книги из ГПНТБ / Дубровский О.Н. Гидроэнергетические расчеты судовых силовых гидравлических приводов и систем

Основное расчетное уравнение эффективности для схем, обеспе­ чивающих М = const, можно получить из уравнения (97), в котором крутящий момент мотора (нагрузка) принимается постоянным. Расчетное уравнение принимает вид

117

Аналогично из уравнения (99) можно получить выражения внеш­

Дальнейшее преобразование уравнений зависит от схемы гидро­ привода и заданных исходных условий. Рассмотрим в качестве примера некоторые основные уравнения, выраженные в зависимости от частоты вращения мотора. Это наиболее распространенный случай функциональной зависимости рабочих параметров в гидроприводах рассматриваемого типа. Однако для схем V и V II данная зависи­ мость условна, так как частота вращения мотора в схемах устанавли­ вается не оператором, а автоматическим регулятором и зависит от

118

тором частота вращения насоса выражена через /гм. Используем упрощенное выражение

п„ = пи Яигы = С, 'Ѵн’ІИн ЛГм

В данной схеме гн и гыпостоянны и, как правило, имеют максималь­

Из основного уравнения г]гп а) в развернутом виде нетрудно полу­ чить точные выражения основных гидроэнергетических параметров

119

Рабочее давление на всем диапазоне регулирования теоретически сохраняется постоянным. В действительности оно изменяется в связи с применением механического к. п. д. мотора и сопротивления в си­ стеме с изменением частоты вращения мотора. Изменение рабочего давления, в том числе и максимального рн в гидроприводе, можно определить из выражения

ГІСТ (I)

В развернутом виде расчетное уравнение

п\ 1+ Сс.мгм(,'млм)1,6^

где постоянная

/->і _ мн

-1,59«7мгм ’

На рис. 35 приведены экспериментальные [21 ] (сплошные линии) и расчетные (штриховые линии) характеристики эффективности гидроприводов различного типа объемного регулирования:

—гидропривод А выполнен по схеме / и состоит из насоса ІІД-10 и высокомоментного радиально-поршневого мотора ВГД-420 (объемная постоянная 3,2 л/об);

—гидропривод Б выполнен по схеме V и состоит из гидромашин

гидропривода А;

—гидропривод В выполнен по схеме VI и состоит из насоса IIД-5

ивысокомоментного радиально-поршневого мотора с двухступенча­

тым регулированием объема РГДР-4 (объемные постоянные 3,2

и1,6 л/об);

—гидропривод Г выполнен по схеме V II и состоит из насоса

ІІМ-2,5 и специального радиально-поршневого мотора с непрерыв­ ным регулированием РГДР-3.

Расчеты показывают, что метод показательных функций отражает общие закономерности изменения характеристик гидроприводов. Точность расчетов достаточна для инженерной практики.

Сравнительный анализ гидроприводов различных схем. Анализ различных схем гидроприводов с объемным регулированием удобнее выполнять в относительных единицах, приняв спецификационные параметры гс, пс, рс, ѵс и соответствующие им /Vе и Мс за единицу. Тогда значения Кѵ и Кт можно заменить Sc и тс соответственно. Для расчета характеристик т]гп (пм) различных схем в относительных единицах удобнее использовать уравнение (94) без учета к. п. д. системы. Для случая полного и частичного использования рабочего объема гидромашин, а следовательно, располагаемого ими крутящего момента и мощности 5е и тс необходимо заменить значениями коэф­

фициентов потерь гидромашин на режиме пм = 1, т. е. 5 ' и т'

т

Рис. 35. Сравнение действительных и расчетных характеристик эффек­ тивности гидроприводов с объемным регулированием в составе агрегатов ІІД-10—ВГД-420 (схемы II, V), ПД-5—РГДР-4 (схема VI), ПМ-2,5— РГДР-3 (схема VII).

121

в установившемся режиме при ѵ = 1

где исходные параметры (при пм = 1) принимаются следующими:

Аналогично можно получить выражения объемных и механиче­ ских потерь для текущих режимов. Так, для схемы I при М = const,

122

Преобразованные расчетные уравнения т]гп (пм) в относительных единицах для различных схем и режимов гидроприводов с объемным

и Лт (Ю Для различных схем и режимов.

Общее уравнение механических характеристик (99) также можно представить в относительных единицах и, приняв во внимание изложенные выше преобразования, записать в виде

где пи — = Пм?гп) — максимальная теоретическая скорость мотора

Яи

в составе данного гидропривода, называемая иногда синхронной скоростью.

В данном выражении объемные потери рассматриваются относи­ тельно номинальной спецификационной нагрузки, принимаемой за

единицу при пы(гп) = 1.

Обозначив через ScTn суммарный спецификационный коэффициент объемных потерь в гидроприводе, можно записать

где

SI + SI

Основное уравнение механических характеристик (в относитель­ ных единицах) гидропривода с объемным регулированием можно преобразовать в зависимости от схемы гидропривода. Например, для схем, работающих в режиме N = const,

' м

123

124

0,25

0,5

0,25

0,25

О 0,5 I Ям

п м(гп)

------------ " III

Рис. 36. Расчетные графики экономических (а) и относительных меха­ нических (б) характеристик гидроприводов объемного регулирования различных схем.

Для схемы VI I при гн = 1 и па = 1

«м (гп) = -=г- (1 — S?rnN ).

Мм

На рис. 36, б приведены относительные механические характери­ стики ряда схем гидроприводов с объемным регулированием при

5гп = 0,1, характерном для современных силовых судовых гидро­ приводов с гидромашинами поршневого типа [сплошными линиями показаны характеристики, рассчитанные по формуле (111), штрихо­ выми — характеристики для схемы V и штрихпунктирными — для схемы VII].

Анализ механических и экономических характеристик гидро­ приводов рассматриваемого типа дает возможность сделать сле­ дующие выводы:

1. Гидравлические приводы с объемным регулированием обла­ дают широкими возможностями в изменении (выборе) жесткости

ентом жесткости, представляющим собой отношение частоты вра­ щения при полной нагрузке к частоте вращения при холостом ходе

п'/п°, обладают гидроприводы без автоматического ограничения мощности (схемы I—IV). Для современных/ гидроприводов, выпол­

ненных по схемам I—IV, п'/п° = 0,9-н0,95. Для схем с автомати­ ческим ограничением мощности при диапазоне регулирования DR ~ = 4 (больший диапазон в судовых силовых гидроприводах, как пра­

вило, не применяется) п'/п° — 0,1ч-0,15. Характеристики такого вида называются мягкими. Силовые гидроприводы с мягкими харак­

2. Для режима М = const на всем диапазоне регулирования наиболее экономически эффективна схема /. Однако необходимость регулирования частоты вращения первичного двигателя ограничи­ вает возможность применения ее на судах. При пя = const и полном использовании гидромашин на рассматриваемом режиме наиболее выгодна схема II с регулируемым насосом. При снижении степени использования гидромашин экономичность схемы II существенно падает и может оказаться ниже экономичности схемы III с регули­

вания пы. Следовательно, схема II I имеет преимущество перед схе­ мой II в тех случаях, когда гидропривод работает с переменными нагрузкой и скоростью, с возможно большим его недоиспользова­ нием по М м и пм, например грузоподъемные устройства общего назначения.

126