Испытание гидродинамических передач

Приемо-сдаточным испытанием подвергают гидромуфты или гидротрансформаторы, выпускаемые заводом-изготовителем. При этом контролируют основные параметры внешней характеристики машины: коэффициент момента входного вала , коэффициент полезного действия , герметичность, прочность, способность поддерживать нагрузку на ведомом валу в заданных пределах и др. Приемо-сдаточные испытания проводятся заводом-изготовителем на испытательных стендах, снабженных необходимой контрольно-измерительной аппаратурой.

Государственные, межведомственные и ведомственные испытания проводятся при освоении производством новых типов гидромуфт или гидротрансформаторов, а также при изменении их конструкции, материалов или технологии изготовления. При этих испытаниях кроме перечисленных параметров контролируют долговечность. Число образцов гидромуфт или гидротрансформаторов каждого типоразмера, подвергаемых указанным испытаниям, устанавливают в зависимости от их годового выпуска. В соответствии с контролируемыми параметрами испытания могут проводиться на стендах, оборудованных специальными устройствами и контрольно-измерительной аппаратурой, а также в эксплуатационных условиях, на машинах (автомобилях, экскаваторах, кранах).

Периодически испытания проводят при налаженном серийном производстве не реже 1 раза в 3 месяца. При периодических испытаниях в порядке контроля фиксируют те же параметры и показатели гидромашин, что и при приемо-сдаточных испытаниях. Число образцов каждого типоразмера, подвергаемых периодическим испытаниям, устанавливают в зависимости от объема годового выпуска. Так, при годовом выпуске до 10 штук − один образец, от 10 до 50 − два образца, от 50 до 3000 − три образца, свыше 3000 − четыре образца.

Для примера приведем описание стенда и методики проведения приемо-сдаточных испытаний гидротрансформаторов строительных и дорожных машин. Стенд (рисунок 1) включает приводной двигатель и тормозное устройство.

Рисунок 1 Схема стенда для испытаний гидродинамических передач:

1 − бак; 2 − термометр; 3 − насос; 4 − фильтр; 5 − манометр; 6 − весы; 7 − счетчик импульсов; 8 − шкала тахометров; 9 − датчик тахометра; 10 − датчик импульс; 11 − балансирная машина; 12 − шарнирно-телескопическое соединение валов; 13 − редукционный клапан; 14 − испытуемая гидропередача; 15 − преобразователь постоянного тока; 16 − нагрузочное устройство; 17 − вентиль; 18 − откачивающий насос; 19 − теплообменник; 20 − предохранительный клапан.

В процессе испытаний контролируются коэффициент момента выходного вала и КПД .

Коэффициент

,

где − крутящий момент входного вала;

− плотность рабочей жидкости;

− частота вращения входного вала;

− активный диаметр передачи.

КПД гидротрансформатора

где и − соответственно крутящий момент и частота вращения выходного вала.

Таким образом, для проведения испытаний гидротрансформатора необходимо контролировать и поддерживать в требуемых пределах (90 ± 3 ºС) температуру рабочей жидкости. Стенд для приемо-сдаточных испытаний гидротрансформаторов должен иметь устройство, позволяющее замерить и , а также обеспечить и замерить требуемые значения и . При этом замерить можно непосредственно, когда в качестве приводного двигателя используются электро- или гидродвигатели, выполненные балансирными, статоры которых жестко связаны с весовым устройством, или косвенно через и :

,

где − крутящий момент на корпусе гидротрансформатора (момент на реакторе), выполненного балансирным и жестко связанным с весовым механизмом.

При замере косвенным путем в качестве приводного двигателя может быть использован двигатель внутреннего сгорания.

В некоторых случаях момент можно определить, замерив электрическими средствами мощность . При этом в качестве приводных двигателей должны использоваться электромашины переменного тока.

Испытание гидротрансформатора разрешается проводить при оборотах , отличающихся от паспортных данных не более чем на ±2%. Требуемое значение нагрузки достигается благодаря тормозу, который должен иметь устройство (например, весовое), обеспечивающее замер момента с требуемой точностью. В качестве тормоза могут поменяться механические тормоза, балансирные машины постоянного тока, индукторные и порошковые тормоза, асинхронные машины с контактными кольцами, гидрообъемные и гидродинамические тормоза. Тормоз должен быть надежен в работе, прост в управлении, устойчив в работе при длительной эксплуатации, должен иметь запас по тормозному моменту. Наиболее часто в качестве тормозов при подобных испытаниях применяют индукторные и гидравлические тормоза, дешевые в эксплуатации и надежные в работе.

Учитывая, что каждая машина подвергается приемо-сдаточным испытаниям, методика их должна быть тщательно отработана. Кроме того, она должна позволять без ущерба для качества контроля быстро и квалифицированно оценить качество выпускаемого изделия. Для этой цели конструкторы и технологи завода-изготовителя должны свести к минимуму расчетные операции при контроле продукции, предусмотреть графики и таблицы, позволяющие судить о годности изделия.

Рассмотрим методику приемо-сдаточных испытаний гидротрансформаторов строительных и дорожных машин. Каждый серийный гидротрансформатор целесообразно испытать на стенде в течение 60 мин, из них: 5 мин на промывку, 30мин на обкатку при максимальной нагрузке , остальное время на снятие внешней характеристики , , при и на проверку времени выключения.

