Проектирование системы управления гидравлическим приводом автогрейдера

Чертеж по СУГПМ_v13.cdw

Диагностика насоса Н1 и клапана
предохранительного КП
Прогреть масло до температуры +50
С работой гидроцилиндра.
Отключить привод насоса.
Разомкнуть напорную линию насоса (отсоед. БР1 и БР2).
В разъем установить гидротестер ГТ2 при помощи
На незадействованные при диагностике быстроразъемные
соединения надеть пылезащитные пробки.
Включить привод насоса Н1.
Довести обороты двигателя до 1200 обмин.
Открыть дроссель ДР2.
Расходомером РМ2 измерить максимальный расход в напорной линии.
Нагрузочным дросселем ДР2 довести давление в напорной
при необходимости откорректировать
частоту вращения вала дизеля.
Расходомером РМ2 измерить минимальный расход в напорной линии.
Повторить операции 9-12 еще 2 раза.
Корректируя обороты дизеля и нагрузку насоса дросселем
установить номинальное давление 25 МПа.
Расходомером РМ2 замерить номинальный расход в напорной линии.
Выключить привод насоса Н1.
Убрать пылезащитные пробки.
Отсоединить гидротестер ГТ2.
Восстановить напорную линию насоса (соед. БР1 и БР2).
Вычислить коэффициент подачи e=QmaxQmin по результатам
трех измерений. Cравнить его с эталонным и с единицей.
Сравнить полученный расход при номинальном давлении
с номинальным расходом
Вывод о состоянии насоса
и предохранительного клапана согласно алгоритму
в ответветвлении" в т. 2
Полностью выдвинуть шток Ц1
Закрыть дросель гидротестера
Установить дросселем давление
близкое к открытию КП1
в ответветвлении" в т. 1
близкое к открытию КП2
Перейти к диагностие
Установить гидротестер в
напорной линии Н2 в т.5
Регулируя дроссель зафиксир.
макс. и мин. расходы насоса
номинальное давление p=10МПа
Отключить Н1 от Н2 в
позиции с наим. расх.
напорной линии Н1 в т.3
номинальное давление p=20МПа
Отключить Ц1 от Р1 в
Алгоритм комплексной диагностики
привода подъема-опускания отвала
Проверить основные параметры
] системы при p=20МПа
max и min расходы насоса
номинальное давление
Проверить уровень масла
в позиции с наим. расх.
Проверить уплотнения
диагностировать на стенде
Технические характеристики гидротестера DHM 403
Диапазон измеряемого расхода
Погрешность измерения расхода
Диапазон измеряемого давления
Погрешность измерения давления
Диапазон измерения температуры РЖ
Дополнительно измеряемые значения
близкое к открытию КП
олностью выдвинуть шток
гидроцилиндра Ц и закрыть
дроссель гидротестера
ответвлении напорной линии
Проверить основные параметры системы
Скорость выдвижения и втягивания штока
время операции при давлении p=25 Мпа
СУГПМ.М511.22.00.00.02 КД
Привод подъема-опускания отвала
Карта диагностирования
Проверить уплотнение Н1
Проверить уплотнение Ц1
Проверить уплотнения Ц1

Чертеж 2 СУГПМ_v13.cdw

Подается напряжение U
На Y3 подается напряжение U
Нажатием К1 подаем U
На Y2 подается напряжение U
Нажатием К2 подаем U
На Y1 подается напряжение U
Аппарат теплообменный
Концевой выключатель ЦКЛГ.642251.005-04
Распределитель 2Р202И
СУГПМ.М511.22.00.00.00 С0
Привод подъема-опускания отвала
с системой управления
и алгоритмом её работы
На Y3 не подается напряжение

Чертеж 2 СУГПМ.dwg

Подается напряжение U
На Y3 подается напряжение U
Нажатием К1 подаем U
На Y2 подается напряжение U
Нажатием К2 подаем U
На Y1 подается напряжение U
Аппарат теплообменный
Концевой выключатель ЦКЛГ.642251.005-04
Распределитель 2Р202И
СУГПМ.М511.22.00.00.00 С0
Привод подъема-опускания отвала
с системой управления
и алгоритмом её работы
На Y3 не подается напряжение

Чертеж 2 СУГПМ.cdw

Подается напряжение U
На Y3 подается напряжение U
Нажатием К1 подаем U
На Y2 подается напряжение U
Нажатием К2 подаем U
На Y1 подается напряжение U
Аппарат теплообменный
Концевой выключатель ЦКЛГ.642251.005-04
Распределитель 2Р202И
СУГПМ.М511.22.00.00.00 С0
Привод подъема-опускания отвала
с системой управления
и алгоритмом её работы
На Y3 не подается напряжение

