование, включая насос для взятия проб из различных точек гидросистемы и комплект контейнеров для хранения и транспортировки проб. В случае необходимости доставки проб в химическую лабораторию к каждому контейнеру прикладывается справка (сертификат) с данными о диагностируемой машине и рабочей жидкости.

Эффективность любого метода контроля состояния рабочей жидкости прежде всего зависит от периодичности взятия проб и предохранения проб от дополнительного загрязнения вне системы гидропривода машин. В результате сравнения полученных результатов с накопленными статистическими данными может быть поставлен квалифицированный диагноз о состоянии не только рабочей жидкости, но и отдельных сборочных единиц гидропривода (в зависимости от проверяемых параметров), а также получены данные, необходимые для прогнозирования остаточного ресурса гидросистемы.

В сборочных единицах гидроприводов строительных машин чаще всего возникают следующие дефекты:

-в шестеренных насосах изнашиваются торцевые поверхности опорных втулок, изнашиваются шестерни и шейки валов, происходит износ резиновых уплотнений;

-в аксиально-поршневых насосах и моторах чаще всего наблюдается износ шатунной группы качающего узла и подшипников. Износ элементов шатунной группы вызывает возникновение интенсивных динамических нагрузок на прижимную пластину и вал. При разрушении прижимной пластины, как правило, сферические головки шатунов выходят из гнезд вала, что сопровождается при работе насоса сильной вибрацией и шумом, а затем приводит к поломке вала..

Перечисленные дефекты

Из-за попадания абразивных частиц в рабочую жидкость наблюдается нарушение притертой поверхности распределителя, что увеличивает внутренние перетечки. В сдвоенных и строенных аксиально-поршневых насосах вследствие изменения упругих свойств калиброванных пружин происходит расстройка регуляторов мощности;

-в парораспределителях изнашиваются трущиеся поверхности золотников, клапанов, нарушается регулировка клапанов;

-в гидроцилиндрах изнашиваются резиновые грязе съемники, а также уплотнения поршня. Происходит износ зеркала цилиндра, деформируются стенки цилиндра, часто наблюдается изгиб штоков вследствие ударов;

-в фильтрах рабочей жидкости происходит снижение их пропускной способности вследствие накопления в фильтроэлементах загрязнений. При отсутствии перепускных клапанов может происходить разрушение фильтроэлементов из-за возникновения недопустимых перепадов давления.

Перечисленные дефекты сборочных единиц гидравлического привода приводят к увеличению внутренних перетечек и к увеличению гидравлических сопротивлений, что снижает производительность и топливную экономичность машины. Внутренние перетечки в сборочных единицах машины могут быть косвенно оценены по величинам коэффициента подачи для насоса, объемного КПД для моторов, распределителей и цилиндров. Перетечки можно оценивать также путем определения полного КПД перечисленных выше сборочных единиц. Техническое состояние фильтров оценивают по перепаду давления на них. Перед подробным описанием методов и средств диагностирования сборочных единиц гидроприводов рассмотрим основные параметры, характеризующие техническое состояние насосов, а также общие методы их определения, эти параметры могут быть использованы в качестве диагностических.

Коэффициент подачи

Используя подобные параметры, можно осуществлять диагностирование других сборочных единиц гидравлических приводов строительных машин.

Коэффициент подачи К() характеризуется объемными потерями и показывает насколько фактическая производительность насоса (2ф отличается от теоретической <2Т. При диагностировании близкое к теоретическому значение производительности определяют путем измерения подачи насоса ПРИ минимально возможном давлении, р0 в напорной линии, а фактическую производительность путем измерения подачи при номинальном давлении. Коэффициент подачи рассчитывают по формуле.

При этом нужно иметь в виду, что коэффициент подачи нелинейно связан с частотой вращения и с ее повышением значения Су в некоторых пределах увеличиваются. При заметном превышении номинальной частоты вращения условные утечки, вызванные недо заполнением рабочих камер насоса, начинают превалировать над утечками по зазорам, поэтому значение Ка падает. Коэффициент подачи существенно зависит от вязкости рабочей жидкости, которая определяется типом жидкости и се температурой. Вязкость, свойственную данному типу жидкости, определяют по паспортным данным или по результатам измерений при помощи вискозиметра. Вязкость от температуры находится в степенной зависимости с показателем степе. Наименьшие изменения вязкости большинства жидкостей имеют место в зоне температур около 50°С. При низких температурах значение падает вследствие увеличения сопротивления всасывающей линии от повышения вязкости жидкости. При температурах значительно больших 50°С значения К<2 также уменьшаются из-за увеличения утечек нагретой и поэтому менее вязкой жидкости через зазоры, поэтому при диагностировании насосов температуру поддерживают 50±5°С.

