Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОМАШИН
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОМАШИН

СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОМАШИН

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: измеряют перепад давления в линиях высокого и низкого давления. Утечки восполняют рабочим потоком нерегулируемого подпиточного насоса, избыточный поток которого поступает на слив. Измеряют разность температур рабочей жидкости между потоком утечек и потоком в линии низкого давления. Определяют величину расхода в одном из потоков, который объединяют с потоком утечек, и контролируют температуру до и после объединения для вычисления величины расхода утечек и общего и объемного КПД гидромашины. Величину расхода определяют в избыточном потоке подпиточного насоса, который объединяют с потоком утечек, величину расхода которого вычисляют из условия теплового баланса потока, поступающего к гидромашине, и потока, поступающего на слив после объединения с потоком утечек. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027907
Класс(ы) патента: F04B51/00, F15B19/00
Номер заявки: 5021318/29
Дата подачи заявки: 29.08.1991
Дата публикации: 27.01.1995
Заявитель(и): Колесников Леонид Александрович[BY]; Жедь Василий Антонович[BY]
Автор(ы): Колесников Леонид Александрович[BY]; Жедь Василий Антонович[BY]
Патентообладатель(и): Колесников Леонид Александрович (BY)
Описание изобретения: Изобретение относится к диагностированию объемных гидроприводов и может быть использовано для определения коэффициентов полезного действия объемных гидромашин.
Известен способ определения КПД объемных гидромашин посредством термодинамических измерений, включающий измерение температур рабочей жидкости (РЖ) на входе гидромашины, на выходе, измерение повышения температуры РЖ при дросселировании под действием рабочего давления, и расчет общего КПД на основании этих значений [1].
Основным техническим недостатком указанного способа является то, что необходимо поступление потока утечек непосредственно на вход насоса (или выход гидромотора) и прохождение полной подачи насоса через нагрузочный дроссель под действием рабочего давления.
Известен также способ диагностики объемных гидромашин, при котором измеряют перепад давления в линиях высокого и низкого давления гидромашины, утечки которой восполняются рабочим потоком нерегулируемого подпиточного насоса, избыточный поток которого поступает на слив, измеряют разность температур рабочей жидкости между потоком утечек и потоком в линии низкого давления гидромашины, определяют величину расхода в одном из потоков, который объединяют с потоком утечек и контролируют температуру до и после объединения для вычисления величины расхода утечек, а также общего и объемного КПД гидромашины [2].
Техническим недостатком данного способа является ограниченность диапазона применения, поскольку его нельзя использовать для диагностики гидромашины в составе замкнутых гидроприводов, так как давление на входе насоса (выходе гидромотора) превышает давление в потоке утечек (в корпусе гидромашины).
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание способа диагностики объемных гидромашин с широким диапазоном применения, в том числе и для диагностики гидромашин, работающих в составе замкнутых гидроприводов.
Для решения данной технической задачи в способе диагностики объемных гидромашин, при котором измеряют перепад давления в линиях высокого и низкого давления гидромашины, утечки которой восполняются рабочим потоком нерегулируемого подпиточного насоса, избыточный поток которого поступает на слив, измеряют разность температур рабочей жидкости между потоком утечек и потоком в линии низкого давления гидромашины, определяют величину расхода в одном из потоков, который объединяют с потоком утечек и контролируют температуру до и после объединения для вычисления величины расхода утечек, а также общего и объемного КПД гидромашины, величину расхода определяют в избыточном потоке подпиточного насоса, который объединяют с потоком утечек, а величину расхода последнего вычисляют из условия теплового баланса потока, поступающего к гидромашине, и потока, поступающего на слив после объединения с потоком утечек.
На фиг. 1 и 2 изображена схема гидропривода, реализующего предлагаемый способ.
Гидропривод содержит диагностируемые гидромашины - основной насос 1 и гидромотор 2, а также подпиточный насос 3, переливной гидроклапан 4 и гидробак 5. Насос 3 с подачей Qпн подает рабочую жидкость (РЖ) в линию 6 низкого давления.
Способ диагностики гидромашин реализуется следующим образом.
Подача подпиточного насоса 3 пропорциональна теоретической подаче Qo основного насоса 1
Θпн= Θo · = K · Θo , где ωн и ωпн - угловые скорости вращения валов основного и подпиточного насосов 1,3 соответственно;
qн, qпн - объемные постоянные основного и подпиточного насосов 1,3.
Избыток жидкости с расходом Qи и температурой Ти через переливной гидроклапан 4 поступает на слив в гидробак 5. Расход Qи равен
Qи = Qпн - Qутн - Qутгм, где Qут - расходы утечек.
Верхние индексы н и гм обозначают параметры утечек, соответственно, насоса 1 и гидромотора 2. В узле А происходит слияние потока утечек насоса 1 с температурой Тутн с потоком, создаваемым подпиточным насосом 3 (расход равен Qи, температура - Ти). Уравнение баланса расходов и температур для узла А имеет следующий вид
(A) (Qпн - Qутн - Qутгми + Qутгм Тутгм =(Qпн - QутнА
Аналогично для узла Б
(Б) (Qпн - QутнА + QутнТутн = QпнТБ.
Из уравнений баланса расходов и температур для узлов А и В определяются расходы утечек насоса 1 и гидромотора 2, с учетом того, что Qпн = К˙ Qo
Qнут = Qпн·
или
Qнут = K · Qo· .
