- •1. Гидропривод как фактор автоматизации станков и станочных комплексов
- •2. Рабочие жидкости гидросистем
- •2.1. Требования к рабочим жидкостям
- •2.2 Эксплуатационные характеристики жидкостей
- •2.3. Физические характеристики жидкостей
- •2.3.4. Кинематическая вязкость
- •2.3.7. Зависимость вязкости от температуры
- •2.3.8. Зависимость вязкости от давления
- •2.3.9. Вязкость смесей минеральных масел
- •2.3.10. Механическая и химическая стойкость (стабильность)
- •2.3.11. Теплостойкость жидкостей
- •2.3.12. Растворение в жидкостях газов
- •2.3.13. Механическая смесь воздуха с жидкостью
- •2.3.14. Образование пены
- •2.3.15. Влияние нерастворенного воздуха на работу
- •2.3.16. Сжимаемость жидкостей
- •2.3.19. Принципы выбора рабочих жидкостей гидросистем
- •3. Основы кинематики жидкостей
- •3.1. Силы, действующие в жидкостях
- •3.2. Одномерное движение жидкостей
- •3.3. Элементы тока жидкости
- • (Живое сечение) – поверхность в пределах потока жидкости, проведенная перпендикулярно направлению струек.
- •3.4. Методы описания движения жидкости
- •4. Законы и уравнения гидростатики
- •4.1. Основное уравнение гидростатики Жидкость находится в равновесии, т.Е. Действующие силы равны нулю.
- •4.2. Закон Паскаля. Гидравлический пресс
- •4.3. Уравнение неразрывности (сплошности) жидкости
- •4.4. Уравнение Бернулли
- •4.5. Уравнение Вентури
- •4.6. Число Рейнольдса
- •4.7. Уравнение энергии жидкости
- •4.8. Удельная энергия жидкости
- •5. Гидравлика трубопроводов
- •5.1. Расчет сечения трубопровода
- •5.2. Режимы течения жидкости
- •5.3. Расчет потерь напора при движении жидкости
- •5.3.1. Ламинарный режим течения
- •5.3.2. Турбулентный режим течения
- •5.4. Местные гидравлические потери
- •5.4.1. Потери в золотниковых распределителях
- •5.4.2. Вход в трубу
- •5.4.3. Внезапное сужение трубопровода
- •5.4.4. Внезапное расширение трубопровода
- •5.4.5. Сложение потерь
- •6. Кавитация жидкости
- •6.1. Способы борьбы с кавитацией
- •6.2. Практическое использование эффекта кавитации
- •7. Гидравлический удар в гидроузлах
- •7.1. Скорость ударной волны
- •7.2. Гидравлический удар в отводах
- •7.4. Гидравлический удар в насосах
- •7.5. Гидравлический удар в сливных магистралях
- •7.7. Компенсаторы гидравлического удара
- •7.8. Клапанные гасители гидравлического удара
- •8. Гидродинамическое давление струи жидкости на стенку
- •8.1. Тепловой баланс гидросистемы
- •8.2. Охлаждающие устройства
- •9. Фильтрация рабочей жидкости
- •9.1. Методы фильтрации
- •9.2. Тонкость фильтрации
- •9.3. Типы щелевых фильтров и фильтрующие материалы
- •9.4. Схемы фильтрации
- •9.5. Место для установки фильтра
- •9.6. Критерии для оценки качества фильтрации
- •9.6.1. Коэффициент пропускания
- •9.6.2. Коэффициент отфильтровывания
- •10. Понятие о подобии потоков жидкости
- •10.1. Критерии подобия
- •10.2. Закон подобия для теплопередачи
- •11. Гидроприводы мрс и омд
- •11.1. Следящий гидропривод мрс
- •11.2. Погрешность воспроизведения, нечувствительность
- •11.3. Структурная схема следящего гидропривода
- •11.4. Гидропривод импульсных молотов и пресс - молотов
- •12. Основные положения теории
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Физические свойства воздуха
- •12.3. Основные понятия термо- и газодинамики и принципы работы пневмоприводов
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
8.1. Тепловой баланс гидросистемы
Поскольку мощность, теряемая в гидросистеме, превращается в тепло, температура жидкости может сильно повыситься. При повышении температуры понижается вязкость масла, что, в свою очередь, сопровождается повышением утечек и соответственно прогрессирующим повышением температуры за счет потери энергии в результате утечек. Помимо этого, повышенные температуры нежелательны также вследствие повышения при этом процесса окисления жидкости, сопровождающегося, в свою очередь, дальнейшим понижением вязкости и образованием смол и различных осадков.
Учитывая это, необходимо, чтобы в гидросистеме был установлен соответствующий тепловой баланс, определяемый равенством притока и отвода (эвакуации) тепла, причем при расчете этого баланса не следует принимать во внимание возможность аккумулирования тепла в резервуаре (баке).