Диагностирование

Таким образом, для диагностирования насосов по значению коэффициента подачи необходимо измерять подачу по крайней мере при двух значениях давления, поддерживать неизменными частоту вращения приводного вала и температуру рабочей жидкости, кроме того, необходима информация о номинальной вязкости жидкости, залитой в систему. Требуемая точность измерения этих параметров определяется следующими исходными данными: коэффициент подачи новых аксиально-поршневых насосов, применяемых в гидроприводах экскаваторов, 0,96...0,98; предельные значения - 0,7...0,85 в зависимости от поминальной производительности насоса (предельные значения обычно указывают в паспортах на насосы).

Диагностирование сдвоенных регулируемых насосов проводят двумя способами. В соответствии с первым способом снижение подачи диагностируемой секции насоса при давлении давления в первой и второй секциях находят путем экстраполяции измеренной величины подачи. При реализации второго способа диагностирования обе секции дросселируют синхронно, обеспечивая при этом работу суммарного регулятора мощности во всем диапазоне регулирования. Измеряют величину. Первый способ требует для диагностирования насоса вдвое меньшую мощность приводного двигателя, но позволяет определять только техническое состояние качающего узла, причем нужна сравнительно высокая точность измерения подачи. Второй способ накладывает менее жесткие требования к точности средств измерения, позволяет получать информацию о состоянии насоса в целом, включая регулятор мощности. Так как в процессе эксплуатации по разным причинам происходит расстройка регулятора мощности, применяют главным образом второй способ.

Механический КПД насоса

Проверку и настройку регулятора мощности насосов производят путем сравнения в трех точках характсристики приводной или отдаваемой (гидравлической) мощности. Значения измеренных в этих точках мощностей должны различаться не более чем на 3%. Приводную мощность определяют по результатам измерения электрической мощности, потребляемой приводным электродвигателем. Отдаваемую мощность определяют по произведению , что дает возможность настраивать регуляторы насосов, привод которых осуществляется от ДВС. Если измерения производить при нескольких фиксированных значениях давления, то достаточно сравнивать измеренные значения подачи при этих давлениях с полученными расчетным путем для каждой точки.

Механический КПД характеризует потери энергии за счет трения механических частей. Механический КПД насоса равен отношению теоретической мощности Ат к приводной мощности Лп:

Теоретическая мощность может быть определена расчетным путем по величине теоретического рабочего объема насоса и, перепаду давления на насосе Ар и частоте вращения приводного вала

Величина а за счет производственных допусков может иметь существенный разброс у разных насосов одного типоразмера, поэтому большую точность обеспечивают результаты фактических измерений.

Полный КПД - является произведением коэффициента подачи на механический КПД = Кд. Полный КПД насоса также равен отношению отдаваемой мощности к приводной. Полный КПД характеризует как объемные, так и механические потери. У насосов, имеющих компенсацию износа, величина коэффициента подачи может изменяться в малых пределах вплоть до выработки ресурса, тогда как полный КПД, определяющий энергетическую эффективность машины, может изменяться очень сущесттвенно.

Непосредственное измерение

Непосредственное измерение приводной мощности, особенно на машинах в эксплуатационных условиях, связано обычно с существенными техническими трудностями (сложность установки датчиков крутящего момента), поэтому при диагностировании гидравлического привода в условиях эксплуатации определение полного КПД целесообразно осуществлять термодинамическим методом, который рассмотрен ниже.

Переходя к конкретной методике и средствам диагностирования рассмотрим вначале схемы измерения диагностических параметров на примере простейшей гидросистемы, состоящей из насоса, предохранительного клапана, золотникового распределителя и гидроцилиндра. Питание гидросистемы осуществляется от бака. Измерение диагностических параметров в этой схеме производится при помощи комплекта приборов, включающих в себя расходомер, манометр, термометр и регулируемый дроссель.

При диагностировании гидронасосов наибольшее распространение получила последовательная схема включения. Комплект приборов включают между насосом и распределителем. Сначала определяют давление срабатывания предохранительного клапана и при необходимости его настраивают. Для этого плавно дросселируют поток, доводя давление до порога срабатывания клапана. Прекращение роста давления, несмотря на увеличение степени дросселирования, сопровождающееся резким снижением подачи, свидетельствует о достижении порога срабатывания.

Затем устанавливают минимально возможное давление Po и измеряют подачу Од, далее устанавливают давление и измеряют значение. Коэффициент подачи рассчитывают по формуле. При измерениях определяют частоту вращения вала насоса и при необходимости вносят поправку в расчет величины Ко. Кроме этого, по результатам измерения вязкости, в случае ее отличия от номинальной, также вносят поправку.

