Расчет теплового режима гидропривода

Потери мощности в гидроприводе в конечном счете превращаются в тепло, которое должно быть отведено от гидроагрегатов и рассеяно в окружающую среду. При установившемся режиме работы количество выделяемого тепла в единицу времени должно равняться количеству отводимого. Оптимальной температурой рабочей жидкости считается 50...60⁰(не выше 70⁰С). Отвод тепла осуществляется через поверхности трубопроводов, гидроагрегатов, масляного бака, а так же через различные теплообменники (водомасляные или воздушномасляные радиаторы и т.д.).

Для определения величины теплоизлучающей поверхности необходимо определить количество выделяемого тепла. Потеря мощности в гидроприводе равна:

N_ПОТ=N_НАС-N_ГД , (2.22)

где N_ПОТ— потери мощности, кВт;

N_ГД— мощность на валу гидромотора (штоке гидоцилилиндра);

N_НАС— приводная мощность насосов.

Известно, что энергия в 1 кВт/ч эквивалентна 860 ккал/ч тепловой энергии; С=860 ккал/ч — коэффициент эквивалентности механической и тепловой энергий.

Количество выделяемого тепла можно определить по формуле:

Е_В=С_ЭКВ*N_ПОТ (2.23)

Так как h_общ=N_ГД/N_НАСN_ГД= N_НАС* h_общ (2.24)

Подставив (2.24) в (2.22), получим

N_ПОТ= N_НАС*(1-h_общ) (2.25)

Подставив (2.25) в (2.23) получим формулу для определения количества выделяемого тепла при работе гидропривода машин непрерывного действия (тяговые машины с гидроприводом хода, транспортеры с гидроприводом и др.)

Е_В= С_ЭКВ*N_НАС(1-h_общ) (2.26)

Для машин цикличного действия в формулу (2.26) вводится коэффициент работы машины под нагрузкой (погрузчики, бульдозеры, экскаваторы и др.):

К_П=Т_Н/Т_Ц, (2.27)

где Т_Н— время работы машины под нагрузкой;

Т_Ц— время цикла.

Е_В= С_ЭКВ* N_НАС(1-h_общ) * К_П(2.28)

Значение коэффициента работы машины К_П=0.2...0.8.

Количество отводимого тепла теплоизлучающими поверхностями гидропривода определяется по выражению:

Е_О=F(t_м-t_ов)*К , (2.29)

где F — площадь теплоизлучающих поверхностей гидропривода, м²;

t_м— допускаемая температура рабочей жидкости, градус;

t_ов— температура окружающего воздуха;

К — коэффициент теплопередачи от стенок гидроагрегатов и трубопроводов окружающему воздуху, ккал/м². При этом К=15...45.

Из уравнения (2.29)

F= Расчет теплового режима гидропривода - student2.ru (2.30)

Так как при установившемся режиме работы должно соблюдаться условие Е_В=Е_О, в формулу (2.30) подставляем вместо Е_Овыражение Е_Виз (2.28). Тогда

F= Расчет теплового режима гидропривода - student2.ru (2.31)

При проектировании гидропривода самоходных погрузчиков иногда задаются объемом масляного бака, исходя из минутного расхода насосов, подсчитывают площадь теплоизлучающих поверхностей, а затем определяют температуру рабочей жидкости по формуле, которую можно получить из (2.30), подставив Е_Ввместо Е_О:

t_м=(Е_В/F)+t_ОВ . (2.32)

При этом если t_м>70 ⁰С, то увеличивают теплопередачу введением теплообменников (радиаторов), увеличением объема масляного бака или его оребрением.

Выбор рабочей жидкости

Выбор рабочей жидкости определяется диапазоном температуры эксплуатации, типом применяемых гидроагрегатов, номинальным давлением, материалом применяемых уплотнений. Оптимальное значение вязкости по условиям прокачиваемости и возможности заполнения рабочих камер насосов в соответствии с ГОСТ14892-69 приведены в табл.2.12.

