RU2286545C2

RU2286545C2 - Device for measuring working liquid flow in hydro-volumetric drives of machines

Info

Publication number: RU2286545C2
Application number: RU2004119573/28A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Иванович Черноиванов (RU); Вячеслав Иванович Черноиванов; Анатолий Васильевич Колчин (RU); Анатолий Васильевич Колчин; Борис Шамилович Каргиев (RU); Борис Шамилович Каргиев; нов Георгий Геннадьевич Емель (RU); Георгий Геннадьевич Емельянов; Алексей Алексеевич Данков (RU); Алексей Алексеевич Данков; Андрей Николаевич Михин (RU); Андрей Николаевич Михин
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-10-27
Also published as: RU2004119573A

Abstract

FIELD: technology for determining technical state of hydro-volumetric drives on basis of volumetric flow of working liquid.

SUBSTANCE: device has body with forcing hollow, wherein working liquid pressure meter is positioned, and with draining hollow. In the body, adjustable throttle is mounted in form of two circular washers, mated with each other by their end apertures. Each washer is made with through slit-shaped apertures. Device for adjusting throttle is made in form of handle, jointly connected to rotary washer, positioned on the side of forcing hollow of body and pressed to immoveable washer by means of spring. Indicator of working liquid flow is made in form of scale positioned on body and a pointer, mounted on the handle.

EFFECT: increased measuring precision due to excluding liquid leaks with simultaneously expanded spectrum of measurements; simplified construction.

4 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности к технике контроля гидрообъемных приводов по объемному расходу рабочей жидкости, и может быть использовано для определения технического состояния гидрообъемных приводов при их техническом обслуживании.The present invention relates to the field of engineering, in particular to a technique for controlling hydrostatic drives by volumetric flow rate of a working fluid, and can be used to determine the technical condition of hydrostatic drives during their maintenance.

Величина объемного расхода рабочей жидкости является одним из важных параметров, характеризующих техническое состояние машин, на которые устанавливаются гидрообъемные приводы. Выход указанного контролируемого параметра за пределы допустимого значения приводит к ухудшению выполняемых гидрообъемным приводом функций - уменьшению скорости выполняемых операций; падению давления в гидролинии для нагнетания рабочей жидкости; повышению скорости изнашивания сборочных единиц гидрообъемного привода и т.д. Поэтому определение технического состояния гидрообъемных приводов по объемному расходу и давлению рабочей жидкости, развиваемому в полости нагнетания, крайне важно как в условиях эксплуатации, так и после ремонта при выходном контроле до установки гидрообъемного привода на машину.The volumetric flow rate of the working fluid is one of the important parameters characterizing the technical condition of the machines on which hydrostatic drives are installed. The output of the specified controlled parameter beyond the permissible value leads to a deterioration in the functions performed by the hydrostatic drive - a decrease in the speed of operations; pressure drop in the hydraulic line to pump the working fluid; increase the wear rate of assembly units of a hydrostatic drive, etc. Therefore, the determination of the technical condition of hydrovolume drives by the volumetric flow rate and pressure of the working fluid developed in the discharge cavity is extremely important both in operating conditions and after repair during the final inspection before installing the hydrovolume drive on the machine.

Известно устройство для определения расхода рабочей жидкости в гидрообъемных приводах машин, содержащее выполненный с нагнетательной и сливной полостями корпус, по меньшей мере часть внутренней стенки которого выполнена цилиндрической, расположенный в корпусе дроссель, средство регулирования дросселя, измеритель давления рабочей жидкости в нагнетательной полости и индикатор расхода рабочей жидкости (см. Прибор для определения технического состояния гидросистем тракторов и комбайнов КИ-1097-1-ГОСНИТИ. Паспорт 1097-1 ПС).A device is known for determining the flow rate of a working fluid in hydrostatic drives of machines, comprising a housing made with a discharge and drain cavities, at least a portion of the inner wall of which is cylindrical, a throttle located in the housing, a throttle control means, a working fluid pressure meter in the discharge cavity and a flow indicator working fluid (see. Instrument for determining the technical condition of hydraulic systems of tractors and combines KI-1097-1-GOSNITI. Passport 1097-1 PS).

