Как только тип гидравлического испытательного стенда определен, следующим шагом является определение его технических характеристик. Это означает перевод испытательной процедуры в давление, поток, гидравлическую мощность, измерительные возможности, функции автоматизации и тепловую ёмкость, которые на самом деле нужны машине.
Распространённой ошибкой является начало с максимально возможных значений. Более высокий класс давления, большая пропускная способность или более мощный двигатель могут показаться более способными к испытанию стендов, но ненужное увеличение размеров может повысить стоимость, потребление энергии, выделение тепла, размер компонентов и сложность системы.
Лучший подход — это определить фактический рабочий диапазон испытания и построить испытательный стенд вокруг него.
Как определить необходимое тестовое давление
Необходимое давление должно основываться на самом высоком давлении, которое должно быть сгенерировано во время испытательной процедуры, а не просто на нормальном рабочем давлении компонента.
Например, гидравлический цилиндр может работать при одном давлении в машине, но требовать более высокого давления для испытания на прочность во время производства или проверки ремонта. Гидравлический клапан также может потребовать испытания выше своего нормального уровня, чтобы подтвердить работу сброса, давления или контроля давления.
Вся цепь высокого давления должна быть рассчитана на предполагаемые условия испытания. Это включает насосы, клапаны, коллекторы, шланги, fittings, датчики, адаптеры и испытательные приспособления, а не только основной гидравлический блок питания.
Также важно учитывать, проводятся ли все испытания в одном диапазоне давления. Стенд может потребовать высокого давления для испытаний на прочность, но гораздо более низкого давления для функционального цикла или испытания на утечку. В этой ситуации использование одного очень большого диапазона давления для всех испытаний может снизить управляемость и полезность измерений.
Лучший проект может использовать отдельные стадии давления, несколько датчиков давления или разные насосные схемы, чтобы как низкие, так и высокие тесты могли проводиться эффективно.
Как определить необходимый поток
Требования к потоку зависят от того, что должно произойти во время испытания.
Для испытания гидравлического цилиндра поток в основном определяет скорость движения. Больший цилиндр или более быстрая скорость выдвижения требуют больше масла, в то время как тест статического давления может потребовать очень небольшого потока после достижения целевого давления.
Основная связь такова:
Поток = Эффективная площадь × Скорость
Это означает, что необходимый поток цилиндра следует рассчитывать от наибольшей эффективной площади и необходимой испытательной скорости, а не выбирать из общего каталожного значения.
Испытания насосов, клапанов и моторов создают различные требования к потоку. Испытательный стенд для насосов может потребоваться, чтобы выдерживать полный выход насоса, в то время как испытательный стенд для клапанов может требовать достаточного потока для оценки падения давления или характеристик управления потоком в условиях номинальной нагрузки. Испытательный стенд для гидравлических моторов требует достаточного потока для достижения необходимой скорости, пока мотор работает под нагрузкой.
Главная мысль в том, что максимальный поток системы и измерительный поток не всегда являются одними и теми же требованиями.. Испытательный стенд может потребоваться иметь магистраль с высоким потоком, одновременно требуя гораздо меньший диапазон измерений для тестирования на утечку или низким потоком.
Как давление и поток определяют гидравлическую мощность
Как только необходимые давление и поток известны, можно приблизительно оценить гидравлическую мощность.
Для давления в барах и потока в л/мин:
Гидравлическая мощность (кВт) = Давление (бар) × Поток (л/мин) ÷ 600
Если испытательное условие требует 250 бар при 60 л/мин, то теоретический гидравлический выход составит:
250 × 60 ÷ 600 = 25 кВт
Фактический электрический мотор обычно требует больше входной мощности, потому что насос, мотор, муфта и гидравлическая схема имеют потери эффективности.
Однако самый важный вопрос проектирования заключается в том, должны ли максимальное давление и максимальный поток происходить одновременно..
Рассмотрим испытательный стенд, которому требуется 400 бар для испытания на низком потоке, но 300 л/мин только во время цикличного испытания цилиндра при более низком давлении. Проектируя систему для получения 400 бар и 300 л/мин одновременно, получится требование к гидравлической мощности в 200 кВт, даже если реальная процедура испытания никогда не будет требовать этой рабочей точки.
Вот почему испытательные стенды часто проектируются вокруг нескольких рабочих зон, а не одной максимальной комбинации давления и потока. Отдельные насосы высокого давления и высокого потока, многостадийные насосные системы или насосы с переменным объемом могут снизить установленную мощность, при этом все равно покрывая необходимые условия испытаний.
Таким образом, силовая установка должна основываться на реальных сочетаниях давления и потока, используемых во время испытаний,, а не просто на двух независимых максимальных значениях.
Как указать точность измерения и диапазон
Гидравлическому испытательному стенду не следует назначать одно общее значение точности для всей машины. Давление, поток, температура, утечка, сила, момент, скорость и положение могут иметь разные требования к измерению.
Требуемая точность должна быть определена критериями приемки теста. Если компонент проходит или не проходит тест на основе очень небольшой разницы в давлении или утечке, измерительная система должна быть способна надежно отличать эту разницу. Для общего функционального тестирования требуемая точность может быть менее строгой.
Диапазон измерений также важен. Давление в 600 бар может подойти для теста на высоком давлении, но это может быть не лучший инструмент для точной оценки гораздо более низкого рабочего диапазона, в зависимости от характеристик датчика и требуемой неопределенности.
