Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния вопроса 12
1.1 Тенденции развития систем диагностики 13
1.2 Анализ конструкций шестеренных насосов 24
1.3 Анализ математических моделей гидронасосов 28
1.4 Программное обеспечение моделирования гидравлических систем 40
Выводы по главе 1.
Цель и задачи исследования 43
2 Математическое обеспечение системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов шестеренных гидронасосов 44
2.1 Математическая модель шестеренного насоса 45
2.2 Математическая модель датчиков 53
2.3 Алгоритмы работы системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов 53
Выводы к главе 2 63
3 Информационное обеспечение системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов 64
3.1 Структура базы данных 65
3.2 Формирование информации для разработки системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
Выводы к главе 3 74
4 Структура системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов шестеренных гидронасосов 75
4.1 Структура системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов шестеренных гидронасосов
4.2 Интерфейс системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов 78
4.2.1 Формирование структурной схемы гидропривода
4.2.2 Программный модуль «Анализ параметров» 83
4.3 Экспериментальное подтверждение адекватности 87
математической модели шестеренного гидронасоса
Выводы к главе 4 95
Заключение 96
Список использованных источников
- Анализ конструкций шестеренных насосов
- Алгоритмы работы системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
- Формирование информации для разработки системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
- Интерфейс системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время к техническому состоянию парка строительных и дорожных машин (СДМ) предъявляются прогрессивные требования: высокопроизводительная безотказная работа (надежность), контролепригодность, приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту с минимальными затратами [89].
Поддержание эксплуатационной надежности СДМ достигается современными методами и средствами технического обслуживания и ремонта. Каждая машина, поступающая в эксплуатацию, имеет заложенный ресурс всех агрегатов. Период непрерывной эксплуатации зависит от многих факторов, в том числе и от качества технического обслуживания. Некорректные эксплуатация и обслуживание приводят агрегаты к досрочному выходу из строя, своевременное и качественное поддержание технического состояния агрегатов способствуют увеличению срока их использования [1,4, 87, 89, 90, 97, 114].
Неотъемлемой частью СДМ является гидропривод (ГП), за счет которого осуществляется управление рабочими органами, а также рулевое управление [21, 22, 25, 27, 98]. Однако, даже отвечающий современным требованиям ГП имеет ряд серьезных недостатков. По общему мнению специалистов количество отказов ГП составляет 40 - 50 % от общего числа отказов машин [13, 115].
Как правило, гидросистемы различных типов строительно-дорожных машин рассчитаны под определенный тип исполнительных механизмов, которые должны обеспечить заданные условия работы гидросистемы — скорость перемещения поршня гидроцилиндра и усилия на штоке гидроцилиндра, крутящий момент на валу гидромотора.
Нагнетание рабочей жидкости в гидросистему производят различные по конструкции насосы, разновидностью которых является шестеренный насос [27]. Насос является составной и неотъемлемой частью любой гидравлической системы, он преобразует механическую энергию двигателя в энергию потока
s-
рабочей жидкости [12]. От исправности насоса зависит работоспособность всей системы привода.
Диагностика, испытания, регулировка и обкатка различных гидроагрегатов выполняется с помощью диагностических комплексов, способных производить измерения различных параметров системы [18, 35, 37].
Вопросами проектирования подобных комплексов, как правило, занимаются конструкторские бюро.
Анализ технической литературы показал, что вопросу создания стендов уделяется недостаточно внимания и в частности, отсутствуют рекомендации по их проектированию и разработке [39, 40].
На практике, многие предприятия, эксплуатирующие машины с гидроприводом, самостоятельно изготавливают диагностические стенды, предназначенные для простейших испытаний. Низкая квалификация специалистов, а также существенные изменения методов и средств, произошедшие за последнее десятилетие, часто не позволяют качественно прорабатывать вопросы проектирования комплексов, от чего во многом зависит достоверность результатов диагностирования.
Для дальнейшей успешной работы, в данном направлении, необходимо автоматизировать процесс формирования диагностических комплексов, что позволит значительно минимизировать трудовые и временные затраты и работать с системой специалистам различного уровня квалификации [69-71, 73, 91, 109].
Работами И.П. Норенкова, Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова, М.Г. Косова, Е.Р. Ковальчук, В.В. Емельянова и др. оказано существенное влияние на развитие систем автоматизации.
