5.2 Определение кпд гидропривода при работе в цикличном режиме

Общий КПД привода при цикличной работе

(5.4)

Средняя за цикл полезная мощность привода N_пол.ср для привода с гидроцилиндром

N_пол.ср= _(5.5)

где R - усилие, действующее на гидроцилиндр, Н; υ_ПР - скорость хода поршня, м/сек; t_x – время холостого хода, сек; t_Ц – время рабочего хода, сек.

Затрачиваемая мощность привода (насосной установки) N_пр.ср

N_пр.ср= _(5.6)

где Q_Н , P_Н - подача и давление насоса; η - общий КПД насоса.

N_пол.ср= =666,7 Вт;

N_пр.ср= =4152,4 Вт.

η_общ= =0,16=16%

6 Расчет объема гидробака

Надежная и эффективная работа гидропривода возможна в условиях оптимального состояния, обеспечивающего постоянство рабочих характеристик. Повышение температуры влечет за собой увеличение объемных потерь, нарушаются условия смазки, повышается износ деталей, в рабочей жидкости активизируются ее окисление и выделение из нее смолистых осадков, ускоряющих облитерацию проходных капиллярных каналов и дроссельных щелей.

Основной причиной нагрева является наличие гидравлических сопротивлений в системах гидропривода. Дополнительной причиной являются объемные и гидромеханические потери, характеризуемые объемным и гидромеханическим КПД.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло

ΔN = N_пр - N_пол (6.1)

ΔN = 7571 – 1200=6371 Вт

а при цикличной работе

ΔN = N_пр.ср - N_пол.ср (6.2)

ΔN = 4152,4 – 666,7=3485,7 Вт

Согласно рекомендациям по проектированию гидропривода, объем гидробака должен быть в три раза больше объема масла, находящегося в трубопроводах и гидроаппаратах системы.

Определим объем рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме. Объем масла в трубах

. (6.3)

V_труб = =0,0003 м³.

Объем масла в гидроцилиндрах

V_ГЦ = z ·F_1· S . (6.4)

V_ГЦ = 1· 0,005024·0,5=0,0025 м³.

Объем масла в гидронасосе равен его рабочему объему

V_Н = q. = 0,000016 м³.

Объем масла в фильтре можно приближенно посчитать исходя из геометрических размеров выбранного фильтра. Стакан фильтра имеет цилиндрическую форму диаметром 100 мм и высотой 200 мм. Фильтрующие элементы занимают приблизительно 60% внутреннего объема фильтра. Исходя из этих геометрических характеристик рассчитывается объем масла, заполняющего фильтр.

V_ф = 0,000942 м³.

Объемом масла, находящегося в гидрораспределителе, дросселях и обратных клапанах можно пренебречь. Таким образом, объем рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме равен

V = V_труб + V_ГЦ + V_Н + V_Ф (6.5)

V = 0,0003 + 0,0025 + 0,000016 + 0,000942=0,0037м³.

Тогда объем бака равен

V_б1 = 3V. (6.6)

V_б1 = 3·0,0037=0,011 м³.

Полученное значение округляют его до стандартного значения объема по ГОСТ 12448-80 и получаем V_б1 = 0,0125 м³. Примем за форму гидробака параллелепипед (V =a·b·h), конструктивно подбираем размеры гидробака: длину a, ширину b, высоту h (h > h₁) рисунок 6.1.

Рисунок 6.1 – Гидравлический бак

Принимаем длину a=0,25м, ширину b=0,2м, высоту h=0,25м.

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 (6.7 )

S = 0,23 + 0,00002=0,23002 м².

Для определения поверхности труб воспользуемся формулой

S_тр = π·d· ( l₁+l₂ ) (6.8)

S_тр = 3,14·0,008·(2+3)=0,15 м².

а для теплоотдающей поверхности бака зависимостью

S_б = a·b + 2·a·h₁ + 2·b·h₁ (6.9)

S_б = 0,25·0,2 + 2·0,25·0,2 + 2·0,2·0,2=0,23 м².

Рассчитаем объёма гидробака через теплообменные поверхности

V_б2 = ( 6.10)

V_б2 = =0,0075 м³.

Так как V_б1> V_б2, то принимаем объём гидробака равный 12,5 л.

Гидробак (гидравлический бак) — в гидроприводе ёмкость для хранения рабочей жидкости.

Гидравлические баки выполняют следующие функции:

Хранение рабочей жидкости. Гидросистема требует для своей работы некоторый запас рабочей жидкости.

Отстой рабочей жидкости. Поскольку системы объёмного гидропривода очень чувствительны к загрязнению рабочей жидкости, то крайне важным является очистка рабочей жидкости. Помимо фильтров, функцию очистки выполняют и гидробаки, в которых жидкость отстаивается и значительная часть абразивных частиц оседает на дно. В связи с этим в конструкциях гидробаков часто предусматривают специальные перегородки, препятствующие перемешиванию жидкости.

Охлаждение рабочей жидкости. Одним из недостатков гидропривода является зависимость его рабочих параметров от вязкости рабочей жидкости, а значит, от её температуры. В связи с этим важной является функция охлаждения рабочей жидкости в гидробаке. Площадь поверхности гидробака при проектировании часто специально увеличивают для увеличения теплоотдачи.

Для предотвращения попадания в рабочую жидкость пыли и твёрдых частиц гидробаки должны оборудоваться специальными воздушными фильтрами.

Объём гидробака обычно проектируют равным двум-трём величинам подачи насоса.

Гидробаки рекомендуется устанавливать выше уровня расположения насоса — для улучшения условий всасывания и предупреждения возникновения кавитации во всасывающей полости насоса.

Гидробак с наддувом — это такой гидробак, в котором газ над жидкостью находится под давлением выше атмосферного. Гидробаки с наддувом устанавливают в тех случаях, когда нужно улучшить условия всасывания насоса и предотвратить возникновениие кавитации.

В авиации часто применяют гидробаки, в которых жидкость не соприкасается с воздухом, а находится под поршнем, на который действует сила упругости пружины, прижимающая поршень к поверхности жидкости. Только при такой конструкции гидробака возможен «перевёрнутый» полёт самолёта.

23