КПД гидропривода при последовательном подключении дросселя

При дроссельном регулировать полный КПД гидросистемы зависит не только от КПД насоса и гидродвигателя, но и от процесса управления. Следовательно, необходимо ввести понятие КПД процесса управления который представляет собой отношение мощности потока N_Г=Р_ГQ_Г затраченной в гидродвигателе к мощности насоса N_Н=Р_НQ_Н т.е.

h_пр.упр= Р_ГQ_Г / Р_НQ_Н

КПД процесса управления оценивает потери мощности на регулирование скорости выходного звена и в некоторой степени потери давления в трубопроводе. Полный КПД гидросистемы будет равен произведению КПД гидродвигателя, насоса и процесса управления.

FV Р_НQ_Н Р_ГQ_Г FV

h_ГП=h_ГД*h_Н*h_{ПР УПР} = -------- * ---------- * -------- = -----; (1) Р_ГQ_Г N_Н Р_НQ_Н N_Н

Допустим, что h_Н=h_Дд=1 тогда h_ГП=h_ПУ

Введем относительные величины:

- относительная нагрузка равная относительному перепаду давления

Р_Г F F

Р _Г = ---- = --------- = -------- = F

Р_Н P_H Sп F_max

- относительная скорость

V VпSп Q_Г

V = --------- = ---------- = ------ = Q_Г

V_max Vп_max Sп Q_М

- относительная степень открытия дросселя

S_Др

S = --------

S_{Др max}

Величина Р _Г = F определяет долю давления насоса Рн, используемую в гидродвигателе

Vп = Q _Г - определяет долю подачи насоса, которая попадает в гидродвигатель.

Из формулы (1) следует

FV Р _Г VпSп F Vп

h_ПУ = -------- = ------------------ = ----------------- = F V_П = P_ГQ_Г (2)

N PH VпmaxSH Fmax Vпmax

Скорость найдем из формулы

SДр

Vпmax= m ------ 2 Р/ S, приняв F=0

Sп

Предполагая, что коэффициент расхода m дросселя не зависит от степени открытия, определяем относительную скорость поршня.

V

V = ----------- = S 1-F = S 1- PГ =QГ

Vп_max

Следовательно F = P _Г=1 - (Vп ² / S ²)

Если h_ПУ = P_ГQ_Г = F V_П то h_ПУ можно записать в двух вариантах

h_ПУ = S 1- P _Г * P _Г (3) или

V _П²

h_ПУ = V _П (1 - --------) (4)

S ²

Из данных формул видно, что максимальный КПД при S =1 т.е. при полном открытии дросселя.

Оптимальные значения Vп Р _Г находят исследованием на максимум.

Продифференцируем (4) по Vп при S =1 и приравняем к нулю

dh_пу

------- = 1-3 V ² =0 => Vп =Q_Г = 1 / Ö 3 = 0,58 –оптим.

d V п

Vп _опт

Р_{Г опт}=1 - --------- = 1- (1/Ö 3)² =2/3 = F= 0,66

S ²

Следовательно h_ПУ = Vп F = Q_Г Р _Г = 0,385.

Столь низкое значение КПД объясняется тем, что даже на оптимальном режиме работы гидропривода только 58% подачи насоса направляется в гидродвигатель (остальное идет через клапан) и лишь 2/3 давления насоса используется в гидродвигателе (остальное теряется в дросселе) т.е. потери мощности происходят одновременно и в дросселе и в клапане.