Вопросы эксплуатации и надежности объемного гидропривода машин рассмотрены в работах Т.М. Башты, Т.А. Сырицына, Т.В. Алексеевой, В.А.Васильченко, СВ. Колосова, А.А. Комарова и других советских и российских ученых.
Техническая диагностика гидроприводов машин является сравнительно новым разделом науки [35, 37]. Её основы были заложены в начале 70-х годов A.M. Харазовым, Р.А. Макаровым, когда получил широкое распространение объемный гидропривод [60, 108]. Вопросам диагностики систем посвящены работы В.А. Васильченко, Г.И. Зайончковского, В.Д. Бабанской, В.М. Мелешко, Н.П. Федорченко, и др [64, 105].
Однако, в настоящее время, вопросы моделирования диагностических комплексов не исследованы до конца.
Таким образом, проблема разработки методики автоматизированного моделирования диагностических комплексов на основе современных компьютерных технологий является весьма актуальной и служит основой для создания системы проектирования диагностических комплексов всей системы гидропривода.
Целью диссертационной работы является создание методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.
Объект исследования: процесс моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.
Предмет исследования; закономерности процесса моделирования диагностических комплексов шестеренных гидронасосов.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
разработка математической модели шестеренного гидронасоса;
разработка информационного обеспечения диагностического комплекса шестеренного гидронасоса;
разработка алгоритмов и методики автоматизированного моделирования диагностического комплекса;
подтверждение адекватности предложенной математической модели шестеренного насоса и оценка работоспособности предлагаемого программного комплекса.
Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, прикладной математики, математического анализа, теории алгоритмов.
Научная новизна работы заключается в разработке:
-математической модели шестеренного гидронасоса;
-алгоритмов автоматизированного моделирования диагностических комплексов;
-методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.
Практическая ценность:
Предложенные подход к автоматизации моделирования и разработанные математические модели могут быть использованы для решения практических задач формирования диагностических комплексов в условиях конструкторского бюро, а также на других предприятиях, занимающихся их разработкой.
Применение рассмотренных математических моделей и алгоритмов для автоматизации отдельных этапов процесса моделирования позволит значительно сократить трудовые и временные затраты.
Разработанные база данных и программные модули предлагаемой системы могут быть использованы как самостоятельные или в сочетании с имеющимися системами автоматизации на предприятиях, а также в процессе обучения специалистов.
Возможна работа с системой специалистов различного уровня квалификации.
Система автоматизированного моделирования (САМ) шестеренных насосов и их диагностических комплексов является основой для создания системы проектирования, позволяющей в кратчайшие сроки корректно формировать диагностические комплексы специалистам различного уровня квалификации.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на Международных научно-практических конференциях: «Научный потенциал высшей школы для инновационного развития общества»: (г. Омск, ОГИС, 2008г.), «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2008г.), IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения»: (г. Омск, СибАДИ, 2007г.), II всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (г. Омск, СибАДИ, 2007г.), Межвузовских научно-практических конференциях: «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2007г.), «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (г. Омск, НГАВТ, 2007г.), 62-ой научно-технической конференции (г. Омск, СибАДИ, 2008г.), «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2009г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ.
Внедрение результатов работы. Система автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов внедрена в ОАО Конструкторское бюро Транспортного машиностроения.
Структура и содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 121 наименования. Работа изложена на 111 страницах, содержит 3 таблицы и 51 рисунок.
Во введении сформулирована научная проблема, обоснована актуальность темы, определена цель исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность, приведено краткое содержание работы и сведения об ее апробации.
В первой главе диссертационной работы дается анализ тенденций развития систем диагностики, представлена классификация методов и средств диагностики гидроприводов. Рассмотрены различные конструкции шестеренных насосов, представлена классификация по основным признакам.
Представлен анализ математических моделей гидронасосов, оценена возможность использования результатов предшествующих исследований в области разработки математических моделей применительно к решению задач диагностики. Анализ показал, что модели не в полной мере адекватны объекту и отражают лишь определенные его свойства, представляющие интерес для целей конкретного исследования.
Представлен анализ программного обеспечения моделирования гидравлических приводов.
Сформулированы цель и задачи исследований диссертационной работы. Во второй главе представлены математические модели шестеренного насоса, датчиков, созданные с применением символов приложения Simulink среды MATLAB. Приведены алгоритмы работы системы.
В третьей главе представлено информационное обеспечение системы автоматизированного моделирования.
Информация, объединенная в базе данных (БД), представляет собой библиотеки различных типов и марок машин, элементов, составляющих гидросхемы, средств измерения, информацию о допускаемых и предельных значениях диагностируемых параметров.
В качестве программного продукта, необходимого для упорядочения и организации данных системы, выбрана устойчивая и мощная система управления базами данных Access, входящая в пакет MS Office.
Четвертая глава посвящена разработке программного комплекса. Интерфейс системы автоматизированного моделирования (САМ) позволяет организовать в наглядной форме построение структурной схемы гидропривода,
ввод основных параметров и характеристик агрегатов, определить месторасположения, количество необходимых средств измерений.
Представленная методика и программный комплекс системы автоматизированного моделирования позволяет в кратчайшие сроки корректно формировать диагностические стенды специалистам различного уровня квалификации.
Помимо моделирования диагностического комплекса в процессе работы средствами визуальной среды MATLAB GUI создано приложение, позволяющее формировать заключение о техническом состоянии объекта после проведения испытаний на диагностическом стенде.
Для реализации модуля сравнения полученных измерений с заданными диапазонами изменения контролируемых параметров разработан алгоритм анализа параметров моделирования и диагностических параметров.
Подтверждена адекватность математической модели шестеренного насоса путем сравнительного анализа основных параметров переходных процессов при нарастании подачи и давления в насосе.
Анализ конструкций шестеренных насосов
Для шестеренных насосов (ШН) характерны простота устройства и обслуживания; малые масса и габаритные размеры; надежность; независимость напора от подачи; высокие значения объемного (0.7 — 0.85) и механического (0.55 — 0.95) КПД; высокая частота вращения рабочего органа. К недостаткам ШН относятся отсутствие сухого всасывания; шумность "(Д Ю0 дБ); невозможность перекачки сильно засоренных жидкостей; необходимость соблюдения минимального зазора между зубьями, торцами шестерни и крышкой корпуса (осевой зазор 0..025 — 0.03 мм, радиальный - 0.03 - 0.05 мм).
Рабочими органами ШН служат находящиеся в зацеплении шестерни, помещенные в неподвижный корпус так, чтобы зазор между торцевыми плоскостями шестерен и крышками корпуса был минимальным. Число зубьев обычно в пределах 8...20. Устройство на примере насоса НШ10У-3 показано на рисунке 1.7.
Шестеренный насос (НШ) представляет собой сложный механизм, состоящий из ведущей и ведомой шестерен, четырех опорных втулок, являющихся одновременно подшипниками скольжения. Уплотнение деталей насоса осуществляется резинотехническими изделиями, выполненными из специальной маслостойкой резины. В процессе работы насоса производится автоматический гидравлический (за счет высокого давления, создаваемого насосом) поджим опорных втулок к торцам шестерен, тем самым осуществляется компенсация торцевых зазоров и износов
В тех случаях, когда требуется создание небольшого давления жидкости (7,0 МПа) рекомендуется использовать ШН с шестернями внутреннего зацепления. Принцип работы этих насосов аналогичен принципу работы ШН с шестернями внешнего зацепления. Их отличительной особенностью является наличие серпообразного элемента, предназначенного для отделения полостей всасывания и нагнетания. С его помощью путем смещения на 180 можно осуществлять реверсирование подачи насоса.
По форме зубьев насосы бывают прямозубые, косозубые, шевронные, спиральные, эвольвентные, циклоидальные, трапецеидальные [14].
Для снижения пульсации подачи жидкости и увеличенного шума применяют ШН с косозубыми и шевронными шестернями (рисунок 1.10 а и 1.10 б соответственно). В таких насосах вход в зацепление зубьев и выход из зацепления происходят не сразу по всей ширине, а постепенно, в результате чего снижается влияние погрешности в профиле зуба и этим достигается
Создание систем автоматизированного проектирования невозможно без математического описания исследуемых объектов, т.е. без математических моделей. В настоящее время распространено представление математических моделей в виде системы каких-либо уравнений (алгебраических, общих дифференциальных, частных дифференциальных и др.)? отражающих исследуемые свойства объектов [3, 29, 45, 53, 85, 113].
