Стенд для изучения работы гидропривода

Авторы патента:

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для преподавательской и научно-исследовательской работы в высших и средних специальных учебных заведениях.

Стенд для изучения работы гидропривода содержит бак для рабочей жидкости, регулируемый гидронасос с приводным двигателем, напорную и сливную линии, гидрораспределитель и нагрузочное устройство, которое выполнено в виде трех самостоятельных устройств. Первое устройство состоит из гидродвигателя вращательного движения, второе устройство состоит из гидродвигателя поступательного движения, а третье представляет собой тормозную пневмогидросистему. В напорной линии находится клапан «или», разделяющий работу гидродвигателей и тормозную пневмогидросистему, при этом каждый гидродвигатель на входе имеет свой гидрораспределитель и дроссель, регулирующий работу этих двигателей. Тормозная гидросистема состоит из тормозной педали, пневмогидроаккумуляторов и тормозной камеры, выполняющей роль механизма рабочего и стояночного тормозов. Напорная линия между гидронасосом и клапаном «или» содержит ручной дроссель, блок аварийного отключения и гидрораспределитель, связанный со сливной линией, а после клапана «или» содержит блок разгрузки и ограничения давления, смонтированный совместно с гидрораспределителями гидродвигателей на монтажной плите. Тормозная педаль может быть выполнена в виде моноблока с интегрированной в него системой автоматической зарядки пневмогидроаккумуляторов и их отключения в определенном диапазоне давления. Гидродвигатели снабжены обратно-предохранительными клапанами для имитации нагрузки. Стенд оборудован измерительной системой, включающей датчики давления, расхода и температуры.

Использование стенда позволяет расширить функциональные возможности изучения работы транспортно-технологических машин и повысить надежность его работы.

Известен стенд для испытания гидромоторов, содержащий насос, бак, фильтр, предохранительный клапан, соединенный с напорной линией насоса, нагрузочное устройство, выполненное в виде маховика и измерительную систему, содержащую датчики, которые соединены с вычислительной машиной (см. патент РФ на полезную модель 41812, МПК F04B 51/00). Недостатком данного стенда является невозможность использования его в качестве стенда для изучения работы гидропривода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является стенд для динамических испытаний объемных гидромашин, включающий бак, фильтр, регулируемый гидронасос с приводным двигателем, напорную и сливную линии, гидрораспределитель, нагрузочное устройство и измерительную систему, включающую датчики давления, расхода и температуры (см. патент РФ на полезную модель 117528, МПК F15B 19/00, 2012 г.). Недостатком известного стенда является его ограниченные возможности, не позволяющие изучать работу гидропривода транспортно-технологических машин в целом. Дело в том, что в конструкцию таких машин, работающих, например, в лесном комплексе, входят гидродвигатели как вращательного, так и поступательного движения, а также тормозные гидросистемы. Изучить конструкцию и понять принцип работы гидропривода современных транспортно-технологических машин и оборудования возможно только при комплексном подходе: а именно при компоновке всех составляющих гидравлической системы на одном стенде.

Целью предложенного технического решения является расширения функциональных возможностей изучения работы транспортно-технологических машин и повышение надежности работы стенда.

Указанная цель достигается тем, что в известном решении, включающем бак, фильтр, регулируемый гидронасос с приводным двигателем, напорную и сливную линии, гидрораспределитель, нагрузочное устройство и измерительную систему, включающую датчики давления, расхода и температуры, в нем нагрузочное устройство выполнено из трех самостоятельных устройств: гидродвигателя вращательного движения, гидродвигателя поступательного движения и тормозной гидросистемы, в напорную линию включен клапан «или», разделяющий работу гидродвигателей и тормозной пневмогидросистемы, при этом каждый гидродвигатель на входе имеет свой гидрораспределитель и дроссель, регулирующий работу этих двигателей. Тормозная гидросистема состоит из тормозной педали, пневмогидроаккумуляторов и тормозной камеры, выполняющей роль механизма рабочего и стояночного тормозов. Напорная линия между гидронасосом и клапаном «или» содержит ручной дроссель, блок аварийного отключения и гидрораспределитель, связанный со сливной линией, а после клапана «или» содержит блок разгрузки и ограничения давления, смонтированный совместно с гидрораспределителями гидродвигателей на монтажной плите. Тормозная педаль может быть выполнена в виде моноблока с интегрированной в него системой автоматической зарядки пневмогидроаккумуляторов и их отключения в определенном диапазоне давления. Гидродвигатели снабжены обратно-предохранительными клапанами для имитации нагрузки.

Выполнение нагрузочного устройства в виде трех самостоятельных нагрузочных контуров позволяет на одном стенде наглядно видеть работу гидропривода современных транспортно-технологических машин и оборудования. Это гидродвигатель поступательного движения, гидродвигатель вращательного движения и тормозная гидросистема. Учитывая, что на стенде предполагается работать студентам и аспирантам, необходимо' решить очень важную задачу: обеспечения безопасности людей. Для этого на стенде предусмотрен блок аварийного отключения при достижении в магистралях критического давления и блок разгрузки и ограничения давления.

Схема стенда приведена на фигуре со следующими обозначениями:

1 - бак;

2 - регулируемый насос;

3 - ручной дроссель;

4 - блок аварийного отключения;

5 - электроуправляемый распределитель;

6 - клапан «или»;

7 - блок разгрузки и ограничения давления;

8, 9 - гидрораспределитель;

10 - гидродвигатель вращательного движения;

11 - гидродвигатель поступательного движения;

12 - обратно-предохранительные клапаны;

13 - тормозная педаль;

14 - блок пневмогидроаккумуляторов;

15 - тормозная камера;

16 - приводной двигатель;

17 - напорная линия;

18 - сливная линия;

19 - монтажная плита;

20 - регулируемые дроссели;

21 - датчики.

