Procedimiento de obtención de los parámetros característicos para un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica y dispositivos de medición para la realización del procedimiento.

Procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamientopara una bomba hidráulica,

en el que el mecanismo de control del desplazamiento (110) tiene una entradaconectada a una boca de salida de la bomba hidráulica (100), tiene una salida conectada a un mecanismo dedesplazamiento variable (120) de la bomba hidráulica (100) y está adaptado para controlar un desplazamiento de labomba hidráulica (100) de acuerdo con una presión en la boca de salida de la bomba hidráulica (100), elprocedimiento comprende:

la construcción de un sistema hidráulico de modo que la bomba hidráulica (100), accionada por un motorprincipal (600), produzca energía hidráulica;

la medición de una presión y la obtención de un parámetro intermedio, comprendiendo la medición de la presiónmedir una presión en la salida del mecanismo de control del desplazamiento (110), y la obtención de unparámetro intermedio que comprende obtener el tiempo requerido para que la presión en la salida delmecanismo de control del desplazamiento (110) tenga un cambio predeterminado; y

la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) de acuerdo conel parámetro intermedio.

Procedimiento de obtención de los parámetros característicos para un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica y dispositivos de medición para la realización del procedimiento Referencia cruzada a solicitud relacionada La presente solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente China NO, 200910158808.1, titulada “Method for obtaining characteristic parameter of displacement control mechanism for hydraulic pump and measuring device thereof” y presentada en la State Intellectual Property Office el 6 julio del 2009, que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad.

Campo de la invención La presente divulgación se refiere a una tecnología de medición hidráulica, y particularmente a un procedimiento para la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento para una bomba hidráulica, usándose el mecanismo de control del desplazamiento para ajustar y controlar el desplazamiento de la bomba hidráulica; y a un dispositivo de medición para el mecanismo de control del desplazamiento para la bomba hidráulica que implementa el procedimiento.

Antecedentes de la invención En general, las máquinas de obras públicas se caracterizan por una gran transmisión de potencia, movimiento lento, amplia gama de velocidades y complejo proceso de control, que son precisamente las ventajas que posee la transmisión hidráulica. Como resultado, el uso de los sistemas de accionamiento hidráulico está muy extendido en el campo de la maquinaria de obras públicas. Más aún, se han desarrollado muchas máquinas de obras públicas completamente hidráulicas, por ejemplo, excavadoras completamente hidráulicas, topadoras completamente hidráulicas, grúas completamente hidráulicas, niveladoras completamente hidráulicas, apisonadoras completamente hidráulicas, esparcidoras completamente hidráulicas y carretillas elevadoras completamente hidráulicas.

Un sistema hidráulico generalmente incluye una bomba hidráulica, una válvula hidráulica y un actuador hidráulico. La bomba hidráulica convierte la energía mecánica de un motor principal en energía hidráulica de un fluido hidráulico. La válvula hidráulica ajusta la presión, caudal y dirección del fluido hidráulico. El actuador hidráulico convierte la energía hidráulica del fluido hidráulico en energía mecánica, realiza una acción correspondiente y completa una operación predeterminada.

Debido a la diversidad de entornos operativos y demandas, la maquinaria de obras públicas requiere que los sistemas hidráulicos tengan unas funciones de control predeterminadas, por ejemplo función de control de potencia constante, función de corte de presión, función de detección de carga, función de control del flujo negativo y función de control del flujo positivo. De acuerdo con sus diferencias en los principios de control básicos, las funciones de control de los sistemas hidráulicos pueden clasificarse en: funciones de control de velocidad, funciones de control de potencia y funciones de control de ahorro de energía.

En un sistema hidráulico, la velocidad a la que opera el actuador hidráulico depende de la presión que el fluido hidráulico proporciona y del caudal de salida de la bomba hidráulica, la potencia de salida del sistema hidráulico también guarda relación con la presión en el sistema hidráulico y el caudal de la bomba hidráulica. Debido a que la presión en el sistema hidráulico se determina mediante la carga, el control de la velocidad a la que opera el actuador hidráulico y el control de la potencia de salida del sistema hidráulico se realizan en realidad mediante el control del caudal de salida de la bomba hidráulica. La idea básica del control de ahorro de energía es equilibrar el suministro y la demanda de caudal, es decir ajustar el caudal de salida de la bomba hidráulica de modo que el caudal del fluido hidráulico requerido por el actuador hidráulico se satisfaga correctamente, reduciendo de ese modo la producción de energía hidráulica inútil y consiguiendo un ahorro de energía en el sistema hidráulico. Por lo tanto, el control del ahorro de energía se realiza también mediante el control del caudal de salida de la bomba hidráulica. Como puede verse, las funciones de control de los sistemas hidráulicos dependen del control del caudal de salida de la bomba hidráulica.

