Способ испытания гидравлической передачи

 

ОПИСАНИЕ НЗОБРЕТЕБЯЛ

К ПАТЕНТУ

JUN>JI- Ti.:", "

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5049200/29 (22) 20.04.92 (46) 15.10.93 Бюл. Na 37-38 (76) Тэвлыбаев Фасхетдин Низаметдинович;

Тавлыбаев Эдуард Фасхетдинович (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ (57) Использование. в машиностроении и ремонте оборудования, в частности, дпя испытания гидро(IN ЕЦ и> 23301 2 С1 (й) трансформаторов (ГТ). Сущность: способ осуществляется на безтормозном стенде, содержащем привод и маховик,,уем контроля абсолютных чисел оборотов и частоты вращения вхОдного валов

ГТ в кагпропьных точках при достижении требуемой постоянной частоты вращения входного вала и контропьног0 значения частоты вращения выходного г.апа 3 ип.

2001319

%

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин и оборудования, в частности к способам испытания гидротрансформаторов (далее ГТ), транспортных средств и промышленного оборудования.

При изготовлении и ремонте каждый ГТ после сборки должен подвергаться приемосдаточным испытаниям. Известен способ испытания ГТ. регламентированный ГОСТ

17069-71 "Передачи гидравлические. Методы стендовых испытаний" (Прототип). Согласно ГОСТУ испытание проводят на стенде, содержащем привод, тормоз, приспособление для установки испытываемых

ГТ. измерители крутящего момента на входном и выходном валах ГТ и измерители частоты вращения входного и выходного валов

ГГ. При приемо-сдаточных испытаниях определяют КПД ГТ в контрольных точках, Известный способ испытания заключается в следующем. Запускают привод стенда, устанавливают требуемую постоянную частоту вращения входного вала ГТ, включают тормоз и торможением устанавливают частоту вращения выходного вала ГТ, соответствующую контрольной точке передаточного отношения, например, !» = 0,5, Так, если частота вращения входногоЪала 1200 мин, то частота врао ения выходного вала должна быть 600 мин . При этом измеряют величину крутящего момента на входном и выходном валах ГТ, Затем определяют коэффициент трансформации момента К, как отношение момента на выходном валу к моменту на входном валу, а величина КПД в контрольной точке определяют как произведение передаточного отношения и коэффициента трансформации момента, i х К.

Недостатками известного способа являются: — нэ стенде для реализации способа в качестве тормоза используют дорогостоящие и металлоемкие электрические машины постоянного или переменного тока; — электрические машины постоянного тока должны быть оснащены дорогостоящими и громоздкими преобразователями (мотор-генераторами) постоянного тока в переменный и рекуперации в сеть, — электрические машины переменного тока для согласования с характеристикой ГТ оснащаются преобразователями частоты перемен ного тока; — необходимость оснащения стенда устройствами для измерения крутящего момента на входном и выходном валах ГТ с высокой(й 1,0 ) не более точностью, что не всегда достижимо вследствие погрешностей, вызываемых возникновением момента сил трения в опорах балэнсирной

45 подвески электромашин, а также погрешностями изготовления и монтажа силоизмерительного рычага и датчика; — нерациональность технологии испытания, обуславливающей большую длительность процесса испытания и необходимость охлаждения масла.

Последнее обусловлено тем, что при испытании регулированием величины момента на тормозе необходимо поддерживать постоянную частоту вращения выходного вала в контрольной точке с минимальными (й10 мин ) отклонениями; это требует хорошей чувствительности электромашины и регулирующих устройств и достаточных навыков оператора. Процесс регулирования момента и стабилизации частоты вращения выходного вала обычно занимает определенное время, что приводит к значительному тепловыделению (превращение энергии торможения в тепло) и перегреву масла, Поэтому на стендах предусматривают устройство охлаждения масла.

Предлагаемое техническое решение позволяет определить соответствие КПД испытываемого ГТ характеристике эталонного ГТ без использования на стенде электрического и другого вида тормоза и измерения крутящего момента на входном и выходном валах ГТ, Сущность предложенного способа заключается в том, что; согласно изобретению, до включения привода затормаживают выходной вал ГТ, при установившейся постоянной частоте вращения входного вала растормаживают выходной вал и одновременно включают счетчики оборотов входного и выходного валов, в момент достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки фиксируют на счетчиках число оборотов входного и выходного валов, а число оборотов входного вала и отношение чисел оборотов выходного и входного валов сравнивают с расчетными показателями эталонного ГТ.

На фиг, 1 изображена схема стенда для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — типовая характеристика ГТ ГЧ-40070 трактора ДТ-175С в виде зависимостей

КПД (g ), коэффициента трансформации момента (К) и коэффициента момента на входном валу g) от передаточного отношения (1)

ГГ.