В известном устройство дроссель выполнен в виде плунжерной пары из гильзы с дросселирующей щелью и плунжера, торец которого выполнен в виде спирали. Эта конструкция характеризуется сложной конфигурацией сопряжений частей плунжерной пары, что, помимо усложнения конструкции как таковой, затрудняет уплотнение этих сопряжений и приводит к возрастанию риска нежелательных утечек рабочей жидкости через сопряжения, что может привести к снижению точности измерений. Кроме того, трудно обеспечить необходимую точность изготовления указанных элементов сопряжений сложной формы, что также ведет к снижению точности измерений. Помимо этого, предел измерения расхода рабочей жидкости в известном устройстве ограничен 90 л/мин. Этим устройством невозможно контролировать техническое состояние гидрообъемных приводов, расход которых более 90 л/мин.In the known device, the throttle is made in the form of a plunger pair of a sleeve with a throttling slot and a plunger, the end of which is made in the form of a spiral. This design is characterized by a complex configuration of the mates of the parts of the plunger pair, which, in addition to complicating the design as such, complicates the compaction of these mates and leads to an increased risk of unwanted leakage of the working fluid through the mates, which can lead to a decrease in measurement accuracy. In addition, it is difficult to ensure the necessary accuracy in the manufacture of these elements of complex mates, which also leads to a decrease in measurement accuracy. In addition, the limit of measuring the flow rate of the working fluid in the known device is limited to 90 l / min. With this device it is impossible to control the technical condition of hydrostatic drives, the flow rate of which is more than 90 l / min.

Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства для определения расхода рабочей жидкости в гидрообъемных приводах машин, которое было бы лишено вышеуказанных недостатков, а именно имело бы более простую конструкцию с простой формой сопряжении элементов дросселя, что дало бы возможность упростить изготовление устройства, облегчить уплотнение этих сопряжении, исключить утечки жидкости в элементах устройства и обеспечить тем самым необходимую точность измерений. Кроме того, устройство по изобретению должно обеспечить расширение диапазона измерений расхода за пределы более 90 л/мин.The objective of the present invention is to provide a device for determining the flow rate of the working fluid in hydrostatic drives of machines, which would be devoid of the above disadvantages, namely, would have a simpler design with a simple form of conjugation of the throttle elements, which would make it possible to simplify the manufacture of the device, to facilitate the sealing of these mates , eliminate fluid leakage in the elements of the device and thereby ensure the necessary measurement accuracy. In addition, the device according to the invention should provide an extension of the range of flow measurements beyond 90 l / min.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для определения расхода рабочей жидкости в гидрообъемных приводах машин, содержащем выполненный с нагнетательной и сливной полостями корпус, по меньшей мере часть внутренней стенки которого выполнена цилиндрической, расположенный в корпусе дроссель, средство регулирования дросселя, измеритель давления рабочей жидкости в нагнетательной полости и индикатор расхода рабочей жидкости, согласно настоящему изобретению дроссель выполнен в виде двух круглых шайб, окруженных внутренней цилиндрической стенкой корпуса и прецизионно сопряженных друг с другом своими торцевыми поверхностями при обеспечении уплотнения сопряжения неподвижной шайбы с внутренней стенкой корпуса, причем каждая из шайб выполнена по крайней мере с двумя сквозными отверстиями, равномерно размещенными по окружности шайбы, а средство регулирования дросселя выполнено в виде средства поворота одной из шайб вокруг ее оси относительно другой, неподвижной шайбы для обеспечения возможности изменения величины проходного сечения для рабочей жидкости путем частичного или полного совмещения отверстий поворотной шайбы с отверстиями неподвижной шайбы, при этом поворотная шайба расположена со стороны нагнетательной полости корпуса и прижата к неподвижной шайбе с помощью пружины.The solution to this problem is provided by the fact that in the device for determining the flow rate of the working fluid in the hydraulic drives of the machines, comprising a housing made with a discharge and drain cavities, at least part of the inner wall of which is cylindrical, a throttle located in the housing, a throttle control means, a working pressure meter fluid in the injection cavity and an indicator of the flow rate of the working fluid, according to the present invention, the throttle is made in the form of two round washers surrounded by inside the cylindrical wall of the housing and the precision-mated to each other with their end surfaces while ensuring sealing of the mating of the fixed washer with the inner wall of the housing, each of the washers made with at least two through holes uniformly spaced around the circumference of the washer, and the throttle control means is made in the form means for turning one of the washers around its axis relative to another, stationary washer to allow changing the passage size for the working fluid bones by partially or completely combining the holes of the rotary washer with the holes of the stationary washer, while the rotary washer is located on the side of the discharge cavity of the housing and is pressed against the stationary washer by means of a spring.