Для диагностирования

Если из-за дополнительных сопротивлений в сливной магистрали (что часто свидетельствует о загрязненности фильтров) не удается получить достаточно малого давления (Pо<0,05...0,2P)применяют так называемую схему, по которой выход комплекта приборов соединяют непосредственно с баком системы.

Для диагностирования распределителей комплект приборов включают поочередно на выходы диагностируемых секций распределителя. Сначала измеряют подачу (}0 при минимально возможном давлении Pо, затем подачу (Pо при номинальном давлении P). Величину утечек (нормируемых в технической документации) для каждой секции распределителя определяют по формуле

При диагностировании гидроцилиндров комплект приборов включают по схеме.

Переключая несколько раз распределитель, измеряют подачу, давление и время каждого полного хода штока. Если значение подачи соответствует номинальной, но скорость перемещения штока ниже номинального значения, это указывает на наличие перетечек в цилиндре вследствие износа уплотнений. Если же подача ниже номинальной - велики утечки в распределителе.

Для быстрого поиска неисправности и качественной оценки технического состояния сборочных единиц гидросистемы можно, применять так называемую Т-схему, которая отличается тем, что комплект приборов включают в систему параллельно, через постоянно установленные в системе и заглушённые пробками (во время работы) штуцера.

При этой схеме могут быть использованы многочисленные приемы диагностирования. Например, доведя цилиндр до упора, можно настроить предохранительный клапан, а затем, регулируя дроссель, оценить по показаниям расходомера производительность насоса и т. д.

Главное преимущество

Главное преимущество Т-схемы - это отсутствие необходимости рассоединения гидросистемы для подключения комплекта приборов, в связи с чем обеспечивается высокая оперативность диагностирования, исключается возможность повреждения соединений трубопроводов и рукавов, а также снижается вероятность Попадания загрязнений в гидросистему.

Устройства для диагностирования гидропривода строительных машин могут быть стационарными, передвижными и переносными.

В качестве стационарных устройств используют стенды, устанавливаемые в эксплуатационных и ремонтных предприятиях. Стенды обычно рассчитаны на диагностирование сборочных единиц гидравлического привода, демонтированных с машин. Переносные средства используют для поиска дефектов сборочных единиц без демонтажа их с машины. Передвижные средства (например, размещенные па автомобиле) могут применяться при диагностировании как с демонтажем, так и без демонтажа сборочных единиц. Передвижные средства, как правило, соединяют в себе элементы, характерные для стационарных и переносных средств, поэтому здесь ограничимся рассмотрением двух видов средств, основанных на статопараметрическом методе диагностирования, стационарного стенда эксплуатационных и ремонтных предприятий и гидротестера для диагностирования гидропривода строительных машин непосредственно на месте эксплуатации.

Стационарный стенд рассчитан на диагностирование одно- и двухсекционных насосов и гидромоторов типа 223 и 210, применяемых на строительных машинах, а также других сборочных единиц гидропривода. Стенд состоит из гидромеханической и приборной частей.

Гидромеханическая часть

Гидромеханическая часть обеспечивает привод, питание жидкостью и нагружение диагностируемого насоса, там же установлены датчики расхода, давления и температуры.

Приборная часть содержит промежуточные преобразователи и измерительные приборы для получения необходимой при диагностировании информации.

Вал диагностируемого насоса и вал приводного двигателя соединены самоцентрирующейся муфтой. Корпус насоса крепят на кронштейне с фланцем. Всасывающая магистраль насоса через вентиль соединена с баком. Бак установлен выше уровня всасывающей магистрали и оборудован лабиринтной системой пеногашения и системой охлаждения жидкости с радиатором.

Напорные магистрали диагностируемого насоса соединяют с баком через последовательно включенные дроссели, расходомеры и систему фильтров.

Для защиты системы перед дросселями установлены предохранительные клапаны, отрегулированные на давление, на 10% выше максимального для диагностируемого насоса.

Контроль величины давления осуществляют при помощи манометров, включенных параллельно предохранительным клапанам.

Для точного измерения средней величины давления и параметров пульсаций давления в напорных магистралях установлены теизорезисторные датчики давления, имеющие линейную частотную характеристику в полосе 0...5 кГц.

Температуру рабочей жидкости измеряют термисторным термометром, установленным до дросселя в одной из секций.

Термистор

В качестве расходомеров для измерения величины подачи применены гидромоторы с индукционными датчиками, генерирующими электрические импульсы при проходе каждого шлица выходного вала гидромотора вблизи магнитонровода датчика.

