m0945

Сначала по методике, рассмотренной в разд. 8, выбрать насос, вычислить необходимую частоту вращения его вала и производительность. Затем выбрать гидромотор, вычислить частоту вращения его вала и необходимое передаточное отношение передачи между гидромотором и рабочим органом, после чего выбрать трубопроводы.

Гидромотор выбрать по необходимой мощности на его валу

Характеристики аксиально-поршневых гидромоторов приведены в табл. 7.2. Номинальная мощность выбранного гидромотора может несколько отличаться от требуемой. Если выбрать гидромотор с ближайшей меньшей номинальной мощностью, то при работе в проектируемой гидропередаче он будет форсирован по частоте, и наоборот.

Внутренние диаметры трубопроводов dвн вычислить через рас-

ход Q и допустимую скорость масла υ. Скорость масла υвн равна 5 м/с в напорном, 2 м/с в сливном и 1 м/с во всасывающем трубопроводе.

Толщину стенки всасывающего и сливного трубопроводов δ принять 2…3 мм. Минимальную толщину стенки δmin напорного трубопровода вычислить из условия прочности толстостенного трубопровода при максимальном давлении:

в – временное сопротивление стали, МПа (например, для стали 10в = 340 МПа; для стали 20 – 420 МПа; для стали 45 – 600 МПа); pmax – максимальное давление (принимается равным давлению

настройки предохранительного клапана; в данной задаче принять равным максимальному давлению выбранного насоса).

По табл. 9.1 выбрать стандартные трубопроводы, вычислить фактические значения внутреннего диаметра ( dвн dнар 2 ) и

скорости масла (υ = 4Q /( dвн2 )).

31

Таблица 9.1

Размеры стальных бесшовных холоднодеформированных труб, мм

(ГОСТ 8734)

*В указанных пределах брать из ряда: 7; 8; 9; 13; 14; 16; 17; 18; 19; 21;

22; 23; 25; 26; 27; 28; 32; 34; 35; 51; 53; 54; 56; 57; 60; 63; 65; 68; 70; 73; 75; 76; 80; 83; 85; 89; 90; 95; 100; 102; 108; 110; 120; 130; 200; 210; 220.

**В указанных пределах брать из ряда: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1 (с допус-

ком ±0,12 мм); 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,5; 2,8; 3; 3,2; 3,5; 4; 4,5; 5 (с допус-

ком ±10 %); 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24

(с допуском ± 8 %).

32

–гидромеханический КПД гидромотора ηмгм = 0,96;

–объёмный КПД гидромотора ηмо = 0,95.

Алгоритм расчёта

Продолжительность торможения

34

где εт – модуль углового ускорения вала гидромотора при работе в режиме насоса во время торможения; I – момент инерции рабочего органа и деталей трансмиссии, приведённый к валу гидромотора

ние, uп = ωм / ωро); Тм – вращающий (тормозной) момент на валу гидромотора при работе в режиме насоса, Тм = рвqм / (2πηмгм).

11. Тепловые процессы в гидропередачах

Вопросы для проверки готовности студентов к работе

1.Причины повышения температуры МГ при работе гидропере-

дачи.

2.Уравнение теплового баланса (баланса мощностей тепловых потоков) в гидропередаче.

3.Куда расходуется теряемая в гидропередаче механическая мощность при достижении максимальной температуры МГ?

4.Почему установившуюся температуру МГ в гидропередаче принимают меньше максимально возможной температуры?

5.Зависимости для вычисления максимальной и установившейся температуры МГ.

6.Выводы зависимостей для определения потерь механической мощности в гидропередаче: а) через мощность на валу насоса; б) через мощность на выходном звене гидродвигателя.

Основные формулы к решению задач:

– потерянная в гидропередаче мощность

– приращение температуры потоком масла при потере давления ∆р и мощности Рп

35

– мощность теплового потока, отдаваемая или получаемая потоком масла Q при изменении его температуры на величину ∆Т,

Рис. 11.1. Расчётная схема к решению задачи 11.1

Условия расчета: гидропередача новая, работает непрерывно. Исходные данные:

–температура масла в баке Тб = 50 оС;

–мощность на валу насоса Pнвх = 50 кВт;

–подача насоса Qн = 0,002 м3/с;

–теплоёмкость масла с = 2 000 Дж/(кг·оС).

