Выбор определяющего параметра для оценки технического состояния гидрорулей и насос-дозаторов гидрообъемного рулевого управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Мордовский государственный университет

им. Н.П. Огарёва»

Выбор определяющего параметра для оценки технического состояния гидрорулей и насос-дозаторов гидрообъемного рулевого управления

Червяков Сергей Викторович

В статье рассматриваются основные параметры, характеризующие техническое состояние гидрорулей и насос-дозаторов. Обоснован выбор определяющего параметра для оценки технического состояния агрегатов на стендах.

Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками, параметрами состояния, установленными технической документацией на этот объект. С целью оценки технического состояния того или иного агрегата проводится измерение различных параметров. Однако, зачастую в практических целях выделяется какой-то один определяющий параметр, который бы в целом мог характеризовать его техническое состояние.

Определяющий параметр должен соответствовать таким требованиям:

· однозначно характеризовать техническое состояние объекта;

· иметь функциональную связь с доминирующим фактором долговечности;

· быть легко и с достаточной точностью фиксируемым измерительными средствами.

Необходимо, чтобы определяющий параметр являлся одновременно и паспортной характеристикой объекта (или по меньшей мере имел с ней функциональную связь), что позволило бы определить четкие критерии технического состояния.

Гидрорули и насос-дозаторы являются основными элементами гидрообъемного рулевого управления, применяемого в сельскохозяйственной и дорожно-строительной технике. Так как система рулевого управления относится к одной из систем, обеспечивающих безопасность транспорта при движении, то одной из главных задач является поддержание системы в целом в исправном состоянии.

Проверка технического состояния гидрорулей и насос-дозаторов проводится на различных стендах. К наиболее применяемому стендовому оборудованию в условиях ремонтного производства следует отнести стенды КИ - 4815 производства ГОСНИТИ [1]. Набор регистрируемых параметров при испытаниях довольно велик. К основным регистрируемым параметрам относят [2]:

1. подаваемый объем,

2. утечки в гидроруле,

3. перепад давления,

4. скорость скольжения (скольжение),

5. люфт вала гидроруля.

В ходе наших исследований было установлено, что вышеперечисленные параметры позволяют в большей или меньшей степени достоверно оценить техническое состояние гидрорулей и насос-дозаторов. И поэтому, данные показатели для оценки технического состояния гидрорулей и насос-дозаторов нами будут приняты как основные. Из этого разнообразия необходимо выбрать в качестве определяющего параметра наиболее удовлетворяющий вышеперечисленным требованиям.

Подаваемый объем определяется как отношение объема жидкости, поступившей в гидроцилиндр поворота при прохождении его штоком мерного участка к количеству оборотов вала рулевого колеса.

Подаваемый объем q рассчитывается по зависимости [3]:

где d-- диаметр поршня гидроцилиндра;

l -- расстояние, проходимое штоком гидроцилиндра:

ц -- угол поворота вала рулевого колеса при прохождении штока гидроцилиндра расстояния l. Датчик угла поворота должен быть с погрешностью не более 1-2°.

Определение подаваемого объема необходимо осуществлять во всем диапазоне частот вращения вала гидроруля (насос-дозатора) и нагрузок в гидролиниях, предусмотренном техническими условиями. Подаваемый объем жидкости не может быть использован в качестве определяющего параметра, так как он в большей степени характеризует техническое состояние качающего узла, и меньшей степени распределительного механизма.

Утечки в гидроруле (насос-дозаторе) определяются как разница между подачей насоса и расходом рабочей жидкости, поступающей в исполнительный гидроцилиндр. От величины этой утечки зависят КПД механизма и время срабатывания гидроцилиндра после поворота управляющего валика гидроруля. Если КПД не используется в качестве характеристики следящего привода, то время срабатывания в качестве постоянной времени переходного процесса может характеризовать динамические свойства агрегата. В предельном случае, когда утечки возрастают сильно, гидроруль (насос-дозатор) вообще может потерять работоспособность [4]. гидроруль насос дозатор давление

Утечки в общем случае зависят от зазора между уплотняемыми поверхностями. Рассмотрим структуру этих утечек. На рисунке 1 показана схема уплотняющих элементов распределителя гидроруля конструкции XY 145 0/1 при левом положении золотника.