Частоту вращения вала приводного двигателя при разных режимах нагружения диагностируемого насоса и изменениях напряжения питающей сети контролируют при помощи фотоэлектрического датчика, установленного на валу двигателя. Для измерения мощности, потребляемой двигателем, установлен киловатт-метр.

На представлена схема приборной части стенда. Мостовые схемы, состоящие из теизорезисторов, наклеенных на преобразователе давления, соединены через переключатель 5 со входом аналогового преобразователя ПА-1. Питание ПА-1 осуществляется от силового трансформатора. Выход ПА-1 соединен со входом усилителя вертикального отклонения осциллоскопа и стрелочным микроамперметром РА2, ироградуированным в значениях давления.

Термистор, установленный датчике температуры, включен в мостовую схему, измерительная диагональ этой схемы соединена со стрелочным микроамперметром РА1, имеющим рабочую зону шкалы 45-55°С. Питание мостовой схемы термистора осуществляется от стабилизированного выпрямителя.

Обмотки индукционных датчиков, предназначенных для измерения частоты вращения валов гндромоторов- расходомеров, через переключатель соединяют со входом электронного цифрового частотомера 43-35.

Подаче одной секции нёнагруженного насоса типа 223.25 соответствует примерно 400 импульсов на цифровом табло частотомера (при установке периода индикации 1 с).

Коэффициент подачи

Все приборы питаются от сети через стабилизатор Б2-3.

Рассмотрим процесс диагностирования на стенде сдвоенного насоса. Для диагностирования насос устанавливают на стенд и присоединяют к насосу патрубки всасывающей и напорных магистралей.

После пробного пуска, в результате которого проверяют подтекание жидкости и отсутствие чрезмерных вибраций и шума, стенд включают. С целью более интенсивного подъема температуры рабочей жидкости при помощи дросселей устанавливают давление в секциях ~0,5?тах- После достижения температуры жидкости 50°±5°С заканчивается процесс подготовки к диагностированию. При диагностировании сначала определяют коэффициент подачи каждой секции насоса. Для этого измеряют подачу насоса на холостом ходу. При этом давление должно быть минимальным (для насоса тина 223.25 Pо<3 МПа). Затем одну из секций дросселируют и вновь измеряют подачу. Давление при этом должно быть немного ниже давления, соответствующего началу регулирования; для насоса типа 223.25 P=16 МПа.

Коэффициент подачи определяют по формуле

Для практического определения коэффициента подачи также применяют номограмму, существенно ускоряющую процесс определения этого коэффициента и исключающую ошибки.

Для проверки и настройки суммарного регулятора мощности но диаграмме выбирают три точки: в начале кривой регулирования, в середине и в конце. Нагружая обе секции насоса путем дросселирования, по показаниям киловатт-метра измеряют мощность, потребляемую приводным двигателем. Результаты измерения мощности в трех выбранных точках не должны отличаться друг от друга более чем на 3%.

Гидротестер

При отсутствии киловатт-метра на стенде или при приводе диагностируемого насоса от ДВС приводную мощность определяют по показаниям датчиков давления и расходомеров по формуле.

Суммарный регулятор мощности настраивают при помощи регулирующих прокладок для внутренней и наружной пружин так, чтобы полученные в трех точках результаты измерения мощности отличались не более чем на 3% от данных диаграммы мощности, приведенной в паспорте насоса.

Креме оценки технического состояния насоса по величине коэффициента подачи и настройки регулятора мощности яри диагностировании на стенде при помощи осциллоскопа наблюдают формы и амплитуды пульсации давления, которые несут дополнительную информацию о состоянии отдельных сопряжений. Например, меньшие значения амплитуд двух соседних импульсов свидетельствуют о трещине в стенке между двумя соседними цилиндрами блока качающего узла. Идентичные по формам импульсы со сниженными амплитудами (при уменьшенном значении С<г насоса) характеризуют равномерные износы в сопряжениях качающего узла и т. д. Пример осциллограммы пульсирующего давления на выходе аксиально-поршневого насоса показан.

К числу переносных средств диагностирования сборочных единиц гидропривода относят гидротестеры, которые являются интегральными средства-ми диагностирования и представляют собой комбинацию датчиков и приборов, предназначенных для измерения параметров при диагностировании сборочных единиц гидравлического привода.

Гидротестер для диагностирования насосов и других сборочных единиц состоит из блока датчиков и блока приборов. Блок датчиков содержит: турбинно-тахометрический датчик расхода ТДР-13-132, тензорезисториый датчик давления, термисторный датчик температуры и регулируемый дроссель ДР-32, предназначенный для плавного изменения давления в диагностируемой системе.