При обкатке проверяют, есть ли утечки рабочей жидкости по стыкам и через уплотнение гидротрансформатора. При испытаниях температура жидкости и давление подпитки в требуемых пределах обеспечиваются с помощью систем питания и охлаждения гидротрансформатора, которые являются неотъемлемой частью испытательного стенда.

Для выполнения требований точности замеров шкалу весовых устройств следует тарировать не реже 1 раза в месяц, а правильность тарирования проверять перед началом каждой смены. Вся контрольно-измерительная аппаратура должна проверяться не реже 1 раза в месяц. После обкатки проверяют по секундомеру время выключения гидротрансформатора. Время отключения фиксируется по снижению частоты вращения выходного вала до =59..70 об/мин или по падению момента до 3-5 кгс*м.

Гидравлические передачи строительных и дорожных машин кроме тягового режима работают в режимах противовращения и обгонном. Гидропередачи автомобилей также часто работают в обгонном режиме. Поэтому приводной и тормозной агрегаты стенда должны обеспечить работу передачи на указанных режимах, для чего их целесообразно выполнить в виде двух электромашин постоянного тока в балансирном исполнении (например, типа МПД и др.). Внешнюю характеристику снимают при постоянных значениях , , изменяя нагрузку (). При этом характеристики следует снимать не менее двух раз каждую (для одних ) в сторону увеличения и уменьшения через интервал =0,1..0,2. Естественно, чем больше число точек получим, тем точнее будет построена внешняя характеристика. По полученным токам строят осредненные зависимости и и по ним вычисляют . По снятой внешней характеристике определяют параметры гидротрансформатора. Если внешняя характеристика снимается для тягового режима работы, то во избежание перегрева электромашины ведомого вала (или при наличии другого тормоза, например, гидравлического) можно определять, застопорив механически ведомы вал гидротрансформатора (или тормоза), по показаниям всего механизма, динамометра т т.д. При испытаниях на стенде контролируются также время выключения, работоспособность и герметичность гидротрансформатора. Перед испытаниями определяется масса и габаритные размеры изделия.

Крутящий момент холостого хода измеряют при заполненной гидродинамической передаче без нагрузки на выходном валу. Для гидромуфт без внешних опор крутящий момент измеряют при не заполненной муфте и заторможенном выходном валу. При этом подшипники и валы под уплотнениями должны быть смазаны. Для комплексных гидротрансформаторов должно определяться максимальное передаточное отношение (на режиме гидромуфты).

При снятии динамических характеристик передач с целью определения их фильтрующих и демпфирующих свойств используют стенд, схема которого показана на рисунке 2. Ведущая часть стенда оборудована специальным имитатором, дающим возможность приводить гидротрансформатор от «реального» двигателя, и генератором колебаний с требуемым диапазоном частот. Ведомая часть стенда снабжена тормозным устройством с имитатором нагрузки, генератором колебаний с требуемым диапазоном частот и сменными дисками для изменения моментов инерции ведомого звена стенда.

Все параметры , , , , , фиксируются специальными тензодатчиками и осциллографируются. Аппаратура должна позволять замерить мгновенные значения интересующих нас параметров на неустановившихся режимах работы. Результаты испытаний дают возможность оценить фильтрующие и демпфирующие свойства гидродинамической передачи, построить ее амплитудно-частотную характеристику. Ресурс гидродинамической передачи определяют на стенде или на машине в эксплуатационных условиях. При гидротрансформаторах большей мощности (более 70 л.с.) конструкция стенда с имитатором нагрузки получается громоздкой и очень дорогой. Но в этом случае можно уменьшить продолжительность испытаний за счет их интенсификации. О работоспособности и долговечности деталей гидродинамической передачи судят по интенсивности износа рабочих поверхностей. Наблюдаемые поверхности детали микрометрируют. Износ в процессе испытаний фиксируются через определенный интервал времени (например, через 500 ч работы).

Рисунок 2 Схема стенда для испытаний гидромуфт на переходных режимах.

1 − датчик тахометра, 2 − датчик импульсов; 3,5 − короткозамкнутые электродвигатели; 4 − муфта включения; 6 − клиноременная передача; 7 − индуктивный датчик; 8 − шарнирно-телескопическое соединение валов; 9 − испытуемая гидропередача; 10 − имитатор нагрузки; 11 − шестеренный привод датчиков; 12 − маховик с переменным моментом инерции; 13 − измеритель тахометра; 14 − счетчик импульсов; 15 − измеритель крутящего момента; 16 − осциллограф.

Более просто, но значительно дольше определять моторесурс гидромашин при испытаниях ее в эксплуатационных условиях, на машине. Испытания проводятся в течение требуемого срока (например, 5000 моточасов) и предусматривают периодическую разработку, например, через 1000 ч работы гидроагрегата для осмотра и микрометрирования наблюдаемых деталей (шлицев валов, деталей МСХ, уплотнений). При этом испытания как на стенде, так и в эксплуатационных условиях могут быть продолжены до полного выхода из строя отдельных деталей и всего гидротрансформатора или гидромуфты.