Чертеж по СУГПМ.cdw

Диагностика насоса Н1 и клапана
предохранительного КП
Прогреть масло до температуры +50
С работой гидроцилиндра.
Отключить привод насоса.
Разомкнуть напорную линию насоса (отсоед. БР1 и БР2).
В разъем установить гидротестер ГТ2 при помощи
На незадействованные при диагностике быстроразъемные
соединения надеть пылезащитные пробки.
Включить привод насоса Н1.
Довести обороты двигателя до 1200 обмин.
Открыть дроссель ДР2.
Расходомером РМ2 измерить максимальный расход в напорной линии.
Нагрузочным дросселем ДР2 довести давление в напорной
при необходимости откорректировать
частоту вращения вала дизеля.
Расходомером РМ2 измерить минимальный расход в напорной линии.
Повторить операции 9-12 еще 2 раза.
Корректируя обороты дизеля и нагрузку насоса дросселем
установить номинальное давление 25 МПа.
Расходомером РМ2 замерить номинальный расход в напорной линии.
Выключить привод насоса Н1.
Убрать пылезащитные пробки.
Отсоединить гидротестер ГТ2.
Восстановить напорную линию насоса (соед. БР1 и БР2).
Вычислить коэффициент подачи e=QmaxQmin по результатам
трех измерений. Cравнить его с эталонным и с единицей.
Сравнить полученный расход при номинальном давлении
с номинальным расходом
Вывод о состоянии насоса
и предохранительного клапана согласно алгоритму
в ответветвлении" в т. 2
Полностью выдвинуть шток Ц1
Закрыть дросель гидротестера
Установить дросселем давление
близкое к открытию КП1
в ответветвлении" в т. 1
близкое к открытию КП2
Перейти к диагностие
Установить гидротестер в
напорной линии Н2 в т.5
Регулируя дроссель зафиксир.
макс. и мин. расходы насоса
номинальное давление p=10МПа
Отключить Н1 от Н2 в
позиции с наим. расх.
напорной линии Н1 в т.3
номинальное давление p=20МПа
Отключить Ц1 от Р1 в
Алгоритм комплексной диагностики
привода подъема-опускания отвала
Проверить основные параметры
] системы при p=20МПа
max и min расходы насоса
номинальное давление
Проверить уровень масла
в позиции с наим. расх.
Проверить уплотнения
диагностировать на стенде
Технические характеристики гидротестера DHM 403
Диапазон измеряемого расхода
Погрешность измерения расхода
Диапазон измеряемого давления
Погрешность измерения давления
Диапазон измерения температуры РЖ
Дополнительно измеряемые значения
близкое к открытию КП
олностью выдвинуть шток
гидроцилиндра Ц и закрыть
дроссель гидротестера
ответвлении напорной линии
Проверить основные параметры системы
Скорость выдвижения и втягивания штока
время операции при давлении p=25 Мпа
СУГПМ.М511.22.00.00.02 КД
Привод подъема-опускания отвала
Карта диагностирования
Проверить уплотнение Н1
Проверить уплотнение Ц1
Проверить уплотнения Ц1

Чертеж по СУГПМ.dwg

Диагностика насоса Н1 и клапана
предохранительного КП
Прогреть масло до температуры +50
С работой гидроцилиндра.
Отключить привод насоса.
Разомкнуть напорную линию насоса (отсоед. БР1 и БР2).
В разъем установить гидротестер ГТ2 при помощи
На незадействованные при диагностике быстроразъемные
соединения надеть пылезащитные пробки.
Включить привод насоса Н1.
Довести обороты двигателя до 1200 обмин.
Открыть дроссель ДР2.
Расходомером РМ2 измерить максимальный расход в напорной линии.
Нагрузочным дросселем ДР2 довести давление в напорной
при необходимости откорректировать
частоту вращения вала дизеля.
Расходомером РМ2 измерить минимальный расход в напорной линии.
Повторить операции 9-12 еще 2 раза.
Корректируя обороты дизеля и нагрузку насоса дросселем
установить номинальное давление 25 МПа.
Расходомером РМ2 замерить номинальный расход в напорной линии.
Выключить привод насоса Н1.
Убрать пылезащитные пробки.
Отсоединить гидротестер ГТ2.
Восстановить напорную линию насоса (соед. БР1 и БР2).
Вычислить коэффициент подачи e=QmaxQmin по результатам
трех измерений. Cравнить его с эталонным и с единицей.
Сравнить полученный расход при номинальном давлении
с номинальным расходом
Вывод о состоянии насоса
и предохранительного клапана согласно алгоритму
в ответветвлении" в т. 2
Полностью выдвинуть шток Ц1
Закрыть дросель гидротестера
Установить дросселем давление
близкое к открытию КП1
в ответветвлении" в т. 1
близкое к открытию КП2
Перейти к диагностие
Установить гидротестер в
напорной линии Н2 в т.5
Регулируя дроссель зафиксир.
макс. и мин. расходы насоса
номинальное давление p=10МПа
Отключить Н1 от Н2 в
позиции с наим. расх.
напорной линии Н1 в т.3
номинальное давление p=20МПа
Отключить Ц1 от Р1 в
Алгоритм комплексной диагностики
привода подъема-опускания отвала
Проверить основные параметры
] системы при p=20МПа
max и min расходы насоса
номинальное давление
Проверить уровень масла
в позиции с наим. расх.
Проверить уплотнения
диагностировать на стенде
Технические характеристики гидротестера DHM 403
Диапазон измеряемого расхода
Погрешность измерения расхода
Диапазон измеряемого давления
Погрешность измерения давления
Диапазон измерения температуры РЖ
Дополнительно измеряемые значения
близкое к открытию КП
олностью выдвинуть шток
гидроцилиндра Ц и закрыть
дроссель гидротестера
ответвлении напорной линии
Проверить основные параметры системы
Скорость выдвижения и втягивания штока
время операции при давлении p=25 Мпа
СУГПМ.М511.22.00.00.02 КД
Привод подъема-опускания отвала
Карта диагностирования
Проверить уплотнение Н1
Проверить уплотнение Ц1
Проверить уплотнения Ц1