El caudal de salida de una bomba hidráulica se relaciona con la velocidad del eje de la bomba y el desplazamiento. La velocidad del eje de la bomba la proporciona un motor principal. En la industria de la maquinaria para obras públicas, el uso de motores como fuente de energía está muy extendido. Para ampliar la vida útil del motor y para reducir su consumo de combustible, se usa en general, el control de velocidad del motor diesel, es decir, para mantener la potencia de aspiración del motor sustancialmente constante, de modo que la velocidad del motor permanece sustancialmente constante, evitando de ese modo, que el motor se vea afectado por picos de carga en el sistema hidráulico. Por ello, en la práctica, la velocidad en el eje de la bomba, de la bomba hidráulica, se mantiene sustancialmente constante. Por lo tanto, el control del caudal de salida de una bomba hidráulica es realmente el control de su desplazamiento.

Para realizar el ajuste automático y adaptativo del desplazamiento de una bomba hidráulica, normalmente se usa un mecanismo de control del desplazamiento. El mecanismo de control del desplazamiento ajusta el desplazamiento de la bomba hidráulica, de acuerdo con los cambios de presión en la boca de salida de la bomba hidráulica, para cumplir un requisito predeterminado. El principio básico de ajuste del mecanismo de control del desplazamiento de la bomba hidráulica es: el mecanismo de control del desplazamiento recibe una señal que representa la presión de salida de la bomba hidráulica, y acciona un mecanismo de desplazamiento variable de la bomba hidráulica para realizar una acción predeterminada de acuerdo con la presión de salida de la bomba hidráulica, realizando de ese modo el ajuste del desplazamiento de la bomba hidráulica. Las funciones de control específicas de los sistemas hidráulicos pueden ser diferentes, pero los principios de control básicos subyacentes son generalmente los mismos, excepto por la función de transferencia específica entre el mecanismo de desplazamiento variable y la presión de salida de la bomba hidráulica. El principio operativo del mecanismo de control del desplazamiento se describe a continuación, junto con una función de control de potencia constante del sistema hidráulico, como un ejemplo.

En el sistema hidráulico con una función de potencia constante, el mecanismo de control del desplazamiento tiene una entrada conectada a una boca de salida de una bomba hidráulica, y una salida conectada a un mecanismo de desplazamiento variable de la bomba hidráulica. El mecanismo de desplazamiento variable incluye normalmente un pistón de desplazamiento variable. De acuerdo con los cambios de presión en la boca de salida de la bomba hidráulica, el mecanismo de control del desplazamiento acciona el pistón de desplazamiento variable de la bomba hidráulica para realizar una acción predeterminada por medio de una estructura mecánica y un circuito hidráulico, por ejemplo, un recorrido hacia arriba o un recorrido hacia abajo, produciendo un cambio apropiado en el ángulo de la placa oscilante de la bomba hidráulica, cambiando el desplazamiento de la bomba hidráulica, realizando de ese modo el ajuste del caudal de salida de la bomba hidráulica. Cuando la presión de salida de la bomba hidráulica se incrementa, el desplazamiento de la bomba hidráulica se reduce, de modo que se disminuye el caudal de salida de la bomba hidráulica; cuando la presión de salida de la bomba hidráulica desciende, el desplazamiento de la bomba hidráulica se incrementa, para elevar el caudal de salida de la bomba hidráulica, manteniendo de ese modo la potencia de salida de la bomba hidráulica sustancialmente constante, haciendo que la energía hidráulica que produce el sistema hidráulico se mantenga a un ritmo sustancialmente constante, y realizando un control de potencia constante del sistema hidráulico.

