3.8.2 Гидропривод вращательного движения

В гидроприводах подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин в качестве гидродвигателей вращательного движения применяются гидромоторы. Основными параметрами любого гидромотора являются рабо­чий объем гидромотора q_ГМ, номинальное давление р_НОМ и час­тота вращения вала гидромотора n_ГМ, а производными - крутящий момент М_ГМ , развиваемый гидромотором, и расход жидкости через гидромотор Q_ГМ.

Из перечисленных параметров гидромотора неизвестен только рабо­чий объем гидромотора q_ГМ, так как номинальное давление гидромотора определяется номинальным давлением гидропривода р_НОМ, расход жидкости через гидромотор Q_ГМ определяется действительной подачей насоса Q_Н.Д, а момент на валу гидромотора и частота его вращения должны соответствовать заданным величинам М_ГМ и n_ГМ.

Рабочий объем гидромотора q_ГМ определяется из равенс­тва потребной мощности гидромотора, найденной по его выходным параметрам по формуле (2), и мощности гидромотора, вычисляемой по параметрам по­тока жидкости:

N_ГМ = Q_ГМ = =

= . (14)

Найденное из формулы (14) численное значение рабочего объема гидромотора q_ГМ удовлетворяет реализации гидромотором только одного из двух заданных параметров – момента М_ГМ, развиваемого гидромотором. Для обеспечения заданной частоты вращения вала гидромотора необходимо определить рабочий объём гидромотора из уравнения неразрывности потока жидкости:

Q_Н.Д = Q_ГМ = q_ГМ * n_ГМ . (15)

По найденным значениям рабочего объема гидромотора q_ГМ и остальным основным и производным параметрам выбирается тип и марка гидромотора и приводится его техни­ческая характеристика. Для выбора гидромотора могут быть использо­ваны работы [2,3,7,8,15].

После выбора гидромотора определяются действительные значения

крутящего момента M_ГМ.Д, развиваемого гидромото­ром, и частоты вращения его вала n_ГМ.Д.

Действительный крутящий момент M_ГМ.Д, развиваемый гидромотором, нахо­дится из формулы (14) после подстановки в неё формулы (2):

M_ГМ.Д= , (16)

где - гидромеханический КПД гидромотора согласно его технической характеристике.

Действительная частота вращения вала гидромотора n_ГМ.Д с учетом утечек в гидромоторе определяется из формулы (15):

, (17)

где - объёмный КПД гидромотора согласно его технической характеристике.

После этого проводится сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам:

, (18)

. (19)

Допускаемая величина относительного отклонения параметров не должна превышать 10%.

3.9 Тепловой расчет объёмного гидропривода

Тепловой расчет объёмного гидропривода ведется на основе баланса выде­ляемого и отводимого тепла:

= . (20)

Тепло, выделяемое в гидроприводе, обусловлено теряемой гидроприводом мощностью на гидравлические и механические потери, оцениваемые гидромеханическим КПД . Следовательно, можно опре­делить количество выделяемого гидроприводом тепла Q_ВЫД, кДж как эквивалент разности приводной N_ПРИВ и полезной N_ПОЛ мощностей, теряемой в гидроприводе на гидромеханическое трение, т.е.

= = (21)

или

= = , (22)

где К_Э - коэффициент эквивалентности, равный 3600 кДж/ч кВт [1],

- гидромеханический КПД гидропривода, равный произведению

гидромеханических КПД насоса, гидродвигателя и гидравлического КПД , учитывающего потери при движении жид­кости в напорной и сливной линиях.

Следует отметить, что в технических характеристиках насосов и гидродвигателей обычно приводятся только полный и объемный КПД . По­этому гидромеханический КПД для гидромашин находится из соотношения

. (23)

Приводная мощность N_ПРИВ равна

, (24)

где - полный КПД насоса согласно его технической характеристи­ке.

Полезная мощность гидропривода N_ПОЛ - это мощность, развиваемая гидродви­гателем. Следовательно,

для гидроприводов возвратно-поступательного движения

N_ПОЛ = F_ГЦ.Д * v_Д, (25)

для гидропривода вращательного движения

. (26)

Выделенное в гидроприводе тепло надо отвести через поверхности элементов гидропривода

, (27)

где - коэффициент теплоотдачи поверхности i-го участка элемента гидропривода, рекомендуемый равным 10…15 кДж/м² *ч *град [1],

S_i - площадь поверхности i-го элемента гидропривода, м²,

-перепад температур рабочей жидкости и окружающей среды на i-том участке гидропривода, ⁰С.

Минимальные значения коэффициента теплоотдачи берутся при затрудненной циркуляции воздуха, максимальные - при свободной циркуляции.

В суммарную площадь поверхностей элементов гидропривода входит искомая площадь поверхности гидробака S_БАК, величина которой вычисляется после подстановки в формулу (20) уравнения баланса тепла выражений (21) и (27) выделенного и отведенного тепла. Найденная площадь поверхности гидробака S_БАК в м2 связана с объемом V масла в гидробаке в дм3 следующей зависимостью:

S_БАК= 0,065V^2/3 . (28)

Из формулы (28) определяется объем масла V в гидробаке.

Он не должен превышать (0,8...3,0) минутной подачи насоса. Если это ус­ловие не удовлетворяется, то необходимо установить теплообменник, рассчитав необходимую площадь его поверхности и часовой расход охлаждающей жидкости.

Необходимая площадь поверхности теплообменника S_Т находится из уравнения теплового баланса для гидробаков с теплообменниками при установившейся температуре рабочей жидкости

, (29)

где - коэффициент теплопередаче от рабочей жидкости гидропривода к охлаждающей жидкости теплообменни­ка, рекомендуемый для расчетов равным 420 кДж/м² ч*град [1];

- средний температурный напор(средняя разность температур рабочей жидкости гидропривода и охлаждающей жидкости теплообменни­ка),определяемый по формуле

= Т_РЖ - (Т0_ОЖ - Т1_ОЖ)/2 , (30)

где Т_РЖ - установившаяся температура рабочей жидкости;

Т0_ОЖ - начальная температура охлаждающей жидкости теплообменника,

Т1_ОЖ - конечная температура охлаждающей жидкости теплообменника.

Часовой расход Q_Т охлаждающей жидкости в теплообменнике находится по формуле:

, (31)

где С_ОЖ - теплоемкость охлаждающей жидкости теплообменника;

- плотность охлаждающей жидкости теплообменника.