Такая же проблема становится еще более очевидной при тестировании на утечку. Основной расходомер может быть рассчитан на сотни литров в минуту, в то время как утечка, которая оценивается, может составлять всего несколько литров в минуту или меньше. Использование отдельных диапазонов потока или специализированной схемы измерения утечки может предоставить гораздо более полезные данные.
Практическая спецификация должна поэтому определить что должно быть измерено, ожидаемый диапазон и требуемую производительность измерений для каждого важного параметра.
Как определить необходимые функции автоматизации
Автоматизация должна быть определена по функции, а не просто утверждением, что испытательный стенд должен иметь управление ПЛК.
Запрос вроде “нам нужен испытательный стенд с управлением ПЛК” не объясняет, какие части процесса тестирования следует на самом деле автоматизировать. Машина может по-прежнему требовать ручной загрузки компонентов, регулировки креплений, подключения шлангов или визуального осмотра.
Более полезная спецификация описывает необходимую последовательность. Например, системе может потребоваться автоматически увеличить давление до целевого значения, поддерживать это давление в течение 60 секунд, циклично переключать компонент заданное количество раз, контролировать утечку, записывать данные испытаний, генерировать сигнал тревоги при превышении лимитов и выдавать результат "сдано/не сдано".
Это дает производителю тестового стенда более ясное представление о необходимой архитектуре управления.
Функции автоматизации могут включать в себя наращивание давления, фиксирование давления во времени, автоматическое цикличное переключение, переключение клапанов, последовательность этапов тестирования, мониторинг утечек, запись данных, управление сигналами тревоги, логику "сдано/не сдано" и экспорт отчетов. Эти функции не обязательно должны быть включены в каждую машину; они должны быть выбраны в соответствии с фактическим рабочим процессом тестирования.
Ключевой вопрос заключается в том:
Какие этапы тестирования необходимо автоматизировать для улучшения воспроизводимости, производительности, безопасности или возможности отслеживания?
Как рабочий цикл влияет на проектирование блока питания и охлаждения
Давление и поток определяют мгновенные гидравлические требования, но рабочий цикл определяет, как долго тестовый стенд должен работать в этих условиях.
Машина, используемая для периодической проверки ремонта, может работать только короткие промежутки времени. Производственный тестовый стенд может работать повторно в течение рабочего дня, а система НИОКР или на длительные циклы может работать гораздо дольше.
Эта разница существенно влияет на размер резервуара, температуру масла, охлаждающую способность, фильтрацию, нагрузку на двигатель и выбор насоса. Гидравлическая неэффективность, дросселирование, работа сбросного клапана и потеря давления преобразуют часть входной энергии в тепло, поэтому высокомощная система, работающая непрерывно, может требовать гораздо более значительных условий охлаждения, чем та же система, используемая периодически.
Поэтому рабочий цикл следует рассматривать вместе с давлением, потоком и мощностью, а не добавлять как дополнительную мысль.
Составление спецификации
Самый эффективный способ определить гидравлический тестовый стенд - двигаться от процедуры испытания к технической спецификации машины.
| Шаг | Основной вопрос |
|---|---|
| Процедура тестирования | Что компонент действительно должен делать во время теста? |
| Давление | Какое давление испытания является наивысшим? |
| Поток | Какой поток необходим на каждой рабочей стадии? |
| Мощность | Какие условия давления и потока происходят одновременно? |
| Измерение | Какие параметры, диапазоны и точности требуются? |
| Автоматизация | Какие этапы должны контролироваться или записываться автоматически? |
| Рабочий цикл | Как долго и как часто будет работать испытательный стенд? |
Эта последовательность помогает избежать переоценки, а также снижает риск упустить критическую возможность.
Вместо того, чтобы запрашивать испытательный стенд, просто сказав “400 бар, 300 л/мин, с управлением ПЛК”, более полное описание может освещать необходимые этапы испытания, комбинации рабочего давления и потока, требования к измерениям, автоматизированную последовательность и ожидаемую дневную нагрузку.
Эта информация предоставляет гораздо более прочную основу для проектирования гидравлических цепей, определения размеров двигателей, выбора датчиков, архитектуры управления и составления предложений.
Заключение
Выбор давления, потока, мощности, точности и автоматизации для гидравлического испытательного стенда требует учета этих спецификаций как единой системы.
Давление определяет гидравлические испытательные условия, в то время как поток определяет скорость привода или рабочую точку насосов, клапанов и двигателей. Вместе они определяют необходимую гидравлическую мощность на каждом этапе испытаний. Диапазон измерения и точность определяют, полезны ли полученные данные, в то время как автоматизация определяет, насколько последовательно и эффективно процедура может быть повторена.
Рабочий цикл затем определяет, подходят ли энергоблок, резервуар, система охлаждения и фильтрация для фактической рабочей нагрузки.
Следовательно, лучший гидравлический испытательный стенд - это не машина с самыми высокими спецификациями. Это тот, чьи давление, поток, мощность, измерительная способность, функции автоматизации и рабочий цикл соответствуют реальной процедуре испытаний..
Для проекта индивидуального испытательного стенда определение последовательности испытаний в первую очередь обычно является самым эффективным способом получения правильной технической спецификации.
