Розрахунок мінімальної ємності гідробака

Як приклад розглянемо гідросистему (рисунок 3) з гідроакумулятором, що підключається до гідроциліндра тільки під час прискореного ходу (при низькому тиску в системі).

Робота відбувається в такий спосіб. Під час робочих переміщень поршня в гідроциліндрі 5 рідина з гідробака 1 через всмоктуючі й напірні трубопроводи, фільтр 7 і розподільник 6 подається тільки від меншого насоса 10, тиск у якому контролюється запобіжним клапаном 4. Зворотний клапан 8 закритий, і від насоса 11 (більшої продуктивності) через зворотний клапан 9 відбувається зарядка гідроакумулятора 14 до величини настройки клапана низького тиску 12. При холостому ході поршня до гідроциліндра надходить рідина одночасно від двох насосів 10, 11, й акумулятора 14. Таке використання обсягу рідини, накопиченного в гідроакумуляторі, дає можливість установлювати насоси з меншою сумарною продуктивністю. На злив рідина надходить через дренажні г, зливальні а трубопроводи, магістраль 3 і радіатори (теплообмінники) 2. Контроль тиску здійснюється манометром 13.

Мінімальна ємність бака V_min визначається як сума змін ємностей елементів гідросистеми в процесі її роботи. При цьому необхідно враховувати витоки рідини, її теплове розширення, стиснення і перевищення рівня над забірним каналом.

Рисунок 3 - Акумуляторна гідросистема

Зміна ємності гідросистеми ∆V₁ у процесі зарядки і розрядки гідроакумулятора дорівнює різниці обсягів рідини в гідроакумуляторі при максимальній його зарядці V_max і розрядці V_min:

(1)

Зміна об’єму ∆V₂ при роботі силового гідроциліндра визначається як різниця робочих обсягів штокової V_шт та безштокової V_бш порожнин:

. (2)

Зміна обсягу ∆V₃ рідини в гідросистемі, зв'язана з її температурним розширенням,

(3)

де β_t - коефіцієнт температурного розширення рідини (для мінерального масла β_t ≈ 10^-3 град^-1);

V_ж - об’єм рідини в гідросистемі;

∆t - зміна температури.

Зміна об’єму рідини в гідросистемі, обумовлена її стиском,

(4)

де К_р- коефіцієнт піддатливості трубопроводів і порожнин гідроапаратури, заповнених робочою рідиною, що враховує сумарний ефект від стисливості робочої рідини й деформації стінок порожнин /ІІ/;

V_p - об’єм порожнин і магістралей, що перебувають під тиском;

р - тиск у напірній магістралі.

Об’єм рідини ∆V₅, необхідний для компенсації витоків,

(5)

де G - коефіцієнт витоків робочої рідини.

Кількість рідини ∆V₆ для створення перевищення її рівня над забірним каналом для того, щоб при максимальній витраті не могла утворитися вирва в забірного каналу. Тоді ця кількість, л:

(6)

де S - площа поверхні рідини в площині, що проходить через забірний канал й обмежена периметром багатокутника, утвореного перетинанням поверхні рідини зі стінками бака.

Таким чином, мінімальний об’єм масла в гідробаці

. (7)

У гідробаці, крім об’єму масла, є також і повітряний об’єм ∆V_возд, який необхідний для запобігання потрапляння рідини в дренажну систему й повітряний фільтр. Об’єм звичайно вибирається рівним 10-15% об’єму ∆V_min, тобто

∆V_возд = (0,1-0,15) V_{min .} (8)

Тоді мінімальна ємність гідробака

V_min = (1,1-1,15) V_{min .} (9)

Примітка. При проведенні попередніх розрахунків ємність гідробака часто вибирають рівною 2–5-хвилинної продуктивності насоса для машин, у яких гідропривод активних робочих органів задіяний постійно (періодично, то - 1/3-1/4 хвилинної продуктивності).