На выходе аналогового преобразователя

На выходе блока датчиков установлен сетчатый фильтр, служащий для предохранения турбинки расходомера от ила и других загрязнений, содержащихся в гидравлической жидкости. Все сборочные единицы блока датчиков смонтированы в стальном корпусе. Конструкция блока датчиков гидротестера ГТ-2 представлена.

В блоке приборов установлен аналоговый преобразователь ПЛ-1 для усиления сигналов от мостовой схемы из тензорезисторов, наклеенных на датчике давления.

На выходе аналогового преобразователя включен стрелочный прибор РЛ1, показывающий величину давления; на выход аналогового преобразователя может быть подключен электронный осциллоскоп для наблюдения формы и амплитуды пульсаций давления с целью получения дополнительной информации о состоянии отдельных сопряжений насоса.

Частоту вращения в гидротестсре измеряют путем выделения при помощи активного электрического фильтра синусоидального напряжения (первой гармоники) из сигнала пульсирующего давления.

Частоту синусоидального сигнала, пропорциональную частоте вращения вала насоса, в гидротестере измеряют при подключении переключателем 57 выхода фильтра ко входу преобразователя частоты в аналоговый сигнал. Преобразователь частоты используют также для измерения подачи при подключении к его входу обмотки датчика расхода. На входное гнездо датчика при необходимости может быть подан сигнал от дополнительного индукционного или фотоэлектрического датчика, установленного на приводном валу насоса и предназначенного для измерения его частоты вращения.

Напряжение питания

Прибор РА2 при помощи переключателя 52 может быть по выбору оператора соединен с выходом преобразователя частоты при измерении подачи и частоты вращения приводного вала или с измерительной диагональю моста термисторного датчика температуры. Гндротсстер питается от сети через блок питания.

Напряжение питания контролируют по стрелочному индикатору Ри. При питании от аккумулятора гидротестер подключают к нему через преобразователь П-39, преобразующий напряжение постоянного тока 12 В в напряжение 220 В, 50 Гц. Внешний вид блока приборов гидротестера ГТ-2 показан.

При диагностировании сборочных единиц гидросистем с различными номинальными давлениями и различной производительностью насосов применяют несколько

типоразмеров блоков датчиков, что объясняется относительно узким диапазоном измерения турбинно-тахометрических расходомеров, относительно узким диапазоном плавного регулирования дросселей и стремлением приблизить предел измерения датчиков давления к максимальному давлению в системе.

Кроме электрического датчика давления в гидротестере целесообразно иметь манометр, что повысит безопасность работы в то время, когда цепи питания электрической схемы гидротестера отключены.

Гидротестер используют при диагностировании сборочных единиц гидроприводов в соответствии со схемами, показанными. Диагностирование двух- и трехсекционных насосов можно производить, используя для каждой секции отдельный гидротестер.

Регуляторы двухсекционных насосов

Регуляторы двухсекционных насосов можно настраивать и при помощи одного гидротестера. Для определения коэффициентов подачи гидротестер поочередно включают в каждую секцию. После этого при помощи вспомогательной трубки соединяют полости регулятора мощности и присоединяют эту трубку к выходу одной из секций. При этом угол наклона качающего узла этой секции будет пропорционален удвоенной величине давления, подводимого к регулятору. В свою очередь это позволяет измерять подачу во всем диапазоне регулирования насоса и таким образом контролировать настройку регулятора мощности.

Описанные стенд и гидротестер позволяют получить информацию об объемных потерях. Параметром, определяющим полные потери в гидромашинах, является величина полного КПД. Однако сложность определения полного КПД традиционными методами (через крутящий момент) долгое время затрудняло использование этого параметра в качестве диагностического. В настоящее время разработай термодинамический метод определения полного КПД [34], основанный на том, что работе объемных гидромашин сопутствуют термодинамические процессы. Несовершенство термодинамических процессов характеризуется необратимой энтропией, представляющей собой количество преобразований в тепло И рассеянной в окружающую среду полезной энергии. В результате термодинамического анализа процессов, протекающих в гидромашинах, можно охарактеризовать долю потерь энергии (объемных, гидравлических и механических), преобразуемых в тепловую энергию, в общем энергобалансе, т. е. величину полного КПД. В свою очередь потери энергии могут быть выражены через перепады температур.

