Определение кпд гидропривода

 

Определение КПД гидропривода при постоянной нагрузке

 

Общий КПД проектируемого гидропривода, работающего при постоянной нагрузке, определяют по формуле

,

где N _пол – полезная мощность привода, определяемая по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей:

- для привода с гидромотором N _пол = М _кр ω z,

- для привода с гидроцилиндром N _пол = R υ_пр z,

где ω – частота вращения вала гидромотора, рад/с;

z – число гидромоторов или число силовых цилиндров, включенных в привод;

N _пр – затрачиваемая мощность привода (насосной установки), определяемая по формуле

,

здесь η – общий КПД насоса при расчетных значениях давления, расхода, вязкости рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала насоса.

 

Определение КПД гидропривода при работе в цикличном режиме

 

Общий КПД привода при цикличной работе

.

Средняя за цикл полезная мощность привода N _{пол. ср}:

– для привода с гидромотором

;

– для привода с гидроцилиндром

,

где M _{кр i} – момент на валу гидромотора, действующий в течение времени выполнения i -й операции, Н·м;

ω _i – частота вращения гидромотора при выполнении i -й операции, рад/с;

R_i – усилие, действующее на шток гидроцилиндра в течение времени выполнения i -й операции, Н;

υ_{пр i} – скорость движения поршня гидроцилиндра при выполнении i -й операции, м/с;

Δ t_i – продолжительность i -й операции, с;

t _ц – продолжительность всего цикла.

Затрачиваемая мощность привода (насосной установки)

,

где Q _{н i} , P _{н i} – подача и давление насоса при выполнении гидроприводом i -й операции;

η _i – общий КПД насоса при параметрах, соответствующих i -й операции.

Мощность привода насоса с постоянной подачей в цикличном режиме

,

где среднее за цикл давление в насосе

.

 

 

РАСЧЕТ ОБЪЕМА ГИДРОБАКА

 

Надежная и эффективная работа гидропривода возможна в условиях оптимального диапазона температурных характеристик рабочей жидкости. Повышение температуры влечет за собой увеличение объемных потерь, нарушаются условия смазки, повышается износ деталей, в рабочей жидкости активизируются процессы окисления и выделение из нее смолянистых осадков, ускоряющих облитерацию проходных капиллярных каналов и дроссельных щелей.

Основной причиной нагрева является наличие гидравлических со-противлений в системах гидропривода, дополнительной причиной – объемные и гидромеханические потери, характеризуемые объемным и гидромеханическим КПД.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло, определяются зависимостью

Δ N = N _пр – N _пол,

а при цикличной работе

Δ N = N _пр.ср – N _{пол. ср}.

Количество тепла Т _пр, выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности Δ N:

Т _пр = Δ N.

Условие приемлемости теплового режима в системе гидропривода

Δ Т _уст ≤ Δ Т _доп = Т _{м max} – T _{o max},

где Δ Т _уст – перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом в установившемся режиме;

Δ Т _доп – максимально допустимый перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом;

Т _{м max} – максимально допустимая температура рабочей жидкости (должна соответствовать минимально допустимой вязкости, указанной в технических условиях на выбранный тип насосов и гидромоторов); при выполнении курсового проекта принимается равной 70–75 ºС;

Т _{o max} – максимальная температура окружающего воздуха (соответствует верхнему пределу рабочего температурного диапазона, указанного в заданных условиях эксплуатации машины); при выполнении курсового проекта принимается равной 35 ºС.

Площадь поверхности теплообмена, необходимая для поддержания перепада Δ T _уст ≤ Δ T _доп

,

где K _тр и K _б – коэффициенты теплопередачи трубопроводов и гидробака, Вт/(м2·ºС):

– для труб K тр = 12–16;

– для гидробака K б = 8–12;

– при обдуве гидробака K б = 20–25;

– для гидробака с водяным охлаждением K _б = 110–175.

Площадь поверхности теплообмена складывается из поверхности труб S _тр, через которые происходит теплообмен с окружающей средой, и поверхности теплоотдачи бака S _б:

S = S _тр + S _б.

Для определения площади поверхности трубопроводов воспользуемся формулой

S _тр = π d (l ₁ + l ₂),

а для теплоотдающей поверхности бака зависимостью

S _б = ab + 2 ah ₁ + 2 bh ₁,

где а, b, h ₁ – параметры длины, ширины и высоты части объема гидробака, занимаемого рабочей жидкостью, находящейся в нем (см. рисунок 5.1).

Объем гидробака определяется через площадь теплоотдающей поверхности по зависимости

.

Рисунок 5.1 – Параметры гидробака

 

Полученное значение объема гидробака округляется до стандартного значения в большую сторону (см. таблицу 5.1).

Таблица 5.1 - Значения номинальных объемов емкостей для гидросистем по ГОСТ 12448–80, л

0,1	0,125	0,16	0,2	0,25
0,2	0,40	0,50	0,63	0,80
1,0	1,25	1,6	2,0	2,5
3,2	4,0	5,0	6,3	8
10	12,5	16	20	25
32	40	50	63	80
100	125	160	200	250
320	400	500	630	800
1000	1250	1600	2000	2500
3200	4000	5000	6300	8000
10000	12500	16000	20000	25000

 

В соответствии с выбранным объемом конструктивно подбирают размерные параметры бака, имеющего форму параллелепипеда: длину a, высоту h (h > h ₁) и ширину b

V = a · b · h.