Выполнение элементов дросселя в устройстве по изобретению в виде указанных шайб обеспечивает простую форму сопряжения их друг с другом и с внутренними стенками корпуса устройства, что упрощает уплотнение элементов устройства. Выполнение каждой шайбы с двумя сквозными отверстиями, равномерно размещенными по окружности шайбы, обеспечивает более равномерное распределение давления по поверхности поворотной шайбы, а следовательно, более плотное ее прижатие к неподвижной шайбе. Расположение поворотной шайбы со стороны нагнетательной полости корпуса приводит к тому, что давление, создаваемое в нагнетательной полости корпуса, прижимает поворотную шайбу к неподвижной, что способствует устранению утечек рабочей жидкости между шайбами при измерении ее объемного расхода, т.к. вся жидкость проходит через отверстия в шайбах. Обеспечение постоянного прижатия поворотной шайбы к неподвижной шайбе посредством пружины также способствует устранению утечек рабочей жидкости между шайбами. Все вышеперечисленные особенности устройства по настоящему изобретению обеспечивают в итоге предотвращение утечек жидкости при достаточно простой конструкции.The implementation of the elements of the throttle in the device according to the invention in the form of these washers provides a simple form of pairing them with each other and with the inner walls of the housing of the device, which simplifies the sealing of the elements of the device. The execution of each washer with two through holes evenly spaced around the circumference of the washer, provides a more uniform distribution of pressure on the surface of the rotary washer, and therefore, more tightly pressed against the stationary washer. The location of the rotary washer on the side of the discharge cavity of the housing leads to the fact that the pressure created in the discharge cavity of the housing presses the rotary washer to the stationary one, which helps to eliminate leakage of the working fluid between the washers when measuring its volumetric flow, because all fluid passes through the holes in the washers. Providing a constant pressure of the rotary washer to the stationary washer by means of a spring also helps to eliminate leakage of the working fluid between the washers. All of the above features of the device of the present invention ultimately prevent leakage of liquid with a fairly simple design.

Отверстия в шайбах имеют преимущественно щелевидную форму, изогнутую по окружности, центр которой расположен на оси поворота поворотной шайбы.The holes in the washers have a predominantly slit-like shape, bent around a circle, the center of which is located on the axis of rotation of the rotary washer.

Средство поворота поворотной шайбы может быть выполнено в виде рукоятки, соединенной с поворотной шайбой шарнирно, при этом индикатор расхода рабочей жидкости может быть выполнен в виде расположенной на корпусе шкалы и указателя, установленного на рукоятке.The means of rotation of the rotary washer can be made in the form of a handle connected pivotally to the rotary washer, while the indicator of the flow of working fluid can be made in the form of a scale located on the housing and a pointer mounted on the handle.

Заявленное изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлено предложенное устройство, продольный разрез;Figure 1 presents the proposed device, a longitudinal section;

на фиг.2 - сечение А-А фиг.1;figure 2 is a section aa of figure 1;

на фиг.3 - зависимость измеренного объемного расхода Q рабочей жидкости от величины проходного сечения S в дросселе устройства и давления Р рабочей жидкости, определенного имеющимся в устройстве измерителем давления.figure 3 - dependence of the measured volumetric flow rate Q of the working fluid on the size of the flow cross-section S in the throttle of the device and the pressure P of the working fluid determined by the pressure gauge available in the device.

Предложенное устройство содержит корпус, состоящий из двух частей - имеющей цилиндрическую внутреннюю стенку верхней части 1 с нагнетательной полостью 2 и нижней части 3 со сливной полостью 4. Внутри верхней части 1 установлен дроссель в виде поворотной (подвижной) шайбы 5 и неподвижной шайбы 6. Шайба 6 расположена на кольцевом выступе нижней части 3. Сопряжение шайбы 6 с корпусом имеет уплотнение в виде манжеты 7, расположенной в соответствующих канавках шайбы 6 и нижней части 3 корпуса. Поворотная шайба 5 наложена на неподвижную шайбу 6 со стороны нагнетательной полости 2. Шайбы 5, 6 имеют по два сквозных отверстия 8, выполненных в противоположных четвертях окружностей шайб. Площадь каждого отверстия 8 не менее 400 мм².The proposed device comprises a housing consisting of two parts - having a cylindrical inner wall of the upper part 1 with the discharge cavity 2 and the lower part 3 with the drain cavity 4. Inside the upper part 1, a throttle is installed in the form of a rotary (movable) washer 5 and a stationary washer 6. Washer 6 is located on the annular protrusion of the lower part 3. The coupling of the washer 6 with the casing has a seal in the form of a cuff 7 located in the corresponding grooves of the washer 6 and the lower part 3 of the casing. The rotary washer 5 is superimposed on the stationary washer 6 from the side of the injection cavity 2. The washers 5, 6 have two through holes 8 made in opposite quarters of the circumferences of the washers. The area of each hole 8 is not less than 400 mm ² .