Процесс составления математических моделей гидроприводов является достаточно трудоемкой задачей, однако применение мощных вычислительных средств позволяет формализовать этот процесс и учесть различные факторы с достаточной степенью точности, не учитываемые ранее.
В ходе работы была оценена возможность использования результатов предшествующих исследований в области разработки математических моделей применительно к решению задач диагностики.
Математические модели объектов диагностики должны учитывать их характеристики и физические неисправности, появляющиеся в процессе работы.
Обобщенно неисправности ТС ГП, связанные с несоответствием структурных и функциональных параметров техническим требованиям, можно объединить в следующие группы: - неисправности, вызванные внешней негерметичностью ГП (неплотность соединений, разрывы и т. д.), приводящие к потерям рабочей жидкости и попаданию в систему воздуха; - неисправности, вызванные внутренней негерметичностью ГП (износ поверхностей сопряженных деталей насоса, распределителя и т.д.), приводящие к внутренним перетечкам рабочей жидкости, нарушению функционирования, ухудшению технико-экономических показателей ГП; - неисправности, связанные с нарушением циркуляции рабочей жидкости, а также несоответствия ее количества и качества допустимым значениям.
При математическом моделировании насосы представляются как динамическая система, состояние которой в каждый момент времени определяется значениями входных, внутренних и выходных параметров [4]. Схема насоса представлена на рисунке 1.12, где со — угловая скорость вращения вала насоса, PI, Р2 — давление на входе и выходе, Q2 — подача насоса.
Математическому описанию элементов привода предшествует обоснование допущений, которые должны учитывать все факторы, характеризующие техническое состояние.
Рассмотрим общие допущения при моделировании насосов.
Распространенное допущение о том, что неравномерность подачи питающего насоса не учитывается, принимается большинством авторов [29, 113, 85]. В случае составления диагностической модели оно должно быть применено, поскольку неравномерность подачи вытекает из неравномерной частоты вращения вала двигателя и требует либо включение математической модели ДВС в модель гидропривода, либо отдельного моделирования возмущающих воздействий, как случайного процесса, что ведет к усложнению модели и снижению вычислительной эффективности [45].
Допущение о том, что не учитываются сжимаемость жидкости, утечки и перетечки в элементах [29, 53, 85, 113]. По показателю сжимаемости жидкости диагностировать приводы нецелесообразно. Это случайный фактор, зависящий от количества нерастворенного воздуха в жидкости, поэтому коэффициент сжатия можно принять постоянной величиной.
Алгоритмы работы системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
Данные алгоритмы являются основой для создания системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидроагрегатов.
Задача систем диагностики обеспечивает интерпретацию результатов измерений, производимых при помощи смоделированной измерительной системы, то есть осуществляет переход к оценке технического состояния объекта диагностирования. Эффективность диагноза зависит от квалификации и опыта экспертов, выполняющих анализ результатов измерений.
Результатом испытаний гидроагрегатов является формирование заключения о техническом состоянии объекта диагностирования с целью исключения интуитивного принятия заключения.
С этой целью было изучено влияние изменений состояния агрегата на значения параметров, что позволило разработать алгоритм, положенный в основу работы программного модуля "Анализ параметров".
К основным неисправностям шестеренных насосов относятся следующие: износ торцевых поверхностей сопряжения опорных втулок с шестернями, износ шестерен и цапф вала, износ и потеря эластичности резиновых уплотнений. Очень редко наблюдается разрыв корпуса.
Причинами появления неисправностей также могут быть: механические повреждения клапанов и фильтров приемного и напорного трубопроводов, попадание воздуха в систему и насос: износ и поломка деталей блока клапанов; износ и механическая поломка движущихся частей; неисправности приводного двигателя насоса.
В процессе работы насоса под давлением опорные втулки и шестерни прижимаются к внутренним поверхностям стенок колодцев корпуса со стороны всасывающей полости. При работе насоса наблюдается смятие стенок колодцев опорными втулками и износ поверхности сопряжения вращающихся шестерен с корпусом насоса.
Опорные втулки насосов подвергаются наибольшему износу от торцевой поверхности сопряжения с шестернями. В результате износа торцовой поверхности втулки возрастают внутренние перетечки рабочей жидкости.
Наибольший износ имеют внутренние поверхности нижних втулок.