В тех случаях, когда температура жидкости превышает допустимое значение, следует применять воздушное или водяное охлаждение. Практически приемлемой температурой минерального масла в гидросистеме является температура 50—60° С.
Величина теряемой в гидросистеме мощности Nnom определяется из выражения
где - подводимая мощность (приводная мощность насоса);
η – полный к.п.д. установки (системы).
Мощность Nnom соответствует количество тепла А, определяемое по выражению
где k коэффициент эквивалентности; для мощности 1 квт он равен 860 ккал/ч и для мощности 1 л.с. – 630 ккал/ч.
Во многих случаях (при дроссельном регулировании) энергия, забираемая потребителями, практически близка к нулевой, а следовательно, вся мощность гидравлической установки превращается в тепло.
Повышение температуры жидкости при продавливании ее через дроссельные щели можно приближенно найти, приравняв энергию, отдаваемую вытекающей из щели жидкостью в объеме V, энергии расходуемой на нагрев жидкости этого объема (не учитывая, что часть выделившегося тепла уходит из системы вследствие теплоотдачи):
где V – объем жидкости, протекающей через щель, в см2;
Δр – потеря (перепад) давления в щели в кГ/см2;
γ – объемный вес жидкости в кГ/см3 (для минеральных масел можно принять γ = 0,009 кГ/см3);
с – удельная теплоемкость жидкости в ккал/ (кг · град) для масел можно принять с = 0,45 ккал/ (кг · град);
m – механический эквивалент тепла (m = 42 700 кг см/ккал)
- повышение температуры масла жидкости;
t и t0 – искомая и начальная температуры жидкости в 0С.
В соответствии с этим повышение температуры определится по выражению
Приняв для распространенных минеральных масел с γ = 0,0009 кГ/см3 удельную теплоемкость с = 0,45 ккал/кг · град, последнее выражение можно привести к виду
Из этого выражения следует, что при дросселировании минерального масла под давлением от 100 кГ/см2 до нуля температура его повышается при принятых условиях за один проход через дроссель примерно на 6° С. В действительности нагрев масла вследствие теплоотдачи будет несколько меньше.
8.2. Охлаждающие устройства
При известных режимах работы гидросистемы потребуется применить для обеспечения требуемых температурных условий охлаждающие устройства, которые практически применяются, как правило, при длительной работе гидроустановок, начиная примерно с мощности 20—30 л. с., хотя в ряде установок. И в частности установок с дроссельным регулированием, они применяются при меньших мощностях.
В большинстве теплообменников (охлаждающих устройств) в качестве охлаждающей среды используют воду или воздух, хотя применяются также и иные среды. Например, в самолетах в качестве охлаждающей среды зачастую используют топливо (горюче). Применяются также, преимущественно в условиях жаркого климата, охлаждающие устройства испарительного типа, поверхность змеевиков в которых обливается водой и одновременно продувается воздухом.
При равных условиях (одинаковом отводе тепла) охладители типа жидкость — жидкость и охладители — испарители белее компактны, чем охладители тина жидкость — газ, благодаря более высоким коэффициентам теплопередачи на холодной стороне (коэффициент теплопередачи жидкости выше такого же коэффициента для газов в 1000 раз). Опыт показывает, что при температуре воды на входе в охладитель 15° С и на выходе ≈ 60° С каждый литр воды уносит 50 ккал тепла. Следовательно, расход воды на каждую лошадиную селу теряемой мощности составляет примерно 10 л/ч, С целью экономии воды охлаждаемая жидкость должна поступать в охладитель при максимальной температуре в не охлаждаться ниже 50° С.
В основном распространены трубчатые (сотовые) охладители (теплообменники), состоящие из собранных в пучок труб (сот), заключенных в корпус. В этих холодильниках охлаждаемая жидкость обычно проходит в обечайке вокруг труб, а охлаждающая жидкость (вода) — по трубам. В воздушных холодильниках охлаждаемая жидкость течет по трубам. Последнее обусловлено различными значениями коэффициента теплопроводности рабочего тела (масла) и охлаждающего тела (среды) — жидкость с более низким коэффициентом теплопроводности течет вокруг труб.
Следует иметь в виду, что при применении воздушных охладителей минимального достижимая температура жидкости на выходе из охладителя будет выше (на 10 – 150 С) температуры охлаждающего воздуха.
Рис. 29. Водяные радиаторы для охлаждения масла
На рис. 29, а показан типовой водяной охладитель (радиатор). Если температура воздуха в условиях эксплуатации высокая, применяют комбинированные воздушно-водяные теплообменники, в которых воздух является основной средой и вода — дополнительной средой. Водный теплообменник, выполняемый в большинстве случаев сотовой конструкции, устанавливается после воздушного.
На рис. 29, б изображена схема простейшего водомасляного радиатора, представляющего собой помещенный в водяной бак змеевик, по которому пропускается масло. Бак (кожух охладителя) снабжен системой перегородок, припаянных к трубе, которые создают циркуляцию воды и интенсивный съем тепла.