5. Тепловой расчет гидропривода
Энергия, затраченная на преодоление различных сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, что вызывает нагрев рабочей жидкости и нежелательное снижение ее вязкости. Приближенно считается, что полученная с рабочей жидкостью теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхность бака.
Тепловой поток через стенки бака эквивалентен потерянной мощности DN
,
где N1 - мощность гидронасоса; N2П - полезная мощность на штоке гидроцилиндра.
Мощность гидронасоса
где Q1 - подача гидронасоса, определенная по формуле (3.7); Р1 - давление гидронасоса, рассчитанное по формуле (3.21); h1 - полный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой.
Полезная мощность определяется по формуле
где F2 - усилие на штоке в соответствии с заданием; n2 - действительная скорость движения штока.
Действительная скорость движения n2 определяется по формуле
где DQP - утечки рабочей жидкости в гидрораспределителе, принимаемые в соответствии с его технической характеристикой.
Утечки жидкости в предохранительном гидроклапане не учитываем из-за их малости.
Потребная площадь поверхности охлаждения
где k0 - коэффициент теплопередачи, который при отсутствии обдува не превышает 15 Вт/м2, tЖ=60…70 0С, tВ -температура воздуха.
6. Расчет внешней характеристики гидропривода.
Применительно к проектируемому гидроприводу под внешней характеристикой понимают зависимость скорости перемещения штока гидроцилиндра от усилия на штоке n2=f(F2). Для построения графика внешней характеристики необходимо задаться несколькими (4…5) значениями F2i в пределах 0£F2i£F2. Каждому значению усилия F2i соответствует давление p2i гидроцилиндра, которое определяется по формуле
Принимаем F2i=25,50,75,100,125 KH.
Р21=
Р22=
Р23=
Р24=
Р25=
Поскольку потери давления в напорном трубопроводе практически не зависят от давления в напорном трубопроводе, то соответствующие значения давления DP2i у гидронасоса определяются по формуле
P11=13.42 МПа
P12=15,38 МПа
P13=17.34 МПа
P14=19.31 МПа
P15=21.28 МПа
где DР - потери давления, рассчитанные по формуле
С увеличением давления Р1i возрастают утечки рабочей жидкости в гидронасосе DQ1i и в гидрораспределителе DQРi. Поэтому действительная подача рабочей жидкости в гидроцилиндр с возрастанием усилия F2i уменьшается. В связи с этим уменьшается и скорость движения штока n2i, значение которой определяется по формуле
где Q1T - теоретическая подача гидронасоса; DQ1i и DQРi - утечки рабочей жидкости в гидронасосе и гидрораспределителе.
При этом
где a1 и a2 - коэффициенты утечек для гидронасоса и гидрораспределителя.
где h01 - объемный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой; DQP - утечки принятого гидрораспределителя в соответствии с его технической характеристикой; PH - номинальное давление.
0.0008
0,0475
0,000017
0.0014 0,0472 0,000030
0,0017 0,0479 0,000036
0,0021 0,0465 0,000043
0.0024 0,0461 0,00049
По
полученным данным строится график
зависимости
Рис.2
Далее необходимо оценить степень снижения скорости движения штока при изменении усилия F2i от нуля до F2.
где n20 - скорость движения штока при F2=0.
Поз. обозначение |
Наименование |
Кол. |
Примечание |
1 |
упорное кольцо |
1 |
|
2,4,17 |
кольца |
3 |
|
3 |
грязесъемное кольцо |
1 |
|
5,14 |
Уплотнительные манжеты |
2 |
|
6 |
втулка |
1 |
|
7 |
направляющая обойма |
1 |
|
8,13
|
уплотнительные кольца |
2 |
|
9
|
шток |
1 |
|
10
|
гильза цилиндра |
1 |
|
11
|
гайка |
1 |
|
12
|
демпферное кольцо |
1 |
|
15
|
поршень |
1 |
|
16
|
держатель манжета |
1 |
|
18
|
стопорная шайба |
1 |
|
19
|
гайка |
1 |
|
20
|
хвостовик |
1 |
|
21
|
втулка проушины |
1 |
|