Гидроприводы машин на печать.docx

1 Описание устройства работы машины и рабочего органа
Карьерный автогрейдер Cat 24М — это самоходная землеройно-транспортная пневмоколесная машина предназначенная для обустройства подъездных дорог для движения карьерных самосвалов планирования и профилирования земляного полотна автомобильных дорог и аэродромов перемещения разравнивания и перемешивания грунтов и других дорожно-строительных материалов и для очистки дорожного полотна и аэродромов от снега льда и пр. Все рабочие операции автогрейдер осуществляет при продольных проходах машины с помощью основного рабочего оборудования — отвала или приспособлений: уширителем удлинителем откосником кюветоочистителем и навесного оборудования: бульдозерного отвала кирковщика снегоочистителя смесителя и пр.
Автогрейдер представляет собой самоходную машину на пневматических шинах. Основная рама автогрейдера опирается на переднюю ось и заднюю тележку. Двигатель с коробкой передач крепятся к раме и расположены в зоне задней тележки.
Основной рабочий орган автогрейдера — отвал закреплен на поворотном круге и установлен на тяговой раме. Тяговая рама крепится к основной раме передним концом с помощью шарового шарнира. Задняя часть тяговой рамы подвешена с помощью гидроцилиндров механизма управления отвалом.
Механизм управления обеспечивает подъем и опускание отвала в грунт наклон и боковое перемещение вынос за пределы основной рамы для срезания откосов и выемки кюветов а также полный поворот отвала в плане.
Кабина автогрейдера размещается над средней осью. Это обеспечивает хороший обзор рабочей зоны отвала автогрейдера. Кроме того близкое расположение кабины к коробке передач и двигателю позволяет упростить механизмы управления машиной.
В передней части автогрейдера размещается дополнительное рабочее оборудование которое может быть сменным.
Передние колеса автогрейдеров управляемые и обеспечивают боковой наклон в вертикальной плоскости. Такая установка колес увеличивает устойчивость автогрейдера при работе на уклонах вырезании кюветов и др.
Колеса задней тележки имеют балансирную подвеску и могут качаться в продольной плоскости относительно оси. Такая подвеска не позволяет колесам отрываться от опорной поверхности при переездах по неровностям. При такой компоновке автогрейдера которая показана на рисунке 1 равномерно распределяется масса машины по трем колесным осям.
- кабина 2 — механизм управления отвалом 3 - тяговая рама 4 - дополнительное оборудование 5 - передняя ось 6 - шаровой шарнир 7 - основная рама 8 - отвал 9 - задняя тележка 10 - коробка передач 11 -ось качения 12 - двигатель 13 - колесо 14 - рыхлитель.
Рисунок 1 – Автогрейдер М24 Cat.
3 Технология работы машины
Автогрейдеры благодаря трехосной компоновке с отвалом размещенным в базе между передними и задними колесами а также балансирной подвеске обеспечивают более высокую точность планировочных работ по сравнению с другими машинами например двухосными бульдозерами и скреперами. Отвал автогрейдера при проезде на вершину срезает грунт выступа. При этом отвал находится на линии колес и заглублять его не требуется. При переезде впадины отвал не режет грунт а срезанный на выступе грунт ссыпается во впадину. Таким образом значительно упрощается управление автогрейдером при выполнении планировочных работ. Благодаря большой колесной базе и балансирной подвеске задних колес неровности поверхности при планировании автогрейдером сказываются незначительно. Это объясняется тем что отвал находящийся в базе машины например при подъеме одного из колес на неровность опорной поверхности поднимется не больше чем на половину высоты этой неровности. Схема технологии работы приведена на рисунке 2.
а — при планировании поверхности; б — при преодолении неровностей
Рисунок 2 - Схема технологии работы автогрейдера.
Разработка комбинированной объединенной схемы привода подъема-опускания отвала с системой управления и описанием к схеме
Разработка структурной схемы гидропривода механизма подъема-опускания отвала выполнена опираясь на уже применяющуюся в машине.
Схема гидропривода механизма подъема-опускания отвала приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема гидропривода механизма подъема-опускания отвала.
1 Описание гидравлической схемы привода механизма подъема-опускания отвала
Схема гидрообъёмной передачи разомкнутая. Гидробак открытый. Работы производятся в температурном диапазоне воздуха от -30ºС до +35ºС. Рабочий орган при работе совершает перемещения в вертикальной плоскости. Операция подъема-опускания осуществляется гидроцилиндром Ц1.
Привод гидроцилиндра Ц1 подъема-опускания отвала осуществляется давлением масла от регулируемого гидронасоса Н1.
Для достижения быстроты срабатывания в гидросистеме используется распределитель с закрытым центром Р3 и гидроаккумулятор.
Использовано 2 регулируемых насоса: Н1 – основной насос и Н2 – насос сервоуправления.
Распределитель Р3 трехпозиционный четырехлинейный с гидро-электрическим управлением. Распределители Р4 Р5 двухпозиционные трехлинейные с электроуправлением от кнопок К1 и К2. Распределитель Р1 двухпозиционный четырехлинейный включен в систему автоматического регулирования расхода Н1. Распределитель Р2 двухпозиционный однолинейный с электроуправлением от РД1.
В напорной и сервомагистрали используются гидроаккумуляторы Г1 и Г2 которые накапливают рабочую жидкость и компенсируют потерю давления в случае аварии.
Крайние положения гидроцилиндра Ц1 ограничены концевыми выключателями КВ1 и КВ2 которые размыкают электрическую цепь управления гидроцилиндром Ц1.
Для защиты гидропередачи от активных и инерционных перегрузок введены клапаны первичной защиты КП1 и КП2 которые представляют собой управляемые предохранительные клапаны непрямого действия.
Для опускания отвала необходимо нажатием на кнопку К1 подать электрический сигнал на обмотку электромагнита распределителя Р5. Распределитель Р5 будет переведен в верхнюю рабочую позицию рабочая жидкость от насоса Н2 пройдя через него подойдет к распределителю Р3 и переключит его в правую рабочую позицию. Рабочая жидкость от насоса Н1 через Р3 будет идти в поршневую полость гидроцилиндра Ц1 шток цилиндра будет выдвигаться осуществляя опускание отвала. Операция прекратится в момент срабатывания концевого выключателя КВ1 в результате чего подача электрического сигнала на обмотку электромагнита Р5 будет прекращена. При отпускании кнопки распределитель Р5 будет переведен в нейтральную позицию автоматически.
Для охлаждения и поддержания оптимальной температуры предусмотрен теплообменный аппарат АТ. При повышении температуры масла выше максимально допустимого значения реле температуры РТ подаёт сигнал на распределитель Р6 который направляет весь поток масла через теплообменный аппарат АТ. Для очистки масла в сливной линии установлен фильтр Ф1. При предельном засорении фильтра в сливной линии повысится давление реле давления РД2 отправит сигнал на установленный в нём распределитель Р7 и масло пойдёт по трубопроводам без очистки.
2 Разработка системы управления приводом подъема-опускания отвала
Для автоматизации управления приводом механизма подъема-опускания отвала и его защиты от перегрева рабочей жидкости повышения давления в напорной и сливной линиях в гидропередачу была введена электронная система управления.
Разработка системы управления подъема-опускания отвала выполнена в 4 этапа:
Определение условий работы системы управления подъемом-опускания отвала;
Определение необходимых устройств – предохранительных клапанов реле давления и температуры распределителей и поиск путей соблюдения условий необходимых для нормальной работы системы управления подъема-опускания отвала;
Составление блок – схемы работы СУ привода подъема-опускания отвала;
Выбор элементов СУ привода подъема-опускания отвала.
2.1 Условия работы СУ привода подъема-опускания отвала
При разработке СУ приводом подъема-опускания отвала необходимо обеспечить:
- запас давления на случай неисправности системы чтобы можно было осуществить подъем отвала;
- контроль конечных положений отвала – при подъеме и опускании;
- требуемый расход гидронасоса Н1;
- невозможность одновременного включения распределителей Р4 и Р5;
- защиту гидропривода от перегрузок.
Рисунок 4 – циклограмма работы гидроцилиндра подъема-опускания отвала.
2.2 Описание работы СУ привода подъема-опускания отвала
СУ представляет собой набор датчиков: реле давления РД1 РД2 реле температуры РТ1 концевые выключатели КВ1 КВ2 и релейно-контактного блока который обеспечивает передачу сигналов от оператора на органы управления и от датчиков на распределители с электрическим управлением.
Контроль конечных положений обеспечиваются установкой на гидроцилиндр концевых выключателей КВ1 КВ2. СУ спроектирована таким образом что оператор не может воздействовать на гидроцилиндр в том же направлении при достижении им конечного положения что защищает гидроцилиндр и всю гидросистему от перегрузок.
Поддержание требуемой частоты вращения Н1 обеспечивается управляющим контуром состоящим из реле давления РД2 распределителя Р2 гидроаккумулятора АК2 сервонасоса Н2. Измерение давления выполняет реле давления РД2. При достижении предельного значения давления электрический сигнал передается с РД2 на соленоид распределителя Р2 по электрической цепи.
Защита РО при взаимодействии с непреодолимым препятствием обеспечено установкой предохранительных клапанов КП1 и КП2 в линиях питания Ц1. При встрече с препятствием давление в соответствующей полости Ц1 растет растет давление и в питающей линии где срабатывают предохранительные клапаны КП1 КП2 и сбрасывают давление. То же происходит при попытке заглубления РО в слишком твердый грунт.
Система имеет два гидроаккумулятора АК1 и АК 2 которые имеют запас давления на случай неисправности системы. АК1 служит для перевода рабочего распределителя в позицию необходимую для подъема отвала АК2 непосредственно для втягивания штока Ц1.
В сервомагистрали предусмотрен предохранительный клапан для сброса давления так же Н2 является саморегулируемым по давлению на выходе. При достижении необходимого давления в сервомагистрали он останавливается.
Структурная схема ГП приведена на чертеже СУГПМ.М511.22.00.00.00.
2.3 Разработка и описание блок – схемы работы СУ привада подъема-опускания отвала
Блок-схема представляет собой алгоритм работы системы управления подъема-опускания отвала представленный в виде блоков-условий блоков-действий блоков-элементов и связывающих их сигналов изображенных в виде стрелок.
Впоследствии данный алгоритм будет применен при программировании ПЛК (программируемый логический контролер) программистом.
Управление Ц1 осуществляется с панели управления – управляющие сигналы в виде напряжений подаются на соленоиды распределителей Р4 и Р5.
Включение каждого распределителя ограничено блоками-условиями так что оно не произойдет если поступает запрещающий сигнал с концевых выключателей. Алгоритм позволяет выдвигать и задвигать Ц1 в любом положении между концевыми выключателями.
Оператор нажимает кнопку К1 и посылает электрический сигнал в виде напряжения по электрической цепи на соленоид распределителя Р5.
Распределитель Р5 перемещается в верхнюю рабочую позицию. Давлением от Н2 через Р5 распределитель Р3 будет переведен в правую рабочую позицию. Происходит выдвижение штока гидроцилиндра Ц1.
При полном выдвижении происходит замыкание контактов конечного выключателя КВ1 электрическая цепь размыкается напряжение снимается с соленоида распределителя Р5 выдвижение прекращается.
Выдвижение (частичное)
Оператор нажимает кнопку К1 и посылает электрический сигнал в виде тока по электрической цепи на соленоид распределителя Р5.
Оператор отпускает кнопку К1. Электрическая цепь размыкается напряжение снимается с соленоида распределителя Р5 выдвижение штока прекращается не достигая конечного положения.
Оператор нажимает кнопку К2 и посылает сигнал в виде напряжения по электрической цепи на соленоид распределителя Р4.
Распределитель Р4 перемещается в верхнюю рабочую позицию. Давлением от Н2 через Р4 распределитель Р3 будет переведен в левую рабочую позицию. Происходит втягивание штока гидроцилиндра Ц1.
При полном втягивании происходит замыкание контактов конечного выключателя КВ2 напряжение снимается с соленоида распределителя Р4 втягивание штока прекращается.
Втягивание (частичное)
Оператор отпускает кнопку К2. Электрическая цепь размыкается напряжение снимается с соленоида распределителя Р4 выдвижение штока прекращается не достигая конечного положения.
Определение основных параметров и выбор основных элементов подъема-опускания отвала
1 Расчет мощностей и рабочих давлений гидравлической системы
Принятые с прототипа автогрейдера М24 исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные параметры для расчета гидропередачи
Скорость выдвижениявтягивания Ц1 VЦ1 мс
Сопротивление выдвижению Ц1 Fвыдв кН
Требуемая мощность привода подъема-опускания отвала РЦ1 Вт [10]:
Номинальное давление пропорционально мощности привода:
Принято номинальное давление из стандартного ряда [3]: pном1 = 25 МПа для напорной магистрали. Для сервомагистрали принято давление и Pном2 = 10 МПа.
Необходимая мощность на валу насоса Н1:
где - полный КПД насоса (); - КПД учитывающий потери мощности на пути от насоса до гидроцилиндра и от гидроцилиндра до бака ().
По мощности и давлению выбран Н1 регулируемый нереверсивный аксиально-поршневой гидронасос 313.3.107 где 313 – серия; 3 – исполнение конические подшипники узла вала стальной блок цилиндров; 107 – рабочий объем 107 см3об. [4].
Таблица 2 – Характеристики насосов
Наименование параметра
Частота вращения при qном обмин:
Давление на выходе МПа:
Давление начала регулирования МПа
Расход номинальный лмин
Мощность на валу номинальная кВт
Необходимая частота вращения вала насоса nн насоса связана с необходимой мощностью Рпн соотношением:
Рпнн = рномQн = рномqнnнно (3.5)
где рном – номинальное давление; Qн – производительность насоса; qн - рабочий объем насоса; но – объемный КПД насоса.
Тогда производительность насоса будет равна:
Частота вращения вала гидронасоса Н1 определяется рабочим объемом гидронасоса который изменяется системой автоматического регулирования подачи. Рабочий объем меняется в зависимости от изменения угла наклона диска насоса относительно оси приводимого вала. В исходном состоянии рабочий объем (производительность) гидронасосов максимальная.
Схема регулятора гидронасоса 313.3.107 приведена на рисунке 5.
А-линия нагнетания; S-линия всасывания; R-отверстие для выпуска воздуха; Z-винт настройки давления начала регулирования насоса.
Рисунок 5 – принципиальная схема регулятора гидронасоса
Насос 313.3.107 предназначен для обеспечения постоянного давления в гидросистеме посредством регулирования подачи.
На рисунке 6 приведены зависимости крутящего момента потребляемой мощности и подачи от изменения давления насоса.
Рисунок 6 – график зависимости крутящего момента потребляемой мощности и подачи от изменения давления.
Пока давление в гидросистеме не превышает давление начала регулирования Рн насос находится на максимальном рабочем объеме Vmах и обеспечивает максимальную подачу Qmах (точка 1).
При увеличении рабочего давления Р начиная с давления начала регулирования Рн (точка 1) рабочий объем V насоса начинает плавно автоматически уменьшаться. Достигнув минимального рабочего объема Vmin при конечном давлении Рк Рн +1 МПа насос подает минимальный поток необходимый для компенсирования утечек обеспечивая минимальную потребляемую мощность Nпmin (точка 2).
Внешние регулировки и ограничения насоса:
- максимальная и минимальная подача насоса может быть отрегулирована изменением рабочего объема насоса регулировочными винтами ограничения;
- поддерживаемое давление и максимальная потребляемая мощность при необходимости могут быть отрегулированы винтом Z;
- постоянство давления в гидросистеме обеспечивается насосом только в зоне регулирования поэтому минимальный рабочий объем Vm
- при длительной эксплуатации насоса на нулевой подаче Qmin= 0 (более 50% рабочего цикла) на давлениях Р >15 МПа для охлаждения деталей качающего узла необходима дополнительная прокачка рабочей жидкости потоком Q=8..10% Qmax через отверстие R насоса.
4 Выбор распределителей
Гидропривод подъема-опускания отвала имеет 5 распределителей в напорной и сервомагистрали а также 2 распределителя в сливной линии.
Главный распределитель Р3 в приводе подъема-опускания отвала трехпозиционный четырехлинейный с закрытым центром и гидравлическим управлением. Давление в напорном трубопроводе р = 25 МПа расход Q = 193 лмин.
Принят распределитель 2Р202И [5] где 2 – номер конструкции; Р – гидрораспределитель золотниковый; 20 – условный проход Ду=20 мм; И – вид управления гидравлическое.
Характеристики распределителя 2Р202И приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Характеристики распределителя
Модель распределителя
Расход рабочей жидкости лмин
Номинальное давление в напорной линии МПа
Сервораспределители Р4 и Р5 привода Р1 двухпозиционные трехлинейные с электрическим управлением. Давление в трубопроводе сервоуправления р = 10 МПа.
Приняты два распределителя 1РЕ10 где 1 – номер конструкции фланцевое соединение управляющего органа; Р – гидрораспределитель золотниковый; E – вид управления электромагнитное; 10 – условный проход Ду=10 мм. [5]. Характеристики распределителя приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Характеристики распределителя
Напряжение на электромагните В
Распределитель Р1 автоматического регулирования рабочего объема Н1 двухпозиционный четырехлинейный с электрическим управлением. Давление в напорном трубопроводе р = 10 МПа.
Принят распределитель 1РЕ6 где 1 – номер конструкции фланцевое соединение управляющего органа; Р – гидрораспределитель золотниковый; E – вид управления электромагнитное; 6 – условный проход Ду=6 мм. [5]. Характеристики распределителя приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Характеристики распределителя
Распределитель Р2 автоматического сброса давления перед насосом Н1 двухпозиционный двухлинейный с электрическим управлением. Давление в напорном трубопроводе р = 20 МПа расход Q = 178 лмин.
Таблица 6 – Характеристики распределителя
Распределители Р6 и Р7 сливной линии приняты такие же как и распределители Р4 и Р5 в линии сервоуправления т.к. имеют одинаковую схему и параметры работы.
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И ПОДБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУ
Выбору подлежат: концевые выключатели КВ1 и КВ2 реле давления РД1 и РД2 реле температуры РТ1 и релейно-контактный блок управления.
Электромагниты управления распределителями поставляются в комплекте с гидроаппаратурой. На всех гидроаппаратах установлены электромагниты постоянного тока с номинальным напряжением 24 В.
1 Разработка электронного блока управления
Основным элементом системы управления сравнивающим обрабатывающим усиливающим преобразовывающем и управляющим сигналами является релейно-контактный блок управления.
Рисунок 7. – Электрическая схема релейно-контактного блока управления.
Основные элементы релейно-контактного блока управления: РД1 РД2 РТ1 – замыкатели соответствующих элементов реле давления и температуры; КВ1 КВ2 – размыкатели концевых выключателей К1 К2 – кнопки; Р1Р2Р4-Р7 - обмотки электромагнитов электроуправления соответствующих распределителей. При начале работы ток во всех цепях отсутствует.
Когда в напорной линии давление рабочей жидкости достигает давления настройки реле давления РД1 оно замыкает две цепи. По замкнутым цепям сигнал подается на распределители Р1 и Р2. Распределитель Р1 перемещается в рабочую позицию и давлением меняет расход гидронасоса Н1. В это же время распределитель Р2 перемещаясь в рабочее положение разгружает напорную линию перед насосом Н1.
Когда рабочая жидкость в сливной линии достигает температуры настройки реле температуры РТ1 оно замыкает цепь и тем самым подает напряжение на распределитель Р6. Распределитель Р6 перемещается в рабочую позицию и направляет поток масла через теплообменный аппарат АТ.
Когда в сливной линии давление рабочей жидкости достигает давления настройки реле давления РД2 оно замыкает цепь и подает напряжение на распределитель Р7. Распределитель Р7 направляет поток масла в обход фильтра напрямую в бак. Повышенное давление свидетельствует о том что фильтр Ф засорен.
При нажатии кнопки К1 (К2) замыкается соответствующий контакт К1 (К2) цепи и напряжение подается распределителю сервоуправления Р4 (Р5). Распределитель Р4 (Р5) направляет поток масла к линиям управления распределителем Р3 и переводит его в рабочее положение. В случае если шток гидроцилиндра Ц1 в одном из конечных положений концевой выключатель КВ1 (КВ2) размыкает электрическую цепь управления. В этот момент воздействие машиниста на кнопку разомкнутой цепи не приводит к перемещению золотников распределителей Р3 Р4 и Р5.
2 Выбор концевых выключателей
Концевые выключатели выбраны по назначению: линейное перемещение две позиции переключения.
Выбран конечный выключатель двухпозиционный одноканальный линейного перемещения ЦКЛГ.642251.005-03 (КВ-02) [7]. Технические характеристики концевого выключателя приведены в таблице 7.
Таблица 7 – Технические характеристики ЦКЛГ.642251.005-04 (КВ-02).
Максимальная коммутируемая мощность Вт
Диапазон коммутируемых токов А
Диапазон коммутируемых напряжений В
Частота коммутируемого сигнала кГц
Дополнительный ход мм
Вариация точки срабатывания мм
Принцип действия выключателя КВ-02 заключается во взаимодействии магнитного поля постоянного магнита связанного с линейным перемещением контролируемого объекта и магнитоуправляемых контактов.
Выключатель состоит из корпуса внутри которого закреплена печатная плата. На плате установлены два магнитоуправляемых контакта коммутирующие электрические цепи и клемная колодка. Шток взаимодействует с приводом исполнительного механизма и обеспечивает возвратно - поступательное перемещение магнита и замыкание – размыкание контактов.
Связь КВ со штоком ГЦ возможна через нажимной ролик либо напрямую. На рисунке 8 приведена схема аппарата и пример его монтажа с роликом.
Рисунок 8 – Выключатель конечный КВ – 02 с нажимным роликом.
3 Выбор реле давления и температуры
Параметры для выбора реле давления: тип (электронный) наличие управляющего аналогового сигнала и контролируемое давление (более 25 МПа для напорной линии и не более 5МПа для сливной).
Принято реле давления РД1 марки 4РД [8]. Технические характеристики приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Технические характеристики реле давления.
Контролируемое давление МПа:
Зона нечувствительности МПа не более
Температура масла для правильной работы С
Исполнение по присоединению
Принято реле давления РД2 марки 1РД [8]. Технические характеристики приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Технические характеристики реле давления.
Параметры для выбора реле температуры: тип (электронный) наличие управляющего аналогового сигнала и контролируемое давление (до 15МПа).
Принято реле температуры РТ1 марки РТ2К-9 [9]. Технические характеристики приведены в таблице 10.
Таблица 10 – Технические характеристики реле температуры РТ1.
Диапазон регулирования температуры °С
Характер работы выходного контакта
Размыкание повышении температуры
Разработка алгоритма комплексной диагностики привода РО машины и технологической карты диагностирования
1 Выбор метода комплексной диагностики
Принята методика диагностирования привода статопараметрическим методом. Выбранная методика включает в себя диагностирование в режиме холостого хода и диагностирование отдельных РО в рабочем режиме.
Алгоритм комплексной диагностики приведен на технологической карте диагностирования СУПМ.М511.22.01.00.00.
Подключение гидротестера осуществляется через быстроразъемные соединения.
Принято несколько последовательных типовых операций диагностирования гидропередачи:
Испытание гидросистемы в рабочем режиме в целом путем установки гидротестера «в ответвлении».
Испытание насосов Н1 и Н2 в режиме холостого хода путем установки гидротестера в напорной линии насосов.
Испытание распределителей Р1-Р7 и гидроцилиндра Ц1 в рабочем режиме путем установки гидротестера «в ответвлении».
Испытание предохранительных клапанов осуществляется на всех этапах диагностики.
2 Диагностика всей ГП
Испытание проводится в рабочем режиме для напорного и управляющего контура. Подается напряжение на соленоиды распределителей Р4 или Р5. Шток цилиндра Ц1 находится в среднем положении.
Нагрузка задается гидротестером и контролируется по манометру машины или по манометру гидротестера. Характер нагружения - статический. Если показания гидротестера менее минимально допустимых то необходимо перейти к поэлементной диагностике.
Испытание проводится постепенным закрытием дросселя гидротестера тем самым контролируя давление и расход масла до открытия КП при котором расход на расходомере гидротестера станет равен нулю. Давление в этой точке сравнивается с давлением настройки клапана.
Расход измеряемый расходомером гидротестера равен разнице теоретического расхода насоса и утечек основных гидроаппаратов. Если эта разница меньше номинальной то необходимо перейти к поэлементной диагностике.