Определение полного КПД термодинамическим методом

Определение полного КПД термодинамическим методом можно производить с разной степенью сложности, в зависимости от объема начальной информации и контролепригодности диагностируемой гидросистемы: при известных свойствах рабочей жидкости (плотности удельной теплоемкости Ср и коэффициента температурного расширения). В этом случае для определения полного КПД достаточно измерить только один перепад температуры рабочей жидкости между входом и выходом диагностируемой гидромашины;

при неизвестных свойствах рабочей жидкости. Влияние свойств рабочей жидкости при этом учитывают посредством измерения прироста (снижения) температуры вследствие адиабатического сжатия (расширения) специально отобранного объема рабочей жидкости. Для реализации термодинамического метода в данном случае в диагностируемой гидросистеме нужно обеспечить отвод малой части потока жидкости (~0,1 (2Ном) через клапан из напорной полости в сливную. При включенном клапане емкость для измерения адиабатической температуры должна быть соединена с напорной магистралью, а при выключенном - со сливной. Прирост температуры определяют в результате двух измерений - при открытом и при закрытом клапане;

при наличии информации о коэффициенте температурного расширения жидкости а достаточно измерить перепады температур на насосе, па дросселе и измерить температуру на выходе гидронасоса или входе гидромотора. |

Принципиальные схемы измерения и соответствующие формулы для расчета значений полного КПД объемных гидромашин по полученным результатам приведены.

Вычисление полного КПД сборочных единиц гидропривода

Вычисление полного КПД сборочных единиц гидропривода по формулам первого варианта базируется на результатах измерений перепада температуры рабочей жидкости между входом гидромашины и выходом дросселя АТ, перепада температуры между входом гидромашины и выходом дренажной гидролинии АГз, а также перепадов температур между соответствующими точками в принципиальных схемах АТг-П и ЛГц-ш при известных плотности р и удельной теплоемкости ср рабочей жидкости и Аиксированном перепаде Ар давления.

В формулах второго варианта свойства рабочей жидкости учитывают посредством измерения повышения АТС или понижения АТР ее температуры вследствие адиабатического сжатия или расширения, а также посредством измерения перепада температуры рабочей жидкости между входом и выходом дросселя Д7д.

При использовании формул третьего варианта должны быть известны коэффициент температурного расширения а рабочей жидкости и температура па выходе насоса 72 или температура на входе гидромотора

Для реализации этого метода было разработано во Госстандарта два прибора.

Прибор ПДТ-1 содержит электромагнитный клапан, регулируемый дроссель, два обратных клапана, емкость (около 0,2 дм3) и манометр, а также три хромель-копелевые термопары, объединенные в две дифференциальные схемы, с выходом на милливольтметр. При использовании данного прибора в гидроприводе необходимо иметь штуцера во всасывающей гидролинии для установки термопар, а в напорной и сливной линиях для отвода части потока через устройство па слив.

Применение рассматриваемого прибора

Применение рассматриваемого прибора для определения полного КПД гидромашин сводится к следующему. После вывода гидропривода на установившийся режим (заданные температура рабочей жидкости на входе, частота вращения вала и перепад давления) измеряют при помощи дифференциально включенных термопар 1,9 перепад температуры рабочей жидкости между входом гидромашины и выходом дросселя; в это время емкость через электромагнитный клапан соединена с напорной гидролинией. Затем электромагнитный клапан закрывают (при этом давление в емкости становится равным сливному) и измеряют при помощи дифференциально включенных термопар 6,9 перепад температуры рабочей жидкости между емкостью и выходом дросселя. Полный КПД гидромашины определяют как частное от деления измеренных перепадов температур рабочей жидкости но формулам второго варианта. При использовании дифференциальных термопар с линейными характеристиками полный КПД определяют по аналогичным формулам как частное от деления значений сигналов дифференциальных термопар.

Процесс может быть автоматизирован при использовании промежуточных преобразователей «аналог - частота» и цифрового частомера, имеющего блок деления частоты. В этом случае дифференциальные термопары подключают к промежуточным преобразователям, а преобразованные в частоту сигналы подаются на частотомер, работающий в режиме деления. Показания последнего представляют величину полного КПД составной части гидропривода.

Прибор ПДТ-2 разработан для определения полного КПД гидромашин в гидроприводах при заранее известных значениях и ср рабочей жидкости. Прибор предусматривает измерение только перепада температуры между входом и выходом гидромашины АТН или Д7,.

Расчетные зависимости

При этом отпадает необходимость отвода части потока в сливную линию. Система, в которой находится диагностируемая гидромашина, должна иметь штуцера во всасывающей и напорной гидролиниях для установки термодатчиков. В качестве термодатчиков в приборе использованы медные термометры сопротивления 100 Ом, помещенные в медные трубки или капилляры. Внешний вид прибора показан на, а схема. Термодатчнкп РЗ и Р,4 включены в смежные плечи мостовой схемы. Для усиления сигнала на выходе мостовой схемы использован тензометрическнй аналоговый преобразователь ПА-1. На выходе преобразователя включен миллиамперметр, имеющий обратную шкалу, градуированную непосредственно в значениях полного КПД (в пределах 70-90%). Для настройки и контроля прибора установлены кнопки К1 и К2. При замыкании кнопки К1 параллельно плечу моста включаются резисторы Р1 и У?2; если температуры термометров равны, стрелка миллиамперметра должна установиться на начальном (левом) делении шкалы (90%). При замыкании кнопки К2 параллельно плечу включается резистор Р,2 и стрелка устанавливается на конечном (правом) делении шкалы (70%). Влияние тепловой инерции термометров исключается за счет реле времени (на схеме не показано), которое соединяет выход преобразователя ПА-1 с миллиамперметром через интервал времени = 5т после включения прибора (здесь т.- постоянная времени термометров).

