Определение КПД гидропривода

5. Определение КПД гидропривода

5.1 Определение КПД гидропривода при постоянной нагрузке

Общий КПД проектируемого гидропривода, работающего при постоянной нагрузке, определяют по формуле

где N_пр - затрачиваемая мощность привода (насосной установки),

здесь η - общий КПД насоса при расчетных значениях давления, расхода, вязкости рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала насоса;

N_пол - полезная мощность привода, которая определяется по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей:

для привода с гидроцилиндром

N_пол = R υ_ПР z.

Q_н==1,09·10^-3 м³/с;

N_пр==7571 Вт;

N_пол=12·10^3·0,1·1=1200 Вт;

η_общ==0,16=16%.

5.2 Определение КПД гидропривода при работе в цикличном режиме

Общий КПД привода при цикличной работе

Средняя за цикл полезная мощность привода N_пол.ср для привода с гидроцилиндром

N_пол.ср=

где R - усилие, действующее на гидроцилиндр, Н; υ_ПР - скорость хода поршня, м/сек; t_x – время холостого хода, сек; t_Ц – время рабочего хода, сек.

Затрачиваемая мощность привода (насосной установки) N_пр.ср

N_пр.ср=

где Q_Н , P_Н - подача и давление насоса; η - общий КПД насоса.

N_пол.ср==666,7 Вт;

N_пр.ср==4152,4 Вт.

η_общ==0,16=16%

6. Расчет объема гидробака

 

Надежная и эффективная работа гидропривода возможна в условиях оптимального состояния, обеспечивающего постоянство рабочих характеристик. Повышение температуры влечет за собой увеличение объемных потерь, нарушаются условия смазки, повышается износ деталей, в рабочей жидкости активизируются ее окисление и выделение из нее смолистых осадков, ускоряющих облитерацию проходных капиллярных каналов и дроссельных щелей.

Основной причиной нагрева является наличие гидравлических сопротивлений в системах гидропривода. Дополнительной причиной являются объемные и гидромеханические потери, характеризуемые объемным и гидромеханическим КПД.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло

ΔN = N_пр - N_пол

ΔN = 7571 – 1200=6371 Вт

а при цикличной работе

ΔN = N_пр.ср - N_пол.ср

ΔN = 4152,4 – 666,7=3485,7 Вт

Согласно рекомендациям по проектированию гидропривода, объем гидробака должен быть в три раза больше объема масла, находящегося в трубопроводах и гидроаппаратах системы.

Определим объем рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме. Объем масла в трубах

.

V_труб = =0,0003 м³.

Объем масла в гидроцилиндрах

V_ГЦ = z ·F_1· S .

V_ГЦ = 1· 0,005024·0,5=0,0025 м³.

Объем масла в гидронасосе равен его рабочему объему

V_Н = q. = 0,000016 м³.

Объем масла в фильтре можно приближенно посчитать исходя из геометрических размеров выбранного фильтра. Стакан фильтра имеет цилиндрическую форму диаметром 100 мм и высотой 200 мм. Фильтрующие элементы занимают приблизительно 60% внутреннего объема фильтра. Исходя из этих геометрических характеристик рассчитывается объем масла, заполняющего фильтр.

V_ф = 0,000942 м³.

Объемом масла, находящегося в гидрораспределителе, дросселях и обратных клапанах можно пренебречь. Таким образом, объем рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме равен

V = V_труб + V_ГЦ + V_Н + V_Ф

V = 0,0003 + 0,0025 + 0,000016 + 0,000942=0,0037м³.

Тогда объем бака равен

V_б1 = 3V.

V_б1 = 3·0,0037=0,011 м³.

Полученное значение округляют его до стандартного значения объема по ГОСТ 12448-80 и получаем V_б1 = 0,0125 м³. Примем за форму гидробака параллелепипед (V =a·b·h), конструктивно подбираем размеры гидробака: длину a, ширину b, высоту h (h > h₁) рисунок 6.1.

Рисунок 6.1 – Гидравлический бак

Принимаем длину a=0,25м, ширину b=0,2м, высоту h=0,25м.

Площадь поверхности теплообмена складывается из поверхности труб S_тр, через которые происходит теплообмен с окружающей средой, и поверхности теплоотдачи бака S_б

S = S_тр + S_б

S = 0,23 + 0,00002=0,23002 м².

Для определения поверхности труб воспользуемся формулой

S_тр = π·d· ( l₁+l₂ )

S_тр = 3,14·0,008·(2+3)=0,15 м².

а для теплоотдающей поверхности бака зависимостью

S_б = a·b + 2·a·h₁ + 2·b·h₁

S_б = 0,25·0,2 + 2·0,25·0,2 + 2·0,2·0,2=0,23 м².

Рассчитаем объёма гидробака через теплообменные поверхности

V_б2 = .

V_б2 = =0,0075 м³.

Така как V_б1> V_б2, то принимаем объём гидробака равный 12,5 л.

Заключение

 

Ознакомившись с характеристиками станка. Мы разработали необходимую гидравлическую систему которая удовлетворяет характеристикам станка. КПД привода составляет 16%, давление в штоковой полости 0,85 МПа, усилие в не штоконой полости 1,1 МПа. Согласно расчётов была выбрана вся необходимая гидроаппаратура. Нами был выбран гидроцилиндр D=0,08 м, d=0,035 м, =0,002 м.

Объём гидробака равен 12,5 л.

Библиографический список

Методические указания

1. Халтурин В.М., Мамаев В.В., Пушкарёва О.Б. Расчёт объёмного гидропривода.-Екатеринбург, "УГЛТУ", 2003-44с.

2. Халтурин В.М., Мамаев В.В., Пушкарёва О.Б. Приложение к расчёту объёмного гидропривода.-Екатеринбург, "УГЛТУ", 2003-20с.

Учебники учебные пособия

3. Амалицкий В.В. Станки и инструменты лесопильного и деревообрабатывающего производста: Учебник для техникумов.- М.: Лесная промышленность, 1985.-288 с.

4. Халтурин В.М., Мамаев В.В., Пушкарёва О.Б. Гидро- и пневмопривод машин лесной промышленности: Учеб. пособие М.: УГЛТА Екатеринбург, 2001.-150 с.