Также необходимо осуществлять непрерывный контроль за расходом и давлением в системе и анализировать ее работу. Это помогает предотвращать аварийные отказы:
- резкое снижение производительности насоса в течение короткого интервала времени говорит о ненормальных условиях эксплуатации - отсутствии масла в баке чрезмерной загрязненности перекосе валов насосной станции;
- запаздывание срабатывания клапана при резких колебаниях давления в системе свидетельствует о неисправности клапана.
Схема установки гидротестера приведена на рисунке 9. Алгоритм диагностики приведен на рисунке 10.
Рисунок 9 – Схема установки гидротестера при диагностике всей гидропередачи.
Рисунок 10 – Алгоритм диагностики гидропередачи подъема-опускания отвала.
3 Диагностика насоса
Испытание проводится в режиме холостого хода для каждого насоса. Напряжение на соленоидах распределителя отсутствует. ГТ установлен в напорной линии насоса перед КП. Оценка технического состояния насоса осуществляется сравнением отношения максимального расхода к минимальному (коэффициента подачи) с эталонным значением.
Порядок диагностики:
- Открыть дроссель гидротестера. Определить максимальных расход насоса при минимальном давлении (без нагрузки).
- Закрыть дроссель для увеличения давления до максимального и определить снижение расхода.
- Сравнить расход насоса при номинальном давлении (устанавливается дросселем) с паспортным.
Уменьшение расхода при увеличении давления определяет техническое состояние насоса.
Если насос имеет одинаково малый расход при любом давлении то неисправность находится во всасывающей линии.
Схема установки гидротестера для Н1 приведена на рисунке 11. Алгоритм диагностики приведен на рисунке 12.
Рисунок 11 – Схема установки гидротестера при диагностировании насоса.
Рисунок 12 – Алгоритм диагностики насоса.
4 Диагностика Ц1 и Р1
Испытание Ц1 осуществляется в рабочем режиме. Производится переключение Р2 или Р3 в рабочие позиции и втягиваниевыдвижение штока цилиндра на полный ход.
При диагностировании в рабочем режиме следует учитывать что по причине преодоления переменных нагрузок расходные характеристики клапанов регуляторов потока значительно отличаются от характеристик получаемых при статическом нагружении.
Гидротестер размещается по схеме «в ответвлении». Испытание производится в последовательности:
Перевести Р1 в рабочую позицию переводом Р2 и Р3 в рабочую. Шток Ц1 переместить на полный ход.
Закрывать дроссель гидротестера увеличивая тем самым давление в системе.
Зафиксировать давление и расход на гидротестере не менее чем в 3-4 точках до открытия КП.
Если все секции Р в хорошем тех. состоянии то результаты совпадают с аналогичными полученными при испытании насоса.
Если замечено уменьшение расхода то присутствуют повышенные утечки в распределителе или цилиндре.
Если снижение расхода одинаково для всех рабочих позиций всех распределителей то неисправен либо неправильно настроен КП.
Отсоединить от распределителя рабочую линию идущую к Ц1 и заглушить.
Переключить распределитель в позицию при которой расход на расходомере был минимален.
Закрывать дроссель и зафиксировать давление и расход в 3-4 точках.
Если замечено такое же снижение расхода как и при одновременном испытании Ц1 и Р1 тогда неисправность в Р1.
Если расход не выше и сопоставим при испытаниях с другой рабочей позицией то уплотнения Ц1 изношены.
Схема установки гидротестера приведена на рисунке 13. Алгоритм диагностики приведен на рисунке 14.
Рисунок 13 – Схема установки гидротестера при диагностировании гидроцилиндра и распределителя.
Рисунок 14 – Алгоритм диагностики гидроцилиндра и распределителя.
5 Выбор средств диагностики и метрологическое обоснование точности диагностирования
Гидротестер выбран по измеряемому давлению (от 10 до 25 МПа) расходу (193 лмин) и необходимой точности измерения.
Необходимая точность измерения расхода определена как отношение максимальных утечек (принято в распределителе к расходу в этой линии.
Необходимая точность определения утечек не может быть обеспечена стандартными гидротестерами поэтому эта операция выполняется специализированными средствами.
Для остальных операций по заданным параметрам выбран гидротестер DHM403 [11]. Технические характеристики гидротестера приведены в таблице 11. На рисунке 15 изображена схема гидротестера.
Таблица 11 – Технические характеристики гидротестера DHM403
Диапазон расхода лмин
Погрешность измерения расхода % от диапазона
Диапазон давления МПа
Погрешность измерения давления % от диапазона
Диапазон измерения температуры РЖ ºС
Дополнительно вычисляемые значения
Мощность и объемный КПД
Рисунок 15 – Схема гидротестера DHM403.

!СГУПМ.Титульник.docx

Сибирский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Подъемно-транспортные путевые строительные и дорожные машины»
Проектирование системы управления гидравлическим приводом автогрейдера
Курсовой проект по дисциплине «Системы управления гидравлическими приводами машин»
Пояснительная записка
СУГПМ.М511.22.00.00.00 ПЗ
(дата сдачи на проверку) (дата проверки)
(запись о допуске к защите) (оценка подписи преподавателей)