Расчет КПД гидропривода машины

 

Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность сельскохозяйственной машины. Для оптимально разработанной гидросистемы общий КПД находится в пределах η_общ = 0,65 - 0,75.

Общий КПД гидропривода определяют произведением гидравлического, механического и объемного КПД:

η_общ = η_г + η_мех + η_об                                                                                          (16)

Гидравлический КПД рассчитывают по суммарным потерям давления в гидроприводе:

η_г = (Р_ном - ∑ΔP) / Р_ном                                                                           (17)

где Р_ном - номинальное давление в гидросистеме, МПа; ∑ΔP - суммарные потери давления, МПа.

Механический КПД находят с помощью произведени механических КПД всего последовательно соединенного гидрооборудования, в котором происходят потери энергии на трение:

η_мех = η_мех.н  + η_мех.р  + η_мех.гд                                                                    (18)

где η_мех.н  - механический КПД насоса; η_мех.р    - механический КПД распределителя; η_мех.гд  - механический КПД гидродвигателя.

Значения механических КПД насосов и паромоторов выбирают из их технических характеристик (табл. П3 [1]).

В практических расчетах механический КПД гидроцилиндра выбирают в пределах η_мех.гц = 0,92 - 0,98. Меньшие его значение рекомендуется выбирать при давлении рабочей жидкости до 10 МПа а большие - при давлении свыше 20 МПа.

Значения механических КПД гидрораспределителей принимают равными η_мех.р  = 1, так как механические потери в гидрораспределителях весьма малы, и их при расчете не учитывают.

Механический КПД гидрооборудования зависит от изменения температуры не так существенно, как гидравлический и объемный КПД. В технической литературе нет данных по изменению механического КПД в зависимости от температуры, поэтому в современных расчетах его принимают постоянным.

Гидромеханический КПД гидропривода  η_гм равен произведению гидравлического КПД и механического КПД:

η_гм = η_г - η_мех                                                                                             (19)

Объемный КПД гидропривода рассчитывают из выражения:

η_об = η_об.н * η_об.р * η_об.гд,                                                                            (20)

где η_об.н , η_об.р, η_об.гд  - объемные КПД насоса, распределителя и гидродвигателя соответственно.

Объемные КПД гидроцилиндров и гидрораспределителей принимаются равными: η_об.ц = 1 и η_об.р = 1 (внутренние утечки по отношению к подаче насоса пренебрежительно малы).

Объемный КПД насосов выбираем по графику (рис. П4 [1]). Если в гидроприводе вместо гидроцилиндра используется гидромотор, то значения объемного КПД гидромотора принимаются равными объемному КПД насоса.

Расчет КПД гидропривода выполняют в диапазоне температур t = 0°С - + 80°С с интервалом 20°С. Результаты расчета заносят в таблицу 3 и определяют общий КПД гидропривода для каждой температуры.

 

Зависимость КПД гидропривода от температуры.

Таблица 3

Вид КПД	Температура рабочей жидкости, *С
	20	40	60	80
Гидравлический	0,9046494	0,972053	0,979939	0,9836951
Механический	0,874	0,874	0,874	0,874
Гидромеханический	0,7906636	0,849574	0,856467	0,85974951
Объемный	0,88	0,84	0,74	0,57
Общий	0,6957839	0,713642	0,633785	0,49005722

 

По полученным данным строят график в координатах η_общ - t, который показывает оптимальный диапазон температуры рабочей жидкости. В этом тепловом диапазоне можно наиболее эффективно эксплуатировать гидропривод.

Выбор гидроцилиндров

 

Гидроцилиндры выбирают по двум параметрам: внутреннему диаметру гильзы гидроцилиндра D и величине хода штока гидроцилиндра h.

Рис. 6. Оптимальный диапазон температуры рабочей жидкости.

 

В данной расчетной работе величину хода штока гидроцилиндра берут из технической характеристики гидропривода данной сельскохозяйственной машины (табл. П2 [1]).

Внутренний диаметр гильзы гидроцилиндра определяют из силового расчета с учетом гидромеханического КПД гидропривода. В задании указано усилие на гидроцилиндре Т. Необходимо учесть только гидромеханический КПД η_гм  при температуре t = 20°С который определили в предыдущем разделе.

Усилие на штоке гидроцилиндра определяется по формуле:

Т = Р_ном * (πD²/4) *  η_гм, Н                                                                     (21)

Из формулы (21) получают выражение для определем внутреннего диаметра гильзы гидроцилиндра:

D = (4Т/ πР_ном * η_гм) ^½ = 0,075 м                                                       (22)

По таблице П6 [1] выбирают гидроцилиндр со стандартными диаметром гильзы D и диаметром штока d.

Поршневой гидроцилиндр по ГОСТ 6540-68 диаметр поршня 80мм, штока 40мм.

Выбор фильтров

Основными параметрами фильтров являются условный проход D_y (табл. П18 [1]), номинальное давление Р_ном и номинальная тонкость фильтрации. Выбор унифицированных фильтров осуществляется по номинальному потоку жидкости Q_h и требуемой тонкости фильтрации (табл. П16 [1]).

Требования к тонкости фильтрации повышаются с увеличением Р_ном. Для гидроприводов с Р_ном = 16…25 МПа тонкость фильтрации должна быть 10…25 мкм, а для гидроприводов с Р_ном = 8…14 МПа -25…40 мкм.

Фильтр типоразмер 1.12510/200