Кпд гидропривода

Потери мощности определяются в основном преобразованием мощности в насосе, гидродвигателе и передачей мощности от насоса к гидродвигателю.

Коэффициент полезного действия рассчитывается по формуле:

_гп = _н  _гд  _тр , (62)

где _н – общий КПД насоса; _гд – общий КПД гидродвигателя; _тр – КПД передачи мощности по трубопроводу.

Общие КПД гидромашин рассчитывают по формулам:

_н = _об.н  _{гм. н} , (63)

_гд = _об.д  _{гм. д} , (64)

где _ОБ.Н, _ОБ.Д – объемные КПД насоса и гидродвигателя; _ГМ.Д, _ГМ.Н – гидромеханические КПД насоса и двигателя; Значения объемных и гидромеханических КПД насоса и двигателя выбирают по справочникам.

КПД передачи мощности по трубопроводу:

_тр = Р_гд / Р_н , (65)

где P_ГД – давление в нагнетательной полости гидродвигателя; P_Н – фактическое давление на выходе из насоса.

Общий КПД гидропривода:

_гп = N_пол / N_н , (66)

где N_пол = Fv (M) – полезная мощность на выходном валу гидродвигателя, Вт;

N_н = Р_нQ_н/_н – мощность, потребляемая насосом, Вт.

Тепловой расчёт гидропривода

Потери мощности в гидроприводе расходуются в основном на нагрев рабочей жидкости и элементов гидропривода. При этом температура рабочей жидкости и элементов гидросистемы будет повышаться с момента пуска гидропривода до момента установившегося значения температуры. После этого гидропривод начинает работать в условиях теплового баланса. Устанавливается температура t_уст с учетом температуры окружающей среды не должна превышать допустимую t_доп для данного типа гидропривода. Работа гидропривода с установившейся температурой выше допустимой приводит к нарушению «жесткости» работы гидропривода, т.е. нарушению скоростного режима работы гидродвигателей гидропривода.

Расчет теплового режима выполняют для определения максимальной температуры рабочей жидкости в гидроприводе и суммарной площади теплоотдающих поверхностей элементов гидропривода S.

Время достижения в гидроприводе температуры, близкой к установившейся:

t_уст =3mc/(KS), (67)

где m = m_M + m_Ж – масса гидропривода и рабочей жидкости;

С = (С_Mm_М+С_Жm_Ж)/m – средняя удельная теплоемкость материалов гидропривода и рабочей жидкости;

К,S – коэффициент теплопередачи и площадь поверхности теплообмена гидропривода;

С_M ,С_Ж – удельные теплоемкости металла и жидкости, Дж/(кгC).

Средний коэффициент теплопередачи поверхности всего гидропривода

, (68)

где К_i, S_i – коэффициент теплопередачи и площадь поверхности теплообмена i-го элемента гидропривода.

Коэффициент теплопередачи i-го элемента гидропривода

K_i = (1/_ж+_ст/_т+1/_в)^-1 , (69)

где _ж, _в – коэффициенты теплоотдачи соответственно от жидкости к стенке и от стенки в окружающий воздух, Вт/(м²C); _ст – толщина стенки, м; _т – теплопроводность материала стенки.

Для большинства элементов гидропривода (1/_ж+_ст/_т)<<1/_в, поэтому для практических расчетов, с достаточной степенью точности можно принять K_i = _в. Для гидрооборудования с малыми коэффициентами _ж, соответствующими скоростям движения жидкости (гидробаки, гидроцилиндры) не более 0,1 м/с, при работе на вязких (свыше 100мм²/с) жидкостях следует принимать К_i = 0,7_в.

Коэффициент _в в случае естественной конвекции (когда отсутствует обдув или элементы гидропривода защищены от воздействия внешней среды: например, расположены под капотом)

_в = _в.е + _в.и , (70)

где _в.е – коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающий воздух, учитывающий естественную конвекцию; _в.и – коэффициент, учитывающий теплоотдачу излучением, в зависимости от степени черноты.

Коэффициент _в в случае искусственной конвекции (при обдуве):

_в = _в.в + _в.и , (71)

где _в.в – коэффициент, учитывающий теплоотдачу конвекций при наличии обдува.

Если время достижения, установившейся температуры больше времени непрерывной работы гидропривода (t_уст  t_раб), т.е. за время работы гидропривода установившаяся температура не достигается, то текущую температуру за время t находят следующим образом:

Т_ж = [ Е_пр / ( КS ) ] [ 1 – ехр ( – кst / сm ) ] + Т_в, (72)

где E_пр – количество тепла, выделяемое в гидроприводе в единицу времени; Т_в – максимальная температура окружающего воздуха, заданная условиями эксплуатации.

Максимальная установившаяся температура (при t_уст  t_раб)

Т_уст = Е_пр / (KS)+Т_в. (73)

Расчетная величина теплообразования в гидроприводе в единицу времени Е_ПР в системе СИ равна суммарным потерям мощности в гидроприводе при минимальной расчетной вязкости _min:

Е_пр = N_п . (74)

Потери мощности, идущие на нагрев гидропривода,

N_п = N_пр – N_пол . (75)

Для обеспечения работоспособности и безотказной эксплуатации машин с гидроприводом в районах жаркого климата помимо потерь мощности в самом приводе следует учитывать дополнительное теплообразование за счет поглощения элементами привода энергии солнечного излучения

Е_пр = N_п +N_c = N_п + S₀S_c , (76)

где N_C – поглощаемая энергия солнечного излучения; S₀ – солнечная постоянная, определяемая для различных районов и изменяется в интервале от 350 до 952 Вт/м²; S_C – облучаемая солнцем поверхность гидропривода, м²;

 – коэффициент черноты облучаемой поверхности.

Тепловой режим объемного гидропривода считается приемлемым, если определенная максимальная установившаяся температура не превышает температуры, допускаемой для данного сорта рабочей жидкости при длительной эксплуатации гидрооборудования: Т_УСТ(Т)  Т_ДОП. В противном случае необходимо выполнить повторный расчет и увеличить поверхность теплообмена гидропривода.