Расчетные зависимости перепада температуры рабочей жидкости между входом и выходом гидромашины от величины их полного КПД, используемые при градуировке прибора, показаны. Данные зависимости получены по формулам первого и третьего вариантов.

Точность определения полного КПД гидромашииы термодинамическим методом зависит в первую очередь от точности измерения перспадовтемператур рабочей жидкости.

Анализ систематических погрешностей

Анализ систематических погрешностей, вызываемых теплообменом термодатчиков и объемных гидромашин с окружающей средой, нестационарностью теплового процесса, динамической погрешностью термодатчиков и др., показал, что при номинальном режиме диагностирования гидромашины типа 210.20 термодинамическим методом пренебрежение этими составляющими может вызвать погрешность измерения ±0,5%- Анализ суммарной погрешности, вызываемой систематическими и случайными составляющими, показал, что при измерении перепадов температур рабочей жидкости между входом н выходом сборочных единиц гидропривода хромель-коиелевыми термопарами и милливольтметром Щ68000 класса 0,5 величина доверительного интервала Зо=±1,1% при соответствующей доверительной вероятности Р = 0,992.

Высокоэффективный метод выявления дефектов в гидронасосах и гидромоторах, в том числе дефектов подшипников, метод кинематической синхронизации с применением яркостного накопления сигнала на электронно-лучевом осциллографе или осциллоскопе (ЭЛО). Сущность метода заключается в том, что на вертикальный вход ЭЛО подается сигнал от датчика измеряемого параметра (виброускорения или давления рабочей жидкости), а запуском генератора развертки управляет сигнал от специального датчика координаты, например угла поворота приводного вала насоса. В результате на экране ЭЛО появляется изображение амплитуды сигнала в функции угла поворота элемента, на котором установлен датчик координаты. Это изображение, как правило, фотографируют за 400...500 полных циклов развертки и получают фотограмму, на которой яркость пиков характеризует частоту появления измеряемого параметра, а амплитуды пиков - его абсолютные значения.

Датчики вибрации

Установку датчика координаты производят исходя из результатов анализа кинематической схемы объекта диагностирования и номенклатуры элементов, техническое состояние которых определяют. Если нужно оценить наличие радиального зазора в подшипнике гидромотора, датчик координаты устанавливают на вал гидромотора. Если требуется оценить состояние качающего узла насоса, в котором имеется редуктор, то датчик координаты устанавливают на вспомогательный редуктор, который обеспечивает генерирование импульсов с периодом следования, равным периоду одного оборота качающего узла. В качестве датчика координаты лучше всего применять фотоэлектрические датчики, работающие по методу просвечивания обтюратора или по методу отражения.

Датчики вибрации устанавливают как можно ближе к месту предполагаемого дефекта. При использовании в качестве диагностического параметра пульсаций давления датчик давления для измерения пульсаций устанавливают в непосредственной близости от штуцера напорной магистрали насоса или сливного штуцера гидромотора. Датчик пульсаций давления может быть установлен также в дренажной линии.

На показана схема устройства для диагностирования сдвоенного насоса методом кинематической синхронизации. На валу, соединяющем диагностируемый насос и приводной двигатель , установлен вспомогательный редуктор , с передаточным отношением, точно соответствующим передаточному отношению внутреннего редуктора диагностируемого насоса. На каждой шестерне вспомогательного редуктора установлены отражающие полоски (например, из белой жести) или просверлены отверстия для получения от фотодатчиков импульсов координаты. При помощи переключателя 5 выбирают источник сигнала синхронизации. Сигнал синхронизации через усилитель-формирователь поступает на горизонтальный вход ЭЛО-15.

Для диагностирования

На корпусе насоса могут быть установлены вибродатчики, например против редуктора и против качающих узлов, а на выходе одной (или обеих) секции насоса датчик давления. Сигналы от вибродатчиков через предварительные усилители поступают па переключатель Э2. Сюда же поступает от теизорезисториого датчика давления сигнал, усиленный при помощи тензометрического усилителя. Таким образом, при помощи переключателя 52 по выбору оператора на вертикальный вход ЭЛО может быть подан сигнал от одного из датчиков или от генератора звуковых частот для градуировки ЭЛО.