Рис.1. Движение рабочей жидкости в каналах гидроруля в режиме поворота

Основной поток жидкости от насоса через обратный клапан проходит к окну F и от него через внутренние каналы гидроруля поступает в гидромотор обратной связи. После гидромотора основной поток через каналы в гидроруле, окна Е и D поступает в полость гидроцилиндра. Из противоположной полости гидроцилиндра жидкость через окна С и В' проходит на слив. Основные утечки q1 и q2 в первую очередь возможны между окнами А и В', В'' т.е. между насосом и сливом. Кроме того, утечки q3, q4 существуют и между сливом и внутренними каналами гидроруля, находящимися под давлением. Это паразитные потоки между окнами D и В'' внутренней полости гидроруля и окном С. Существуют еще утечки q5 между окнами F и Е и внутренние утечки q6 в гидромоторе. Утечки q5 и малы по величине, так как возникают под действием небольших перепадов давления. Кроме того, следует отметить, что они отсутствуют в общем балансе утечек, так как поступают не на слив, а в полость гидроцилиндра. Величина утечек q1, q2, q3 и q4 определяется довольно большим перепадом давления между насосом и сливом и износом поясков золотника. Их сумма и составляет контролируемую величину утечек гидроруля, которая, следовательно, может характеризовать только степень износа распределителя. Таким образом, утечки гидроруля могут выступать в качестве определяющего параметра для характеристики технического состояния только части гидроруля - его распределителя. Состояние гидромотора обратной связи (качающего узла) этим показателем характеризовать нельзя. Следует также отметить, что измерение утечек должно производиться при строго фиксированных значениях давления насоса и слива.

Перепад давления - параметр, характеризующий состояние различных элементов гидроруля (насос-дозатора). Рассмотрим зависимость величины перепада давления от износа рабочих поверхностей гидроруля (рисунок 2).

Рис. 2. Движение рабочей жидкости в каналах гидроруля в режиме скольжения

Перепад давления определяется по формуле (2):

где Pн - давление насоса,

(P1 -- P2) - перепад давления на гидроцилиндре (полезная нагрузка),

Pсл -- давление слива.

При постоянных нагрузках (P1 -- P2) и давлении слива Pсл, давление насоса Pн может служит в качестве контролируемого параметра.

На значение перепада давления Pгр могут влиять различные факторы[5]:

· износ рабочих поверхностей качающего узла, который ведет к снижению его КПД, повышению сопротивления повороту и, следовательно, повышению Pгр ;

· износ передаточного механизма от качающего узла к распределительному механизму, что, вероятно, приведет к повышению сопротивления повороту и повышению Pгр;

· износ уплотняющих поверхностей качающего узла, что ведет к повышению утечек q6 и снижению Pгр износ уплотняющего пояска между полостями F и D распределителя (рис. 1), что приведет к повышению утечек q5 и снижению Pгр,

· износ уплотняющих поясков, разделяющих напорные и сливные полости распределителя, с одновременным увеличением утечек q1, q2, q3, q4 и снижением Pгр.

Как видно, действие перечисленных факторов разнообразно, поэтому характер изменения перепада давления в гидроруле (насос-дозаторе) зависит от преобладания того или иного фактора, что, естественно, вносит неопределенность в оценку технического состояния агрегата в целом.