Поворотная шайба 5 связана с рукояткой 9 управления шарнирно с помощью вала 10, установленного в направляющей втулке 11, которая зафиксирована в корпусе. Шарнирное соединение шайбы 5 с валом 10 обеспечивает ее самовыравнивание внутри корпуса и, следовательно, сопряжение шайб по всей площади их смежных торцов. На валу 10 закреплен указатель 12, показывающий объемный расход рабочей жидкости по шкале 13, расположенной на верхней плоскости верхней части 1 корпуса.The rotary washer 5 is connected to the control handle 9 pivotally by means of a shaft 10 mounted in the guide sleeve 11, which is fixed in the housing. The swivel connection of the washer 5 with the shaft 10 ensures its self-alignment inside the housing and, therefore, pairing the washers over the entire area of their adjacent ends. A pointer 12 is mounted on the shaft 10, showing the volumetric flow rate of the working fluid on a scale 13 located on the upper plane of the upper part 1 of the housing.

На корпусе имеются подключенные к нагнетательной полости 2 входной штуцер 14 с внутренним диаметром не менее 30 мм и штуцер 15 для измерителя давления, выполненного в виде манометра 16, а также выходной штуцер 17, подключенный к сливной полости 4.The housing has an inlet fitting 14 connected to the injection cavity 2 with an inner diameter of at least 30 mm and a nozzle 15 for a pressure meter made in the form of a pressure gauge 16, as well as an outlet fitting 17 connected to the drain cavity 4.

Шайба 5 прижата к шайбе 6 пружиной 18. Прецизионность сопряжения рабочих поверхностей (смежных торцов) шайб может быть достигнута их притиркой друг с другом с обеспечением чистоты R_Z(0,05...0,4) и точности обработки до 0,001...0,005 мм.The washer 5 is pressed against the washer 6 by a spring 18. The precision of mating of the working surfaces (adjacent ends) of the washers can be achieved by grinding them together, ensuring a cleanliness R _Z (0.05 ... 0.4) and machining accuracy up to 0.001 ... 0.005 mm.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При определении технического состояния гидрообъемных приводов определяют объемный расход Q рабочей жидкости, прямо пропорциональный площади S проходного сечения, которое устанавливается при определенном относительном положении шайб 5, 6 и через которое дросселируется рабочая жидкость, и обратно пропорциональный давлению Р, создаваемому в нагнетательной полости (см. фиг.3).When determining the technical condition of hydrostatic drives, the volumetric flow rate Q of the working fluid is determined, which is directly proportional to the area S of the flow area, which is set at a certain relative position of the washers 5, 6 and through which the working fluid is throttled, and inversely proportional to the pressure P created in the discharge cavity (see figure 3).

Перед определением расхода Q рукояткой 10 поворотную шайбу 5 устанавливают в такое положение, чтобы ее отверстия 8 совпали с отверстиями 8 неподвижной шайбы 6, т.е. дроссель устройства должно находиться в открытом состоянии. К входному штуцеру 14 подсоединяют рукав высокого давления. Свободный конец рукава подключают к нагнетательной полости гидрообъемного привода. К выходному штуцеру 17 подсоединяют рукав для слива рабочей жидкости, свободный конец этого рукава опускают в бак или соединяют со сливной гидролинией (на чертежах не показано).Before determining the flow rate Q by the handle 10, the rotary washer 5 is set in such a way that its openings 8 coincide with the openings 8 of the stationary washer 6, i.e. The throttle of the device must be in the open state. An inlet fitting 14 is connected to a high pressure hose. The free end of the sleeve is connected to the discharge cavity of the hydrostatic drive. A sleeve for draining the working fluid is connected to the outlet fitting 17, the free end of this sleeve is lowered into the tank or connected to a drain hydraulic line (not shown in the drawings).