Предлагаемый способ осуществляют на стенде, схема которого приведена на фиг. 1. и содержащем приводной двигатель 1,.соединенный с помощью муфты 2 с входным валом испытываемого ГТ 3, выходной вал которого через муфту 4 соединен с валом 5, 2001319

М 2 Rп д Qt 2X nt

М2 n2 t» - ф % h1 t». (4) Мг Хп2 g М1Хп1 (5) или

М1

Й2 Й1 11

Мг мг=д Mi со, (2) ф «Znz — Xn>

К. (8) 55 установленным на подшипниковых опорах

6, 8. На валу 5 жестко закреплен маховик 7, оснащенный стоповым тормозом 9. Стенд оснащен счетчиками числа оборотов 10 и тахометрами частоты вращения 11 входного и выходного валов ГГ. Двигатель привода испытываемого ГТ жестко закреплен на основании 12.

Осуществление предлагаемого способа заключается в следующем.

Устанавливают на стенд испытываемый

ГТ и соединяют его с приводным двигателем и валом маховика.

Затормаживают маховик (т.е, выходной вал ГТ), включают приводной двигатель, устанавливают регулирующим устройством испытательную частоту вращения входного вала ГТ и осуществляют прокручивание входного вала до достижения температуры масла в ГГ нижнего предела температуры испытания.

Растормаживают входной вал и одновременно включают счотчики оборотов входного и выходного валов. Следят эа нарастанием частоты вращения выходного вала.

В момент достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки фиксируют по счетчикам число оборотбе входного и выходного валов, а число оборотов входного вала и отношение числа оборотов выходного вала к числу оборотов входного вала сравнивают с расчетными показателями эталонного ГТ.

Сущность предлагаемого способа обосновывается следующими выкладами.

3а время с момента расторможения до достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки условие баланса мощности е ГТ можно записать где Й вЂ” средняя величина мощности на входном валу эа время t», Nz — средняя величина мощности на выходном валу за время Ь; д — средняя величина КПД ГТ эа время тк.

Равенство (1) можно записать в виде где М> и М2 — средняя величина крутящего момента соответственно на входном и выходном валах за время т»; со и « — средняя величина угловой скорости соответственно входного и выходного валов за время t».

Заменив в выражении(2) и - gant u йф-2лщ, где ni и йя — средняя частота вращения соответственно входного и выходного аало ° эа время t», получим

10 или +2йг-ф Я1 п1. (3)

Умножив обе части равенства (2) на еремя 1», 13олучим

В равенстве (4) произведения средней

20 частоты вращения на время t» является суммарным числом оборотов Х и входного и выходного валов за время t» с момента расторможения до достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки.

Поэтому равенство(4) можно записать в аиде

Равенство (5) преобразуем в соотношение (6)

В эыражении P) отношение Mz к М> есть ничто иное как средняя величина коэффици45 ента трансформации момента К эа время t» с момента расторможения до достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки.

Тогда выражение (7) можно записать в

5р виде где g/К и Х п2/ 2Ъ1 характеризуют среднее передаточное отношение эа время „(т.». д1 К и! - пр/n ).

2001319 дэ пг (9) W2

А1=—

yl

N1= М1 (i)1 (13) (18) Таким образом, соотношение (8) отражает реальную взаимосвязь параметров характеристики ГТ и соответствует физической сущности рабочего процесса ГТ.

Для условия, что характеристики испытываемого ГТ не хуже характеристик эталонного ГТ, справедливо выражение где ф и K> — средн ие вел ичи н ы соответственно КПД и коэффициента трансформации момента эталонного ГТ, рассчитываемые путем интегрирования эависимостей g> - 11(пг) или у, = /1{ ) и Кэf2(nz) или Кэ = fz(l) см. фиг. 2, где I — передаточное отношение, т.е. i = пг/п1. Тогда

1к к

/ 1(1)д! / fz(I)di о — о фэ = и Кз = — — — —, гдето»

1к » — передаточное отношение в контрольных точках, например, = 0,5; 0,67; 0,875.

Таким образом, чтобы КПД и коэффициент трансформации момента испытываемого ГТ соответствовали норме, отношение числа оборотов выходного нала контрольной точки должно быть равно или более соотношения средних величине КПД и коэффициента трансформации момента рассчитанных по типовой характеристике эталонного ГТ.

Однако условие (9) для оценки необходимое, но не достаточное, т,к. при испытании необходимо еще оценить энергоемкость ГТ, которая характеризуется величиной М1 или коэффициента момента на входном валу в контрольной точке, Поэтому необходимо определить в соотношении (9) величину Тл, исходя из нормированных значений КПД и Mt эталонного ГТ.

Расчет проведен исходя из условия энергетического баланса при работе ГТ на стенде, схема которого представлена на фиг. 1.

Чтобы сообщить за время t» кинетическую энергию Wz вращающимся частям ГТ и стенда со стороны выходного вала необходимо совершить работу А, на приводном двигателе 1, Тогда энергетический баланс запишется в виде равенства

° А1 r =Wz, (10) где А1 — работа, совершенная на валу приводного двигателя за время t» с момента расторможения до достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки и приобретения вращающимися частями, приведенными к выходному валу, кинетической энергии В/г;

5 и — средняя величина КПД ГТ за время

t» (см.(1)), Wz — кинетическая энергия вращающихся частей (приведенных к выходному валу), соответствующая частоте вращения выходного вала в контрольной точке, Преобразуя (10), можно записать

С другой стороны работа выражается формулой

А) =- К) t», (12) где Й1 — средняя величина мощности на входном валу за нремя К, Учитывая, что и й)1== 2 лп1, (14) равенство (121 можно записать в виде

30 41=:2 11 n> t», (15) где обозначения М1, nt, Й1 — см, (2).