Аналогично для гидромотора 2
Qгмут = K · Qo· , где ТА и ТБ - температуры РЖ в узлах А и Б соответственно.
Тогда общий КПД ηo определится следующими формулами для насоса общий КПД:
ηнo= , где Nполн = (Р1 - Р0)(Qo - Qут),
Nутн = Qутнутн - То) ρc,
тогда
ηнo= .
Подставляя значение для Qутн, выраженное через перепады температур и расход основного насоса 1, после упрощения получаем
ηнo= ,
для гидромотора общий КПД
ηгoм= , где Nполгм = (Р1 - Р0) ˙(Qо - Qутн) - Qутгмутгм - Тогм) ρc,
Nутгм = Qутгмутгм - Тогм) ρc.
Тогда
ηгмo= .
Подставляя значение для Qутгм, выраженное через перепады температур и расход основного насоса 1, после упрощения получаем
ηгoм= 1 - , где Р1 и Р0 - давление в линии высокого и низкого давления соответственно;
Nпол и Nут - полезная мощность и мощность потерь соответственно;
Тон - температура на входе насоса 1;
Тогм - температура на выходе гидромотора 2.
Объемный КПД ηоб определяется следующими формулами:
насос
ηноб= .
Подставляя значение для Qутн, выраженное через перепады температур и расход основного насоса 1, после упрощения получаем:
ηноб = 1 - K · ,
гидромотор
ηгмоб = .
Подставляя значения для Qутгм и Qутн, выраженные через перепады температур и расход насоса 1, после упрощения получаем
ηгмоб = 1 - K · .
Механический КПД ηмех определяется из очевидных выражений
насос
ηнмех= ,
гидромотор
ηнмех= .
Экспериментальная проверка предложенного способа диагностики объемных гидромашин проводилась при стендовых испытаниях гидропривода ГСТ-90 на примере определения КПД насоса. Измерялись момент М и обороты N на валу насоса, давление в гидролиниях высокого Р1 и низкого Родавления, расход РЖ Q1 в гидролинии высокого давления, температур РЖ на всасывании подпиточного насоса То, в корпусе насоса Тутн, температура потока прокачки Ти, создаваемой подпиточным (вспомогательным) насосом до объединения с потоком утечек насоса и температуру Т1 потока, идущего на слив в бак после объединения с потоком утечек насоса.
Приведем численный пример расчета КПД насоса с использованием предложенного способа. Средние за этап испытания значения измеряемых параметров составляли: давление в гидролинии высокого давления Р1 - 15:5 МПа давление в гидролинии низкого давления Ро - 1,1 МПа момент на валу насоса М - 218,7 н˙м обороты вала насоса N - 25,4 об/сек расход рабочей жидкос- ти в гидролинии высоко- го давления Q1 - 2˙19˙10-3 м3/с температура на вса- сывании То - 322˙45 К температура утечек насоса Тутн - 360˙65 К температура прокачки Ти - 327˙15 К температура на сливе Т1 - 330˙65 К.
Плотность рабочей жидкости (МГЕ-25Т) составила 870 кг/м3, теплоемкость - 1920 Дж/кг˙ град. Отношение подачи на оборот подпиточного насоса к подаче основного насоса составило К = 0,224. Объемная постоянная насоса q = 89,2 ˙10-6 м3/об.
Используя предложенный способ, КПД насоса определяется из следующих выражений:
объемный
ηноб= 1-0,224· = 0,976,
общий
ηно = ,
А = (15,48-1,08) ˙106 [360,65-327,15- -0,224˙ (330,65-327,15)] = 4,711˙ 108,
B = 0,224˙ (360,65-322,45˙) (330,65--322,45) ˙870 ˙1920 = 1,172 108,
ηно= = 0,904,
механический
ηнмех= = 0,926.
Для сравнения КПД определялся также традиционным способом (прототип) по следующим формулам:
ηно = ,
ηно = = 0,903 ,
ηноб= ,
ηноб= = 0,967,
ηнмех = ,
ηнмех= = 0,935 .
Значения КПД, полученные традиционным и предложенным способом, близки между собой, различие не превышает погрешности измерений.
Предложенный способ позволяет определять коэффициенты полезного действия объемных гидромашин в составе гидроприводов с замкнутым потоком. При этом отсутствуют дополнительные непроизводитель- ные потери энергии, особенно нежелательные для ОГП в составе подвижной наземной техники с теплообменниками ограниченной мощности. Следует отметить, что при определении КПД гидромашин описанным способом делается ненужным измерение температуры в гидролиниях высокого давления, что снижает требования к датчикам температуры и повышает надежность системы измерения в целом.
Формула изобретения: СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОМАШИН, при котором измеряют перепад давления в линиях высокого и низкого давления гидромашины, утечки которой восполняются рабочим потоком нерегулируемого подпиточного насоса, избыточный поток которого поступает на слив, измеряют разность температур рабочей жидкости между потоком утечек и потоком в линии низкого давления гидромашины, определяют величину расхода в одном из потоков, который объединяют с потоком утечек, и контролируют температуру до и после объединения для вычисления величины расхода утечек, а также общего и объемного КПД гидромашины, отличающийся тем, что величину расхода определяют в избыточном потоке подпиточного насоса, который объединяют с потоком утечек, а величину расхода последнего вычисляют из условия теплового баланса потока, поступающего к гидромашине, и потока, поступающего на слив после объединения с потоком утечек.