При меньших значениях вязкости (ниже min) не обеспечивается смазка рабочих поверхностей гидроагрегатов. Если величина вязкости больше максимальной, заполнение всасывающих камер насосов и прокачивание жидкости невозможны. Основные свойства рабочих жидкостей, применяемых в гидросистемах доржно-строительных, лесных и других машин приведены в табл.2.13. Более подробные сведения о свойствах рабочих жидкостей приведены в специальной литературе [4, 5].

Таблица 2.12.

Допустимые значения вязкости рабочих жидкостей

Тип гидромашин	Вязкость, сСт
	Минимальная	Максимальная
Шестеренные Аксиально-поршневые	16...18 6...8	4500...5000 1800...2000

Таблица 2.13

Свойства рабочих жидкостей

Марка жидкости	Плотность при 20⁰С кг/м³	Вязкость, 10^{-6 м2}/с	Температура, град.	температурные пределы
		при 5 0⁰С	при 0⁰С	застывания	вспышки	применения
АМГ-10 ВМГЗ МГ-30 МГ-20 М-10В₂ М-8В₂ ИС-20 МС-30				-70 -60 -35 -40 -15 -25 -15 -15		-45...+60 -40...+35 -10...+60 -15...+50 -10...+90 -20...+50 -10...+60 -15...+60

Содержание воды в рабочей жидкости не допускается или строго ограничивается (менее 0.1 % по весу). Наличие воды в масле резко увеличивает пенообразование, вследствие чего ухудшаются смазывающие способности жидкости, повышаются интенсивность окисления, коррозия металлических элементов, кавитация.

Таблица 4.5.

Параметры магистральных и встроенных фильтров

Фильтры Магистральные Встроенные	1.1.20- 25	1.1.20- 40	1.1.20- 25	1.1.25- 40	1.1.25- 63	1.1.32-25 2.1.32-25	1.2.32- 40	1.2.32- 63	1.2.40- 25	1.2.40- 40	1.2.40- 63
Условный проход
Номинальный поток при перепаде давления 0,8 кГс/см, вязкости 30...40 сСТ, л/мин
Номинальная тонкость фильтрации, мкм
Номинальное давление, кГс/ см²			6,3	для	всех	фильтров
Перепад давления, при котором открывается переливной клапан, кГс/ см²			2,5-3,5	- для	всех	фильтров
Ресурс работы фильтроэлемента до замены или промокания, ч

Таблица 4.6.

Техническая характеристика шестеренных насосов типа НШ

ПОКАЗАТЕЛИ	М А Р К А Н А С О С А
	НШ-10	НШ-32	НШ-46	НШ-32-2	НШ-50-2	НШ-67	НШ-100-2
Рабочий объем, см³/ об		31,7	45,7	31,5	48,2		98,8
Давление,МПа :
номинальное
максимальное
Частота вращения
номинальная
минимальная
максимальная
Мощность потребляемая насосом при номинальном числе об. и давлении, кВт	2,7	8,68	12,5	15,4	23,8	26,5	37,5
КПД
объемный	0,92	0,92	0,92	0,92	0,92	0,94	0,94
механический	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
общий	0,75-0,83	0,75-0,85	0,75-0,85	0,83	0,85	0,85	0,85
Масса, кг	2,55	6,6		6,8	7,4	17,4	17,5

Таблица 4.7.

Техническая характеристика насосов и

гидромоторов типа 210 ( не регулируемых)

П А Р А М Е Т Р Ы	МАРКА НАСОСА И ГИДРОМОТОРА
	210.12	210.16	210.20	210.25	210.32
Рабочий объем, см³ / об	11,6	28,1	54,8
Давление, МПа :
номинальное
максимальное
Частота вращения, об/ мин
номинальная
максимальная
Мощность, потребляемая насосом	8,4	16,4	25,7