Заменив в выражении (15) произведение

35 п1с =Хп получим

А1=2лМ1Х п1, (16) где Х n> — суммарное число оборотов входного вала за время 1к с момента расторможения до достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки.

Величину кинетической энергии Wz рассчитывают по формуле;

1л/2 = — — 2 Мг, 1 2 (17)

2 где Х Iz — суммарный момент инерции вращающихся частей, приведенный к выходному валу;

Nz — угловая скорость выходного вала

50 в KoHTpoëüíÎÉ точке.

Момент инерции частей определяют расчетным и экспериментальным методами, Исходя из выражений (11), (16) и (17) можно записать

М

2 7Е IVI1 h (11 = "

2Ч

Преобразуя выражение (18). получим

2001319

10 э 45 62,8

2п> гоЗ (19)

41г Мт q

Среднюю величину момента на входном валу М1 определяют по типовой характеристике эталонного ГТ по формуле

Mi м1) п1 Da, (20) где Jut — средняя величина коэффициента крутящего момента на входном валу за время t» с момента расторможения до достижения частоты вращения выходного вала контрольной точки; у- обьемный вес рабочей жидкости ГТ; п — частота вращения входного вала;

D> — активный диаметр рабочих колес.

Средняя величина Ям17 определяется иэ типовой характеристики эталонного ГТ по зависимости 1у- foal) (см. фиг. 2).

Пример. Предлагаемый способ реализован на стенде (см. фиг. 1) испытанием

ГГ Г4-400-70 трактора ДТ-175С иа основе исходных данных (характеристики стенда, режимов испытания, параметров характеристики эталонного ГТ):

1) суммарный момент инерции вращающихся частей ГТ и стенда, п иведеиный к выходному валу, Х 1г - 45 кг.м (расчет);

2) испытательная частота вращения входного вала ГТ, п1- 1200 мин (ТУ

3) часто а вращения выходного вала в контрольной точке (I - 0,5), пг - 600 мин (ТУ);

4) средняя величина КПД эталонного ГТ эа время t», яу, - 0,516 (расчет);

5) средняя величина коэффициента трансформации момента эталоиного ГТ эа время ь», Ks - 2,168 (расчет);

6) минимально допустимая средняя величина крутящего момента на входном валу

Формула изобретения спОсОБ испытАния ГидРАВлическОЙ пеРедА. чИ, заключающийся в том, что включением привода испытательного стенда приводят во вращение и устанавливают требуемую постоянную частоту вращения входного вала, прокручивают передачу до достижения температурой масла нижнего предела температуры испытания и определяют диагностические параметры, отличающийся тем, что до включения привода затормаживают выходной вал. а при достижении ус-. тановивщейся постоянной частоты о ГТ за время,, 9 m„- 2759 кгс,м (расчет);

7) максимально допустимая средняя величина крутящего момента на входном валу

5 эталонного ГТ за время т», М1аа» 32,96 кгс. м (расчет).

Испытание серийного ГТ проводилось при температуре рабочего масла в поддоне в пределах 87-93 С.

10 При испытании в контрольной точке, соответствующей передаточному отношению

I - 0,5, т.е. пг 600 мин, показания счетчиков оборотов входного и выходного валов состааили соответственно Xn> - 936 оборо15 тов и ХА2-228 оборотов.

По формуле (19) проведен расчет минималько и максимально допустимых величине числа оборотов входного вала Znt для эталонного ГТ .

831 об.

45 62,8

4 3,14 27,59 0,516

992 об.

Таким обрезом, испытываемый ГТ по показателю М1 энергоемкости соответствует ТУ.

По формуле (9) проведена оценка ГТ на соответствие по показаниям КПД и коэффициента трансформации момента:

Ъ 0,516 Хщ «228 — — (2,168 2; гц 936

35 К, т.е. 0,238 < 0,243.

Таким образом, испытываемый ГТ и по показателям КПД и коэффициента трансформации момента ие хуже эталонного ГТ.

40 (56) Передачи гидродинамические. Методы стендовых испытаний. ГОСТ 17069-.71, М., Издательство стандартов, 1971. с. 3-5, 7, 45 вращения входного вала растормаживают выходной вал и одновременно включают счетчики абсолютного числа оборотов входного и выходного валов, а в момент достижения, частотой вра.ценил выходного вала контрольного значения фиксируют на счетчиках абсолютные числа оборотов входного и выходного залов, в качестве диагностических параметров сравнивают абсолютнсе число оборотов входно(о вэлэ и отношение абсолютных чисел оборотов вы.ходисго и входного валов с расчетными значениями для эталонной передачи.

2001319

5 б 7 8

Составитель Ф.Тавлыбаев

Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Редактор Н,Семенова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3122

Прои1лодсгвенно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул Г:ll 1: 101