Запускают гидрообъемный привод. Прогревают рабочую жидкость до температуры 40-50°С. Путем поворота рукоятки 9 дроссель устройства переводят из полностью открытого состояния в частично открытое состояние, в котором отверстия 8 шайб 5 и 6 частично перекрывают друг друга, уменьшив таким образом проходное сечение S и установив требуемое давление Р в нагнетательной полости 2, необходимое для измерения объемного расхода. Давление Р фиксируют по манометру 16. Указателем 12 по шкале 13 определяют объемный расход Q в гидрообъемном приводе.Start hydrostatic drive. Warm up the working fluid to a temperature of 40-50 ° C. By turning the handle 9, the throttle of the device is transferred from a fully open state to a partially open state in which the openings 8 of the washers 5 and 6 partially overlap each other, thereby reducing the cross section S and setting the required pressure P in the discharge cavity 2, necessary for measuring the volumetric flow rate . The pressure P is fixed by a pressure gauge 16. Pointer 12 on a scale of 13 determine the volumetric flow rate Q in the hydrostatic drive.

Пример. Входной штуцер 14 устройства с помощью рукава высокого давления подсоединили к нагнетательной полости гидронасоса шестеренного типа НШ-100-3, установленного на испытательном гидравлическом стенде КИ-28097-01М. К выходному штуцеру 17 подсоединили рукав, свободный конец которого соединили со сливным штуцером стенда. Запустили стенд КИ-28097-01М и прогрели рабочую жидкость до температуры 40°С. Предварительно дроссель устройства установили в открытое положение. Рукояткой 9 в нагнетательной полости 2 создали давление 10 МПа (100 кгс/см²), которое определили по манометру 16. Указателем 12 по шкале 13 определили объемный расход рабочей жидкости. Объемный расход одновременно измеряли счетчиками жидкости, установленными на стенде КИ-28097-01М. Измеренный предложенным устройством объемный расход составил 104 л/мин, а расход, определенный счетчиками жидкости стенда, составил 105 л/мин. Разница этих двух измерений составила около 0,95%.Example. The inlet fitting 14 of the device using a high pressure sleeve was connected to the discharge cavity of the gear pump type NSh-100-3 installed on the hydraulic test bench KI-28097-01M. A sleeve was connected to the outlet fitting 17, the free end of which was connected to the drain fitting of the stand. We launched the KI-28097-01M stand and warmed up the working fluid to a temperature of 40 ° C. Pre throttle device installed in the open position. The handle 9 in the injection cavity 2 created a pressure of 10 MPa (100 kgf / cm ² ), which was determined by the pressure gauge 16. Pointer 12 on a scale of 13 determined the volumetric flow rate of the working fluid. Volumetric flow rate was simultaneously measured by liquid meters installed on the stand KI-28097-01M. The volumetric flow rate measured by the proposed device was 104 l / min, and the flow rate determined by the stand fluid counters was 105 l / min. The difference between these two measurements was about 0.95%.

Claims

1. A device for determining the flow rate of the working fluid in the hydraulic drives of the machines, comprising a housing made with a discharge and drain cavities, at least part of the inner wall of which is cylindrical, a throttle located in the housing, a throttle control means, a working fluid pressure meter in the discharge cavity and an indicator working fluid flow, characterized in that the throttle is made in the form of two round washers, surrounded by an inner cylindrical wall of the housing and precision mating each other with their end surfaces while ensuring sealing between the fixed washer and the inner wall of the housing, each of the washers made with at least two through holes uniformly spaced around the circumference of the washer, and the throttle control means made in the form of means for turning one of the washers around its axis relative to another, stationary washer to allow changing the flow area for the working fluid by partially or completely aligning the holes washer-latitude apertured stationary washers, thus turning the washer located on the side of the housing and the injection is pressed against the stationary washer by a spring.

2. The device according to claim 1, characterized in that the holes in the washers have a slit-like shape, curved in a circle, the center of which is located on the axis of rotation of the rotary washer.

3. The device according to claim 1, characterized in that the means of rotation of the rotary washer is made in the form of a handle connected to the rotary washer pivotally.

4. The device according to claim 3, characterized in that the indicator of the flow rate of the working fluid is made in the form of a scale located on the housing and a pointer mounted on the handle.