3. Енергетичні параметри гідро- та пневмопривода.

Енергетичні можливості приводів повністю характеризуються його потужністю. Якщо позначити потужність, яка підводиться до приводу, або вхідну потужність через N_вх, а потужність корисну або вихідну через N_вих, то баланс потужності приводу можна представити у вигляді:

,

де ∆N - втрати потужності в приводі.

Перетворення енергії в гідро- та пневмоприводах супроводжуються втратами потужності ∆N: об’ємними, гідравлічними та механічними.

Об’ємні втрати ∆N₀ спричиняються, головним чином, витіканням ∆Q рідини (газу) через нещільності (в тому числі і регульованими витоками). Вони при інших рівних умовах зростають з перепадом тиску.

Гідравлічні втрати ∆N_Г обумовлюються гідравлічними опорами. Вони визначаються втратами напору ∆Н (втратами тиску ∆р = ρg∆Н) в самій машині. Ці втрати зростають зі збільшенням швидкості руху рідини та не залежать від тиску.

Механічні втрати ∆N_М - це втрати від тертя в підшипниках та ущільненнях гідромашин.

Рис. 3 Основні параметри гідроприводів

Як видно з рис. 3, втрати потужності складаються з втрат у всіх елементах пристрою.

В результаті витоків рідини ∆Q через технологічні зазори елементів гідроприводу втрачається частина енергії, яка оцінюється об’ємним к.к.д.:

.

Об’ємні втрати проявляються в зниженні швидкісних параметрів привода, тобто визначають співвідношення його кінематичних показників. Так, якщо позначити теоретичну ідеальну швидкість на виході гідроприводу через U, то його дійсна швидкість буде:

.

Частина втрат енергії відбувається в результаті подолання механічних втрат ∆N_М та оцінюються вони механічним к.к.д. гідроприводу:

.

Механічні втрати проявляються в зниженні силових параметрів привода. Якщо позначити розрахунковий (теоретичний) силовий параметр гідроприводу через М_Т, а його дійсний параметр через М_д, то:

.

Основним джерелом втрат енергії в приводі є гідро- та пневмомережа. Якщо позначити потужність, яка підводиться в гідромережу, як N_вх - ∆ N_н, а втрати потужності в мережі ∆N_мер , то гідравлічний к.к.д. можна оцінити виразом:

Загальний к.к.д. гідроприводу:

,

де ∆N - втрати потужності в гідроприводі.

Експлуатаційні якості гідромашин характеризуються технічними показниками.

Для насосів: n_H - частота обертання вхідного елементу, с^-1; ω_Н - кутова швидкість, м/с; М_Н – момент, який обертає, Н∙м; Q_Н – подача насосу (об’ємна кількість рідини, яка перекачується насосом в одиницю часу), м³/с; Р_Н – напір насосу (питома енергія, яку отримує от двигуна 1 кг рідини. Напір насосу дорівнює різниці питомих енергій потоку при вході та виході в насос), Па; N_Н - потужність насосу, Вт; N_Нкор – корисна потужність насосу, Вт; η_Н – к.к.д. насосу; η_{Н об} - об’ємний к.к.д. насосу.

Потужність насосу:

.

Аналогічними показниками характеризується робота гідродвигунів. Потужність гідродвигуна:

Основні технічні показники гідроциліндрів: V_Ц - лінійна швидкість вихідного елементу, м/с; F_Ц - зусилля на вихідному елементі, Н; р_Ц – тиск, Па; Q_Ц – видаток робочої рідини, м³/с ; N_Ц - потужність гідроциліндру, Вт; η_Ц - к.к.д. гідроциліндру.

Потужність гідроциліндру:

.

Видаток гідроциліндру:

,

де S_Ц – робоча площа поршня, м²;

η_Цоб – об’ємний к.к.д.

Об’ємний к.к.д. гідроциліндру:

,

де q – витоки рідини по поршню та штоку, м³.

Механічний к.к.д. гідроциліндру:

,

де ∆Р – різниця тисків, Па;

F_Т – сума сил тертя в ущільненнях, Н.

Значення об’ємного та механічного к.к.д. залежать від типу ущільнень, які використовуються в гідроциліндрі. Так, в гідроциліндрах з гумовими кільцевими ущільненнями: η_Цоб = 0,98…0,99; η_Цмех = 0,8…0,85.

Основні технічні показники гідропередачі з обертальним рухом вхідного та вихідного елементів: і - передаточне відношення; К_М - коефіцієнт трансформації моменту; η_ГП - к.к.д. гідропередачі:

;

;

Зазвичай К_М ≥ 1, а і ˂ 1.