Алгоритм решения

Температура масла на входе в охладитель

Приращение температуры масла на пути Б–Н–М–АТ

∆Т = Рп / (сρQ).

Потери мощности на пути Б–Н–М–АТ

Рп = Pнвх (1 – ηгп).

36

Алгоритм решения

Установившаяся температура Ту = Тв + 0,95Рп / Σ(kA).

Потерянная в ГП мощность Рп = Рвх (1 – ηгп). КПД гидропередачи ηгп = ηнηн–гд–бηм.

Время нагревания ГП до установившейся температуры tу = 3τн,

где τн = Σcjmj / Σ(kA) – постоянная времени нагревания. Исходные данные:

–среднее значение коэффициента теплопередачи для охладителя и остальных элементов k = 20 Вт/(м2·оС);

–температура воздуха Тв = 20 оС;

–суммарная площадь элементов гидропередачи А = 25 м2;

–сумма произведений Σcjmj = 1 200 000 Дж/оС.

Задание на дом

Вычислить давление настройки дросселя ∆рдр, позволяющее за время tн = 600 с нагреть гидросистему, изображенную на расчётной схеме (рис. 11.4), от темпера-

туры Тнач = Тв = –10 оС до Ткон = 10 оС.

Охладитель отключен термостатом ТС. Исходные данные: kб = 10 Вт/(м2 ∙оС)

– коэффициент теплопередачи бака; сд = = 480 Дж/(кг∙оС) – удельная теплоёмкость материала деталей; mд /mж ≈ 2 – отношение массы деталей к массе масла в процессе предварительного прогревания (при отключённом охладителе).

Сумму объёмов масла в остальных

элементах гидропередачи принять равной 0,3Vб. Подача насоса Qн и объём бака Vб приведены ниже.

38

12. Определение параметров тепловой защиты гидропередач

Вопросы для проверки готовности студентов к работе

1.Из какого условия определяют объём масляного бака гидропередач машины: а) при отсутствии охладителя; б) при наличии охладителя?

2.Как определить температуру МГ на входе в охладитель при установившейся температуре в баке?

3.Как увеличить мощность теплового потока, рассеиваемую охладителем?

Задание 12.1. Вычислить объём масляного бака Vб, площадь охладителя Ат и производительность вентилятора Qв в приводе машины с разомкнутыми гидропередачами.

Условия расчёта:

– гидропередачи в предремонтном состоянии, их КПД понижен на 20 %;

– тепловая защита гидропередач общая. Исходные данные:

– в машине три гидропередачи вращательного действия;

–номинальное давление рном = 25 МПа;

–коэффициент теплопередачи охладителя kт = 30 Вт/(м2·оС), бака и других элементов kб = kэ = 10 Вт/(м2·оС);

–желаемая установившаяся температура масла Ту = 50 оС;

–температура воздуха Тв = 20 оС;

–циклограмма работы машины изображена на рис. 12.1.

=50 кВт

=30 кВт

=70 кВт

tц = 40 с

Рис. 12.1. Циклограмма работы машины

39

Расчётная схема изображена на рис. 12.2.

Рн

Ат =?

Qв =?

QН1 + QН2 +QН3

Рис. 12.2. Расчётная схема к решению задачи 12.1

Алгоритм решения

Установившаяся температура Ту зависит от площади охладителя Ат и других параметров системы:

Для вычисления Ат получить из (12.1) необходимую формулу, в которой: Рп = (Σ(Рпi ti))/tц – средняя за цикл теряемая в гидропе-

площадь бака, Аб ≈ 6,3Vб2/3, где Vб – объём бака, Vб ≈ 120 ΣQн

(ΣQнi = (ΣРнiηнi)/рн – сумма подач (производительностей) насосов); Аэ ≈ 2Аб – сумма площадей других элементов (кроме охладителя).

Расходом воздуха Qв необходимо обеспечить равенство мощностей тепловых потоков в охладителе АТ – отдаваемого маслом и получаемого воздухом:

где Q = ΣQнi; св 1010 Дж/(кг оС) – теплоёмкость воздуха; в1,2 кг/м3 – плотность воздуха.

Кроме Qв в уравнении (12.2) неизвестны разность температур масла Tтвх – Tтвых на входе и выходе АТ и температура воздуха Tввых на выходе АТ.

40