В результате износа поверхностей сопряжений насосов снижается их объемный КПД, что снижает эффективность использования насосов и гидропривода в целом. Механическое повреждение (разрушение подшипников) вследствие максимально допустимой нагрузки может возникать из-за неправильной регулировки клапанов.
Повреждение уплотнений возникает вследствие превышения максимально допустимого давления в гидросистеме. Повреждение уплотнений рукавов высокого давления, трубопроводов является следствием естественного старения материалов и механического повреждения.
Механические повреждения клапанов и фильтров приводят к снижению подачи и срыву работы насоса. Их следствием являются засорение приемных фильтров и неисправности клапанов на приемном или напорном трубопроводах. При засорении приемных фильтров и неполном открытии клапана на приемном трубопроводе подача снижается, а вакуумметрическая высота всасывания повышается.
При полностью закрытом клапане происходит срыв работы насоса. В случае неполного открытия клапана на напорном трубопроводе произойдет повышение напора насоса выше спецификационной величины, при этом приводной двигатель будет работать с перегрузкой и возможен выход его из строя.
Попадание воздуха в систему и насос происходит через неплотности всасывающего трубопровода и его арматуру. При малых поступлениях воздуха подача насоса уменьшается, а при больших - всасывающий трубопровод не заполнится жидкостью и подача может прекратиться.
Вследствие износа и поломки деталей блока клапанов при работе насоса появляется несвойственный шум, снижается подача и возможен срыв его работы.
Из-за износа и механической поломки движущихся частей повышается шум при работе ПН, уменьшается подача, возможно заклинивание насоса.
Формирование информации для разработки системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
Неотъемлемой частью средств автоматизации моделирования является информационное обеспечение, содержащее информационную базу, а также базы данных.
Информационная база представляет собой данные, содержащиеся в книгах, справочниках, руководящих материалах и стандартах [36, 82].
База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области и предназначенная для хранения, поиска и выдачи информации в удобном для пользователей виде [19, 28].
База данных характеризуется двумя аспектами: информационным и манипуляционным. Первый отражает структуру данных, наиболее подходящую для данной предметной области; второй — действия над структурами данных: выборку, добавление, удаление, обновление и преобразование данных.
На первом этапе моделирования БД предметную область необходимо разбить на ряд локальных областей, моделируя каждое локальное представление. Локальные представления, как правило, соответствуют отдельным внешним приложениям, например, отдельным функциональным задачам автоматизированной системы, или представлению отдельного пользователя.
Информация, которую необходимо объединить в БД, представляет собой библиотеки различных типов и марок машин, элементов, составляющих гидросхемы, средств измерения, а так же информацию о допускаемых и предельных значениях диагностируемых параметров [23, 24].
Для локального представления предметной области определяют сущности. Сущность — объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Каждое локальное представление может содержать несколько сущностей. Поименованной характеристикой сущности является атрибут. Атрибуты определяют содержание информации об объекте. Связь — ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи.
Отношения в моделях реляционных баз данных представляют в виде таблиц. При этом строки таблиц соответствуют кортежам, а столбцы — атрибутам. Для отношения предусматривают уникальный идентификатор первичный ключ, то есть один или несколько атрибутов, значения которых в одно и то же время не бывает одинаковым.
В качестве программного продукта, необходимого для упорядочения и организации данных САМ диагностических комплексов шестеренных насосов, выбрана устойчивая и мощная программа управления базами данных Access, входящая в пакет Office [119].
Вся информация хранится в таблицах, представленных на рисунках 3.3 -3.11. Все таблицы БД объединены между собой функциональными бинарными связями. При моделировании БД использован один тип связей: «один - ко-многим». Связь между таблицами осуществляется посредством значений одного совпадающего поля. Каждая строка в базе данных уникальна. Для обеспечения уникальности строк использованы ключи, которые содержат поле таблицы. Ключи хранятся в упорядоченном виде, что обеспечивает прямой доступ к записям таблицы во время поиска.
Множества значений могут быть пополнены и изменены администратором БД в соответствии с изменениям в области разработки как нового измерительного оборудования, так и в области разработки новых конструкций машин, гидросхем и гидроагрегатов. Эти таблицы посредством внешних ключей соединены с таблицами и открываются как поле подстановки в формах и таблицах.