Como puede verse, el rendimiento de una función de control de un sistema hidráulico depende principalmente del rendimiento del control de la bomba hidráulica, que a su vez depende del rendimiento del mecanismo de control del desplazamiento. En consecuencia, la obtención de los parámetros característicos del mecanismo de control del desplazamiento para hallar el rendimiento del mecanismo de control de desplazamiento, es clave en la realización de una función de control específica del sistema hidráulico.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento para una bomba hidráulica, en el que el mecanismo de control del desplazamiento (110) tiene una entrada conectada a una boca de salida de la bomba hidráulica (100) , tiene una salida conectada a un mecanismo de desplazamiento variable (120) de la bomba hidráulica (100) y está adaptado para controlar un desplazamiento de la bomba hidráulica (100) de acuerdo con una presión en la boca de salida de la bomba hidráulica (100) , el procedimiento comprende:

la construcción de un sistema hidráulico de modo que la bomba hidráulica (100) , accionada por un motor principal (600) , produzca energía hidráulica; la medición de una presión y la obtención de un parámetro intermedio, comprendiendo la medición de la presión medir una presión en la salida del mecanismo de control del desplazamiento (110) , y la obtención de un parámetro intermedio que comprende obtener el tiempo requerido para que la presión en la salida del mecanismo de control del desplazamiento (110) tenga un cambio predeterminado; y la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) de acuerdo con el parámetro intermedio.

2. El procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la medición de una presión comprende medir la presión en la boca de salida de la bomba hidráulica (100) ; y la obtención de un parámetro intermedio comprende obtener el tiempo requerido para que la presión en la boca de salida de la bomba hidráulica

(100) tenga un cambio predeterminado.

3. El procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con la reivindicación 2, en el que, la obtención de un parámetro intermedio comprende: obtener el tiempo T1 requerido para que la presión a la salida del mecanismo de control del desplazamiento (110) comience a elevarse, y el tiempo T2 requerido para que la presión a la salida alcance un estado estable; y la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) comprende: obtener un parámetro de tiempo TD de operación del mecanismo de control del desplazamiento (110) , en el que TD=T2-T1.

4. El procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con la reivindicación 3, en el que, la obtención de un parámetro intermedio comprende: obtener el tiempo T3 requerido para que la presión en la boca de salida de la bomba hidráulica (100) comience a elevarse; y la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) comprende: obtener un parámetro del tiempo TY de retardo del mecanismo de control del desplazamiento (110) , en el que TY=T1-T3.

5. El procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con la reivindicación 4, en el que, la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) comprende: obtener un parámetro del tiempo TX de respuesta del mecanismo de control del desplazamiento (110) , en el que TX=TD+TY, o TX=T2-T3.

6. El procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que, la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) comprende adicionalmente: obtener un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) de acuerdo con la presión obtenida mediante la medición.

7. El procedimiento para la obtención de un parámetro característico de un mecanismo de control del desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con la reivindicación 6, en el que, la obtención de un parámetro característico del mecanismo de control del desplazamiento (110) comprende: obtener una presión PW de control estable del mecanismo de control del desplazamiento (110) y una amplitud PM de oscilación de la presión PW de control estable, siendo la presión PW de control estable igual a la presión en la salida del mecanismo de control del desplazamiento (110) cuando alcanza un estado estable.

8. Dispositivo de medición para un mecanismo de control del desplazamiento para una bomba hidráulica, en el que, el dispositivo de medición comprende un motor principal (600) , un dispositivo de carga (400) , un primer dispositivo de medición de presión (200) y un segundo dispositivo de medición de presión (300) ; en el que, el motor principal

(600) está adaptado para accionar la bomba hidráulica (100) de modo que la bomba hidráulica (100) produzca energía hidráulica, pudiendo conectarse el dispositivo de carga (400) a una boca de salida de la bomba hidráulica (100) para formar una carga de la bomba hidráulica, pudiendo conectarse el primer dispositivo de medición de presión (200) a una salida del mecanismo de control del desplazamiento (110) para medir una presión en la salida del mecanismo de control del desplazamiento (110) y pudiendo conectarse el segundo dispositivo de medición de presión (300) a la boca de salida de la bomba hidráulica (100) para medir la presión en la boca de salida de la bomba hidráulica (100) ,

caracterizado porque el dispositivo de medición además comprende un dispositivo de procesamiento (500) , estando el dispositivo de procesamiento (500) adaptado para recibir señales de presión producidas por el primer dispositivo de medición de presión (200) y el segundo dispositivo de medición de presión (300) , y para producir un diagrama de respuesta de las presiones en el dominio del tiempo, de acuerdo con las señales de presión y el tiempo para que las señales de presión cambien.