Гидравлика, гидравлический привод и газовая динамика (стр. 16 )

Вариант №	Rг, Н	L, м	V, м/мин	Вариант №	Rг, Н	L, м	V, м/мин
1	45000	0,4	0,6	6	20000	0,4	1,2
2	100000	0,5	0,25	7	5000	0,6	1,6
3	800000	0,2	0,5	8	12000	0,8	1,0
4	120000	0,45	0,3	9	100000	0,12	0,8
5	40000	0,6	1,2	10	30000	0,5	0,6

Мощность и тепловые потери гидропривода

Режим работы гидроприводов машин и механизмов может характеризоваться следующими величинами:

Кр – коэффициентом использования давления:

,

где p – наибольшее давление, при котором работает гидропривод продолжительное время;

Кп – коэффициент продолжительности работы гидропривода под нагрузкой:

,

где tp – время работы гидропривода в течение заданного периода (например часа или смены); tз – полное заданное время;

Кн – коэффициент, учитывающий неустановившийся характер работы гидропривода:

,

где tн – время работы гидропривода при неустановившемся режиме; tу – время работы гидропривода при установившемся режиме.

Мощность гидропривода в общем случае зависит от характера нагрузки. С этой точки зрения гидроприводы можно разделить на три группы:

·  работающие с постоянной нагрузкой в течение длительного времени;

·  работающие с кратковременной нагрузкой, когда время остановки много больше времени работы гидропривода;

·  с повторно-кратковременной нагрузкой, когда чередуются между собой соизмеримые по времени периоды нагрузки и работы вхолостую.

К первой группе относятся гидроприводы с последовательно включенным дросселем и постоянной нагрузкой. Для этих гидроприводов Кр = 1,0, а мощность определяется по формулам

,

(9)

Для гидроприводов, работающих кратковременно, целесообразно выбирать мощность по фактическому, а не по номинальному давлению:

(10)

(11)

В формулах (10) и (11) давление, производительность и расход принимают по паспортным данным гидромашины.

К гидроприводам с повторно-кратковременной нагрузкой можно отнести все гидроприводы возвратно-поступательного движения с объемным регулированием скорости и с дросселем, включенным параллельно. Для этих условий тепловые потери при постоянной скорости движения выходного звена исполнительного механизма пропорциональны нагрузке.

Мощность гидромашины (гидронасоса и гидродвигателя) определяется по ее средней величине:

(12)

где Ni – мощность на i-м участке нагрузочной диаграммы; ti – время, в течение которого мощность равна Ni; tц – время цикла.

Мощность, подводимая к насосу, равна

(13)

где К – допустимая перегрузка.

По расчетной мощности и частоте вращения вала насоса выбирают приводной двигатель.

Все потери мощности в гидросистеме превращаются в тепло, которое способствует нагреву рабочей жидкости. С повышением температуры уменьшается вязкость жидкости, что приводит к увеличению утечек через зазоры гидрооборудования.

Особенно интенсивно нагревается жидкость при отсутствии разгрузки, низком КПД насоса или гидродвигателя и при дроссельном регулировании гидропривода. Если отсутствует разгрузка насоса, то при остановках гидродвигателя вся жидкость сливается через предохранительный гидроклапан и вся мощность переходит в тепло:

При работе насоса на потребителя количество выделяемого тепла определяется по формуле

(14)

КПД системы hc определяется как отношение мощности гидродвигателя к подводимой мощности насоса, .

Для поддержания температуры рабочей жидкости в допустимых пределах применяют естественное и принудительное (с помощью теплообменников) охлаждение. Для естественного охлаждения большое значение имеет правильный выбор емкости гидробака, в котором размещается рабочая жидкость. Полезную емкость гидробака обычно выбирают по ГОСТ I6770–7I, равную не менее трехминутной производительности насоса.

Ёмкость гидробака, необходимую для нормальной работы гидропривода, можно определить также по формуле

(15)

где Q² – количество тепла за 3600 c, кДж.

Рабочей температурой считается температура в пределах Т = (323–333) К или (50–60)˚С.

При длительной работе гидропривода установившуюся температуру при известном количестве рабочей жидкости определяют по формуле

. (16)

Когда расчетные размеры гидробака чрезмерно большие, необходимо применять теплообменники.

Пример расчета мощности и тепловых потерь привода.

Задано: расход гидродвигателя Qг = 1,66×10-3 м3/с, общий КПД насоса hн общ = 0,93, общий КПД гидроцилиндра hг общ = 0,96, потери давления в гидролинии Dр = 0,1 МПа, потери давления в гидрораспределителе Dргр = 0,2 МПа.

Режим работы – повторно-кратковременный: в течение t1 = 10 c р1 = 10 МПа, в течение t2 = 5 c р2 = 2 МПа. Утечки в гидроаппаратуре составляют 0,01×10-3 м3/с.

Определяем:

1) суммарные потери в гидролинии и гидрораспределителе:

;

2) мощность на выходе из насоса по формуле (9)

;

;

3) среднюю мощность на выходе гидронасоса по (12) при tц = 15 с:

;

4) подводимую мощность к насосу по формуле (13) при К=1:

;

5) КПД всей системы по формуле

,

где

;

6) количество выделяемого за 1 час тепла по формуле (14):

;

7) емкость гидробака по формуле (15):

;

Принимаем фактическую емкость бака W = 0,3 м3. Тогда установившаяся температура определится по формуле (16):

Расчет механических характеристик гидроприводов

Исходными данными для расчета характеристик гидропривода с дроссельным регулированием являются: площадь поршня Sп, м2; производительность насоса Q м3/c; нагрузка на штоке гидроцилиндра Rг, Н; давление настройки предохранительного гидроклапана Rн, Па.

Расчет ведется в такой последовательности. Определяют максимальное проходное сечение дросселя:

Dрдр необходимо брать из технической характеристики. При отсутствии этого параметра в технической характеристике принимают его в пределах (0,2–0,5) МПа.

Коэффициент расхода дросселя m для щелевых дросселей принимают равным 0,67–0,70, а для игольчатых – 0,75–0,80.

Скорость штока гидроцилиндра в зависимости от нагрузки для гидропривода с последовательным включением дросселя в напорной гидролинии:

, (18)

где qдр – параметр регулирования дросселя.

Скорость штока гидроцилиндра в зависимости от нагрузки для гидропривода с последовательным включением дросселя в сливной гидролинии:

, (19)

где Sп и Sш – площади поршня со стороны рабочей и штоковой полостей.

Скорость штока гидроцилиндра в зависимости от нагрузки для гидропривода с параллельным включением дросселя: