6. Кпд нерегулируемого гидропривода
КПД нерегулируемого гидропривода определяется потерями энергии в насосе, гидромоторе, а также в соединяющих их трубопроводах и гидроаппаратах, через которые движется жидкость от насос к гидродвигателю и обратно.
1. Объемный КПД гидропривода:
При закрытых предохранительных и обратных клапанах подача насоса равна расходу жидкости через гидромотор:
В гидроприводе поступательного движения скорость поршня гидроцилиндра (см. зависимость (9))
(14)
В гидроприводе вращательного движения частота вращения вала гидромотора (см. зависимость (4))
(15)
где
- объемный КПД гидропривода,
(16)
Из (14) и (15) следует, что утечки в насосе и гидродвигателе снижают скорость движения выходного звена, т.е. вызывают потери мощности.
2. Полезная мощность гидропривода и КПД.
Для гидропривода поступательного движения
,
где ν - скорость поршня. Для гидропривода вращательного движения
,
где Fг - нагрузка (сила вдоль потока); Mг - момент на валу гидромотора.
Эту же мощность можно выразить через перепад давления в гидродвигателе Pг, расход Qг и КПД гидродвигателя ηг:
Полезная мощность насоса, выраженная через подачу Qн и давление насоса Pн:
,
а потребляемая мощность:
КПД гидропривода
,
Или для поступательного движения выходного звена
Для вращательного движения:
Так как Qн = Qг, то
,
(17)
В
выражении (17) ηmp
- гидравлический КПД гидропривода,
равный
и учитывающий суммарные гидравлические
потери давления в трубопроводах, которые
определяются величиной
.
Формулу (14) можно также представить в виде
,
(17)
где
ηо
и ηм
- объемный и механический КПД всего
гидропривода.
Изложенный анализ энергетических затрат в гидроприводе позволяет получить характеристику гидропривода. В случае нерегулируемого гидропривода (постоянные скорости насоса) под характеристикой понимается зависимость давления в системе P, полных потерь мощности ∆N и КПД η от затрачиваемой мощности N. Подобная экспериментальная характеристика представлена на рис. 27.
Как видно, КПД гидропривода, как у всякой роторной машины, круто падает при уменьшении мощности и постепенно уменьшается при отклонении от оптимальной мощности. Это обстоятельство объясняется уравнением (17), где при малых мощностях большую долю составляют потери, механические и гидравлические (скорость движения жидкости примерно постоянна).
7. Применение объемных гидроприводов в промышленности
Объемные гидроприводы получили широкое развитие, начиная примерно с 30-х годов, особенно большой прогресс они получили в 60-е годы в связи с развитием авиации и ракетостроения. Основные преимущества гидродвигателей перед другими приводами состоит в мало отношении веса его подвижных частей к усилиям и передаваемым мощностям. В последнее время гидродвигатели применяются на давления в 35 МПа и более.
Гидроприводы в настоящее время широко применяются во всех областях народного хозяйства: ракетной технике, авиации, станкостроении, прокатных станах, сельскохозяйственных, горнодобывающих, строительных, дорожных, коммунальных машинах и др. Нашел широкое применение гидропривод и в новой области техники - в мощных аккумуляторах и роботах. В нефтяной промышленности гидропривод применяется в специализированных машинах: гидропоршневых установках для добычи нефти, агрегатах для ремонта скважин, для управления буровыми установками, гидроприводе для магистральных задвижек и др.
При строительстве трубопроводов широко применяются строительные машины: трубоукладчики, бульдозеры, краны, экскаваторы, погрузчики, тракторы и др., которые управляются с помощью объемных гидроприводов. Усилия со штоков гидроцилиндров передаются на исполнительные механизмы экскаваторов, трубоукладчиков, кранов. Эксплуатация таких машин требует от инженеров соответствующих специальностей знания устройства, принципа действия и характеристик гидропривода.
Таким образом, определенный объем знаний по гидроприводу должны иметь инженеры следующих нефтяных специальностей:
- машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов (170200);
- проектирование и сооружение, эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ (050700);
- машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов (170500);
- бурение нефтяных и газовых скважин (090800).