2.3. Гидравлические потери при пуске насоса и потребляемая мощность

Минимальная температура рабочей жидкости при пуске насоса по расчету приблизительно составляет t= - 10⁰С. Определим в этом случае гидравлические потери в системе.

1. Всасывающий участок.

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

12

Число Рейнольдса:

b=18.

Коэффициент трения жидкости о стенки всасывающего трубопровода:

.

Потери давления:

2. Нагнетательный участок (изменение вязкости в масла и соответственно μ в зависимости от давления в гидросистеме условно не учитываем).

Число Рейнольдса:

b=5.

Коэффициент трения жидкости о стенки нагнетательного трубопровода:

.

Гидравлические потери на нагнетательном участке без учета технологического усилия (золотники распределителя находятся в нейтральном положении):

3. Сливной участок.

Число Рейнольдса:

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

13

b=10.

Коэффициент трения жидкости о стенки сливного трубопровода:

.

Гидравлические потери на сливном участке гидролинии:

Суммарные максимальные потери давления при пуске насос (t=-10⁰С)

.

Задаём минимальную частоту вращения коленчатого вала под нагрузкой n_min , несколько превышающую обороты холостого ходаn_x/x:n_min=625 об/мин.

Минимальная частота вращения вала насоса при зимнем пуске с учетом передаточного числа привода ( i=0,65):n_{н min}=625/0,65=961 об/мин.

Действительная подача выбранного насоса при пуске составит

.

При пуске насоса с частотой вращения его вала n_min= 961 об/ мин и подаче при этомQ_{н min}= 0,00148 м³/с потребляемая насосом пусковая мощность определяется по формулегде пусковое давление, так как при установившемся течении рабочей жидкости по трубопроводу давление насоса равно противодавлению (или потребному напору) гидросистемы. Тогда значение пусковой мощности насоса составит

.

С

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

14

огласно расчетной внешней скоростной характеристике дизеля, при частоте вращения его коленчатого валаn_е = 625 об/мин под нагрузкой приводимый им гидронасос может развивать мощность 18,6 кВт.

Вывод: мощности привода насоса для преодоления гидравлического сопротивления линии (противодавления) при пуске в зимних условиях (t= -10⁰С) достаточно (золотники гидрораспределителя при этом находятся в нейтральной позиции).

КР 32.003.00.000

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

15

3.Коэффициент полезного действия итепловой расчет гидропривода

По технической характеристике фронтального погрузчика нормальной температурой рабочей жидкости при эксплуатации летом является 60⁰С, допустимой температурой — [t_max] = 70⁰С.

Заданная летняя рабочая жидкость М-10Г2: плотность ρ₂₀= 905 кг/м³, кинематическая вязкость υ₁₀₀=11±0,5 сСт. ρ₁₀₀=846 кг/м³,

Общий КПД гидропривода при [t_max]=70⁰С определяется по выражению

где η_70г, η_ми η_об– гидравлический, механический и объёмный КПД.

Гидравлический КПД привода η_70г вычисляется по формуле

Определяем значения плотности ρ₇₀=870 кг/м³и кинематической вязкостиv₇₀при допустимой температуре в системе 70⁰С:

.

.

Для каждого участка гидролинии (всасывающего, нагнетательного и сливного) нужно найти значения чисел Рейнольдса Re₇₀, соответствующие им коэффициентыbи коэффициенты трения жидкости о стенки трубопроводов λ₇₀.

b=1.

.

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

16

b=1.

.

b=1.

.

Затем вычисляются потери давления Δр_i70на каждом из участков гидролинни.

, Па.

, Па.

, Па.

Суммарные потери давления в гидролинии при [t_max] = 70⁰С:

, Па.

Согласно ранее произведенным расчетам, развиваемое насосом номинальное давление (соответствующее номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля 1700 об/мин или, с учетом передаточного числа привода насоса, 2615 об/мин вала насоса) р_ном= 10 550 кПа.

Тогда гидравлический коэффициент полезного действия при [t_max]:

.

Механический КПД привода определяется по формуле:

г

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

17

де η_м.н— механический КПД насоса (по справочным данным для шестеренных насосов можно принимать 0,91); η_м.гр— механический КПД гидравлического распределителя, принимается 1,0; η_м.ц— механический КПД гидроцилиндра, в зависимости от давления в гидросистеме принимается в диапазоне 0,94...0,98 (при одновременной работе трёх цилиндров экскаватора значение q возводится в куб).

.

Объемный КПД гидропривода экскаватора (работают три цилиндра):

.

где η_об.н— объемный КПД насоса (для шестеренных насосов принимается 0,92...0,94); 2), η_об.гр— объемный КПД гидрораспределителя, принимается 1,0; η_об.ц— объемный КПД гидроцилиндра, можно принимать в диапазоне 0,98...0,99.

Таким образом, предварительный проектировочный расчет показывает (условно), что механический и объемный КПД не зависят от температуры эксплуатации гидропривода. Их максимальные значения, используемые при расчете, находим по данным таблиц (η_м=0,91, η_об=0,94). Общий КПД:.

Согласно рекомендациям, вместимость гидробака равна одноминутной подаче насоса (л) при номинальной частоте вращения приводного вала:

.

Окончательно вместимость гидробака выбираем по ГОСТ-12448-80:

.

Площадь теплоотдачи бака (форма параллепипед):

.

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

18

Площадь теплоизлучающей поверхности гидропривода (бака, насоса, распределителя, гидроцилиндров и трубопроводов на всех участках гидролинии):

.

Где α- поправочный коэффициент, для одноковшовых экскаваторов α=3,2.

Тогда площадь теплоизлучающей поверхности привода:

.

Мощность тепловой энергии N выделяемой гидроприводом в рабочем режиме, при заданной максимальной температуре окружающей средыt_max = 30⁰С.

где η₇₀— общий КПД привода при максимальной допустимой температуре в гидросистеме бульдозера [t_max] = 70'С;N_п— полезная мощность насоса,N_п= 42,2 кВт;k_н— коэффициент продолжительности работы под нагрузкой,k_н= 0,6...0,8 — для тяжелого режима;k_д— коэффициент использования номинального давления,k_д= 0,5...0,7.

Установившаяся температура летней рабочей жидкости в гидроприводе при заданной температуре окружающей среды t_max = 30⁰С вычисляется по формуле:

.

Где k= 10 Вт/м²∙⁰С— коэффициент теплоотдачи поверхности гидропривода в окружающую среду.

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

19

Полученная по расчету установившаяся температура гидроприводаt_устпревышает максимально допустимую по условию нормальной эксплуатации [t_max] = 70⁰С, то в гидросистеме предусмативается жидкостный радиатор с принудительным (вентилятор) обдувом потоком воздуха (калорифер).

Площадь рабочей поверхности теплообменника определяется по формуле:

Здесь k_т— коэффициент теплоотдачи теплообменника, Вт/м²∙С,k_т= 20...23; t_уст– максимальная принимаемая температура гид-ропривода, т. е.t_уст= 70⁰С; t_max – максимальная заданная темпе-ратура окружающей среды, t_max=30⁰С.

Тип и геометрические размеры теплообменника (калорифера) выбираем по справочным данным. Принимаем теплообменник (калорифер) КМ6-СК-1,01А: условный проход – 40 мм, поверхность теплоотдачи – 26м², перепад давления – 1,2 МПа, коэффициент теплоотдачи – 23 Вт/м²∙⁰С, количество отводимого тепла – 18,8 кВт, масса – 66кг.

КР 32.003.00.000ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись дата

Лист

20