Для диагностирования включают насос. Затем при помощи переключателя 5 выбирают источник синхронизирующих сигналов. Для оптимальной настройки длительности развертки сигнал с выхода формирователя временно подключают к вертикальному входу ЭЛО и вращением ручки «Длительность развертки» добиваются получения на экране двух изображений синхроимпульсов - в начале и в конце экрана. В этом случае длительность развертки будет равна одному периоду вращения диагностируемого элемента.

При помощи переключателя 52 выбирают сигнал параметра и при помощи ручки «усиление» на ЭЛО устанавливают размер изображения, соответствующий размеру экрана по вертикали.

На ЭЛО устанавливают фотоприставку и, открыв ее затвор, производят экспозицию фотопленки за время, соответствующее примерно 400...500 оборотам диагностируемого элемента. После экспозиции фотопленку проявляют и печатают с нее позитив. На позитиве "будут видны пики, амплитуда которых соответствует величинам измеряемых параметров, яркость - частоте их возникновения. По этим пикам можно построить огибающую, которая более наглядна для анализа.

Определенные погрешности

На показан пример огибающей фотограммы виброускорений аксиально-поршневого насоса с карданом. Фотограмма получена при установке вибродатчика на корпусе насоса, а датчика координаты на приводном валу. При снятии фотограммы частота вращения была 3,3 Гц, время накопления изображения 120 с. На контуре фотограммы видны четыре пика накопленного сигнала. Эти пики обусловлены люфтами в шарнире кардана вследствие его износа. При дефектах в поршневой группе период пиков был бы обратно пропорционален числу плунжерных пар. Дефекты подшипников могли бы в данном случае вызвать только равномерную засветку из-за отсутствия синхронизации с вращением сепараторов подшипников.

Определенные погрешности при реализации метода кинематической синхронизации вносит осциллограф. Поскольку яркость свечения люминофора зависит от скорости прохождения луча по экрану, медленные его перемещения дают большую экспозицию на негативе, чем быстрые, характерные для ударов. Принципиально можно было бы использовать модуляцию луча по яркости в функции скорости регистрируемого процесса, однако это заметно усложнило бы устройство, лишив метод основного преимущества - простоты средств реализации. Луч за каждый цикл развертки проходит все значения абсциссы, поэтому пропуски па соответствующих фазах цикла свидетельствуют о наличии сигналов с очень большой скоростью нарастания, что характерно для ударных процессов.

При наличии сильных помех одной из причин искажений сигнала является послесвечение экрана ЭЛО. Искажения обязаны нелинейности процессов затухания во времени свечения люминофора. При низком уровне помех послесвечение незначительно искажает общую картину, что при достаточно большой частоте вращения позволяет считывать информацию визуально, не применяя фотографического накопления-

Метод кинематической синхронизации

При равенстве периода развертки одному обороту приводного вала или качающего узла ЭЛО обеспечивает разрешающую способность не более 3°. Если требуется большая разрешающая способность, то нужно увеличить длительность развертки, тогда на экране может быть воспроизведена наиболее информативная часть цикла действия объекта диагностирования, например диаграмма изменения давления в одной плунжерной паре качаю- щего узла.

В отличие от виброакустических методов диагностирования, основанных на анализе амплитудно-частотных характеристик или корреляционных функций виброакустических сигналов, метод кинематической синхронизации позволяет использовать априорную информацию о фазовых положениях возможных дефектов, используя для этой цели только результаты анализа кинематической схемы объекта диагностирования. Кроме того, для реализации данного метода приходится выполнять значительно меньший по трудоемкости объем исследований, связанных с установлением взаимосвязей между уровнем измеряемых параметров и размерами дефектов. При использовании этого метода почти полностью исключаются помехи, имеющие те же частоты, что и измеряемые сигналы, но генерируемые другими сборочными единицами и элементами объекта диагностирования. В отличие от виброакустических методов анализа амплитудно-частотных характеристик, на результаты анализа методом кинематической синхронизации практически не влияют изменения частоты вращения объекта диагностирования, это очень важно для диагностирования в эксплуатационных условиях строительных машин с приводом от ДВС.

Метод кинематической синхронизации можно использовать и при диагностировании гидроцилиндров. Для этой цели на штоке гидроцилиндра должны быть установлены две метки (выносные), соответствующие концам хода штока.



  
 
  Время генерации страницы: 0,147 сек.
2007-2024 Ex-Kavator.Ru написать нам
Top.Mail.Ru Яндекс.Метрика