53. Тепловой анализ гидропривода.

В процессе функционирования гидропривода часть передаваемой в нем механической энергии переходит в тепловую, что сопровождается ростом температуры рабочей жидкости. Переход энергии из механической в тепловую обусловлен наличием гидравлических сопротивлений, а также вызван объемными и механическими потерями.

Как известно, с увеличением температуры уменьшается вязкость рабочей жидкости. Это может привести к значительному увеличению объемных потерь в гидроприводе, нарушению режима смазки поверхнос­тей трения, интенсификации окислительных процессов в рабочей жидкости и процессов выделения смолистых осадков.

Тепловой поток Ф, выделяемый в гидроприводе, эквивалентен потерям мощности:

Ф = (1 – η )·N. (2.29)

Тепловой анализ гидропривода основывается на уравнении теплового баланса, которое для стационарного режима имеет следующий вид:

, (2.32)

где – тепловой поток, передаваемый в окружающую среду.

, (2.33)

где – среднее значение коэффициента теплопередачи, Вт/(м² · ^оС);                  

   – суммарная площадь поверхности теплообмена

– температура рабочей жидкости, ^оС;

– температура окружающей среды, ^оС.

Охлаждаемая поверхность гидробака – это та часть его поверхности, которая контактирует с рабочей жидкостью. На этапе, когда неизвестна форма бака, в квадратных метрах можно приближенно определить из следующей зависимости :

, (2.34)

где – объем масла, дм³.

Среднее значение коэффициента теплопередачи:

, (2.35)

где – коэффициент теплопередачи и площадь поверхности теплообмена j-го элемента гидропривода;

– количество элементов в гидроприводе

Для гидросистем принимают 13,5…17,5 Вт/(м² · ^оС).

Из уравнения (2.43) при определяют температуру рабочей жидкости и сравнивают ее с допустимой . При этом температура окружающей среды принимается максимальной , определяемой условиями эксплуатации проектируемой машины.

Допустимое значение температуры рабочей жидкости принимают = 60–70 °С.

В случае > необходимо увеличить площадь поверхности теплообмена путем оребрения поверхности гидробака или установки теплообменника.

При оребрении поверхности гидробака уравнение теплового баланса принимает следующий вид:

. ^(2.36)

Площадь поверхности оребрения определяется из уравнения (2.36) при = и = .

При невозможности обеспечения теплового баланса при ≤ за счет оребрения гидробака принимается решение о необходимости установки теплообменника.

Уравнение теплового баланса для стационарного режима при установке теплообменника имеет следующий вид:

, (2.37)

где – коэффициент теплопередачи теплообменника, Вт/(м² · ^оС);

– площадь поверхности теплоотдачи теплообменника, м².

Коэффициент теплопередачи для теплообменника (Вт/(м² · °С)) в ус-

ловиях принудительного обдува можно приближенно определить из следующих зависимостей :

при < 5 м/с – = 6,15 + 4,17 ;

при > 5 м/с – = 7,5 ,