Стенд для изучения работы гидропривода включает бак 1 для сбора и хранения рабочей жидкости (технического масла), фильтр (на фиг. не показан), регулируемый гидронасос 2 с приводным двигателем 16. Гидронасос 2 создает давление рабочей жидкости в напорной магистрали 17, на которой находится ручной дроссель 3, блок аварийного отключения 4 и клапан «или» 6. Напорная магистраль 17 подводит рабочую жидкость под давлением в полость монтажной плиты, на которой смонтированы блок разгрузки и ограничения давления 7 и гидрораспределители 8, 9. Последние обеспечивают рабочей жидкостью гидродвигатель вращательного движения 10 и гидродвигатель поступательного движения 11. В магистралях гидродвигателей установлены обратно-предохранительные клапаны 12 для имитации нагрузки и регулируемые дроссели 20 для регулировки скорости гидродвигателей. От клапана «или» 6 напорная линия подходит к тормозной гидросистеме, которая состоит из тормозной педали 13, блока пневмогидроаккумуляторов 14 и тормозной камеры 15. Тормозная педаль 13 выполнена в виде моноблока с интегрированной в него системой автоматической зарядки пневмогидроаккумуляторов и их отключения в определенном диапазоне давления. Пневмогидроаккумуляторы 14 предусмотрены как источники запасенной энергии рабочей жидкости. Тормозная камера 15 является исполнительным механизмом как рабочего, так и стояночного тормозов. Возврат рабочей жидкости в бак 1 осуществляется по сливной магистрали 18. В монтажной плите 19 предусмотрены две полости, одна из которых соединена с напорной линией 17, а другая - со сливной линией 18. Параметры рабочей жидкости (давление, расход, температура) замеряются датчиками 21.

Изучение работы гидропривода на стенде осуществляется следующим образом. На первом этапе электроуправляемый распределитель 5 закрыт и нагнетаемая рабочая жидкость по напорной магистрали 17 через дроссель 3 и распределитель 5 возвращается обратно в бак 1. На этом этапе происходит изучение работы самого регулируемого насоса 2. Нагрузка на насос осуществляется дросселем 3. На втором этапе электроуправляемый распределитель 5 открыт и рабочая жидкость через клапан «или» 6 поступает на монтажную плиту 19 для изучения работы гидродвигателей 10 и 11. Гидродвигатель вращательного движения 10 представляет собой аксиально-поршневой гидромотор в комплекте с блоком динамической защиты. Нагрузка на этот двигатель осуществляется обратно-предохранительными клапанами 12, а регулировка скорости производится регулируемыми дросселями 20. Работа гидродвигателя поступательного движения 11, который представлен в виде гидроцилиндра двухстороннего действия с демпфированием хода штока в обоих направлениях, осуществляется аналогично гидродвигателю 10. Подача рабочей жидкости и ее слив из гидродвигателей производится через гидрораспределители 8 и 9. Клапан «или» 6 осуществляет распределение рабочей жидкости или на гидродвигатели 10, 11 или на тормозную гидросистему. С помощью этой системы изучается работа рабочего и стояночного тормозов. Тормозная камера 15 предусмотрена в качестве исполнительного механизма как рабочего, так и стояночного тормозов. Включение стояночного тормоза обеспечивается энергией упругого воздействия тарельчатых пружин. Давление на стояночный тормоз ограничивается редукционным клапаном (на фиг. не показан).

Внедрение стенда для изучения работы гидропривода позволяет не только осуществить всестороннее изучение современных транспортно-технологических машин и оборудования, но и обеспечить надежную и безопасную работу стенда. Стенд позволяет осваивать понятия и принципы работы открытых гидросистем с объемно-дроссельным регулированием, обеспечивать проведение лабораторных работ по тестированию гидронасоса и гидродвигателей на различных режимах с возможностью в режиме реального времени производить замеры расхода, давления и температуры рабочей жидкости в наиболее нагруженных точках гидросистемы, а также формировать у обучающихся экспериментально-исследовательские компетенции для принятия решений при осуществлении профессиональной деятельности.

1. Стенд для изучения работы гидропривода, включающий бак, фильтр, регулируемый гидронасос с приводным двигателем, напорную и сливную линии, гидрораспределитель, нагрузочное устройство и измерительную систему, включающую датчики давления, расхода и температуры, отличающийся тем, что нагрузочное устройство выполнено из трех самостоятельных устройств: гидродвигателя вращательного движения, гидродвигателя поступательного движения и тормозной гидросистемы, в напорную линию включен клапан «или», разделяющий работу гидродвигателей и тормозной пневмогидросистемы, при этом каждый гидродвигатель на входе имеет свой гидрораспределитель и дроссель, регулирующий работу этих двигателей.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что тормозная гидросистема состоит из тормозной педали, пневмогидроаккумуляторов и тормозной камеры, выполняющей роль механизма рабочего и стояночного тормозов.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что напорная линия между гидронасосом и клапаном «или» содержит ручной дроссель, блок аварийного отключения и гидрораспределитель, связанный со сливной линией.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что напорная линия после клапана «или» содержит блок разгрузки и ограничения давления, смонтированный совместно с гидрораспределителями гидродвигателей на монтажной плите.

5. Стенд по п.2, отличающийся тем, что тормозная педаль выполнена в виде моноблока с интегрированной в него системой автоматической зарядки пневмогидроаккумуляторов и их отключения в определенном диапазоне давления.

6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что гидродвигатели снабжены обратно-предохранительными клапанами для имитации нагрузки.