Информация о типах и марках машин систематизирована в таблицах, представленных на рисунках 3.3 и 3.4 соответственно [96]. Каждому типу и марке, в соответствующих таблицах, присвоен индекс, играющий роль первичного ключа.
Интерфейс системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов
Определение значений расхода рабочей жидкости, давления, температуры производились с использованием гидротестера ГТ-600.
Гидротестер ГТ-600 предназначен для безразборной диагностики гидроагрегатов, оперативного выявления неисправностей гидропривода, прогнозирования ресурса и оптимальной настройки гидроэлементов дорожных, строительных машин и технологического транспорта.
В комплект гидротестера входят: механический и электронный блоки, соединительный кабель и кабель подключения к бортовой сети машины или аккумулятору с помощью зажимов. Механический блок (рисунок 4.12) состоит из корпуса в котором установлены датчики расхода, температуры и манометр давления, накрытых специальной крышкой. На крышке установлен подсоединительный разъем. Механический блок снабжен входным и выходным штуцерами, а также нагрузочным устройством, позволяющим создавать номинальное давление без выполнения рабочих операций [30, 31].
Электронный блок (рисунок 4.13) выполнен в виде ударопрочного корпуса, в котором установлены печатный монтаж электронных схем, подсоединительные разъемы, органы управления и электронное табло, на котором регистрируются измеренные параметры при максимальной погрешности измерений 1,5 % и нелинейности характеристик 1%: расход, температура, давление.
Измерение осуществляется следующим образом. Узел датчиков (механический блок) посредством входного и выходного штуцеров подсоединяется в измеряемую гидролинию в разрыв гидросхемы за диагностируемым элементом. Кабелем соединяется механический блок с электронным блоком, который посредством кабеля питания соединяется с источником питания. Переключатель "Режим измерения" переводится в положение диагностируемого параметра. В положении "Расход", "Температура" и "объемный КПД" на электронном табло в цифровом виде высвечивается значение расхода, температуры и объемного КПД, а индикаторные лампочки
Экспериментальные исследования проводились методом активного эксперимента, то есть подавались воздействия на объект исследования и реакции на эти воздействия посредством датчиков преобразовывались в электрические аналоговые сигналы, которые в свою очередь преобразовывались в цифровой вид при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и регистрировались на мониторе ПК. Такими воздействиями является нагрузка, создаваемая дросселем при перекрытии крана механического блока тестера до значения 12 МПа.
Изменяя положение тумблера на положение соответствующего параметра были определены значения температуры РЖ, подачи и объемного КПД. Значение объемного КПД насоса составило 0,80, подача — 74 л/мин. Повышение температуры рабочей жидкости на выходе насоса от указанной не превысили 5 градусов.
В ходе проведения экспериментальных исследований были уточнены следующие коэффициенты и параметры, входящие в математическую модель: расход утечек, перетечек в насосе, коэффициенты расхода, напор и потери напора; геометрические параметры дросселя (диаметр проходного сечения).
Адекватность математической модели подтверждает работоспособность систем автоматизации моделирования и правомерность использования предложенных методик автоматизации моделирования. Мерой адекватности служат расхождения количественных характеристик основных параметров объекта, полученных экспериментально и с помощью вычислительного эксперимента в САМ.
Подтверждение адекватности математической модели насоса проводилось сравнительным анализом основных параметров переходных процессов при нарастании подачи, давления и температуры насоса. Переходные процессы, полученные при расчете, сравнивались с процессами, записанными в память компьютера аналого-цифровым преобразователем [92].
При включении стенда происходит нарастание подачи насоса и давления в напорной гидролинии. На рисунке 4.14 представлен пример сравнения теоретического и экспериментального переходных процессов нарастания подачи насоса при включении стенда.
При наложении на экспериментальные переходные процессы кривых теоретических переходных процессов качественных расхождений не наблюдалось. Расхождение установившихся значений выходных характеристик не превышает 2 %. Расхождение качественных показателей переходных процессов не превышает 4 %.
Сравнительный анализ параметров также проводился по температуре РЖ. Повышение температуры является достаточно длительным процессом. Зависимость носит апериодический характер. Статическая ошибка не превышает 2%.
Причины расхождения экспериментальных и теоретических значений заключаются в допущениях, принятых при математическом описании гидропривода, в неточных значениях параметров, закладываемых для расчета коэффициентов математической модели, а также нестабильности характеристик реального гидропривода.