Следующим основным контролируемым при испытаниях параметром гидрорулей (насос-дозаторов) является так называемая скорость скольжения (скольжение). Она одновременно является их паспортной характеристикой. Скорость скольжения определяется при жестко зафиксированном гидроцилиндре и максимальном давлении насоса. Она принимается как скорость вращения выходного вала гидроруля (насос-дозатора) при приложении к нему усилия, обеспечивающего переменные условия. Золотник распределителя при этом находится в одном из крайних положений (рисунок 1). Если бы все полости гидроруля были герметичны и утечки отсутствовали, то после поворота вала, и соответствующего смещению золотника в крайнее положение, всякое движение золотника прекратилось бы. В этом случае скорость скольжения была бы равна нулю. Появление утечек q1 и q2 никаким образом не окажет влияние. Только лишь в случае появления утечек q3 и q4 ротор качающего узла начнет осуществлять поворот, при этом возвращая золотник в нейтральное положение. Чтобы восстановить крайнее положение золотника, необходимо повернуть выходной вал со скоростью, определяемой суммой утечек q3 и q4.

Появление небольших утечек q5 и q6 при условии малого сопротивления повороту качающего узла не повлияет на скорость скольжения. В случае, когда утечки q5 и q6 достигают предельных значений, сопротивление перетеканию уменьшаются до величины, равной сопротивлению поворота ротора качающего узла. Тогда скорость восстанавливающего движения уменьшится, что приведет к снижению скорости скольжения.

Таким образом, износ распределителя и износ механизма обратной связи действуют на скорость скольжения в противоположных направлениях. Вследствие этого скорость скольжения характеризует в первую очередь износ уплотнения между полостями В» и D (рисунок 1). Косвенно этот износ характеризует износ и других поясков золотника, поскольку они находятся примерно в равных условиях. Что же касается износа качающего узла, то характеризовать его изменением скорости скольжения затруднительно при его значительных износах. При небольших износах его можно применять в качестве определяющего.

Люфт вала - это угол поворота вала до момента начала поворота машины. Определение люфта на стендовом оборудовании осуществляется следующим образом. При работающем насосе питания поворотом вала влево и вправо с частотой не менее 2 с-1 добиваются увеличения давления в напорной линии до 4,5 МПа. Полный угол поворота вала между этими двумя положениями соответствует искомому люфту. Люфт вала не может служить в качестве определяющего параметра. Он служит скорее параметром, характеризующим, наличие износов в передаточных механизмах внутри гидроруля (насос-дозатора).

Таким образом, из перечисленных контролируемых параметров ни один не может быть безоговорочно использован в качестве определяющего. Если предположить, что усилия, действующие на механизм обратной связи, невелики и износ здесь незначителен, по-видимому, можно использовать как определяющий параметр скольжение. В таком случае утечка в гидроруле может применяться как дополнительный параметр, используемый как подтверждение выводов, сделанных на основании исследований скольжения.

В ходе исследований гидрорулей, поступивших на ремонт в МИП ООО «Агросервис» опытным путем было подтверждено, что к параметрам, характеризующим наиболее полно техническое состояние агрегата следует отнести в первую очередь скольжение, во вторую утечки в гидроруле (насос-дозаторе).

Список использованных источников

1. Сенин П. В., Давыдкин А. М., Червяков С. В. Технологии ремонта насосов-дозаторов и гидрорулей в условиях существующего ремонтного производства // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : междунар. конф. 2012. С. 364-369.

2. Сенин П. В., Давыдкин А. М., Червяков С. В. Насос-дозатор как основной элемент системы гидрообъемного рулевого управления // Энергоэффективность технологий и средств механизации в АПК : материалы междунар. науч.-практ. конф. Саранск, 2011. 202 с.

3. Мукушев Ш. К. Совершенствование объемного гидропривода рулевого управления дорожно-строительных машин : дис. канд. тех. наук. Омск, 2007. 210 с.

4. Любимов Б. А., Червяков Е. Н., Судаков Ю. И. Объемные гидроприводы рулевого управления колесных самоходных сельскохозяйственных машин // Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы : обзорная информ. ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш. М., 1980. 40 с.

5. Сенин П. В., Давыдкин А. М., Червяков С. В. Исследование факторов, приводящих к изнашиванию деталей насос-дозаторов и гидрорулей гидрообъемного рулевого управления // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : междунар. конф. 2014. С. 306-311.

Размещено на Allbest.ru