Выбор вспомогательного оборудования

Основное функциональное назначение гидробака – размещение объема жидкости, необходимого для работы гидросистемы. Кроме того, через гидробак осуществляется теплообмен между рабочей жидкостью и окружающим пространством, в нем происходит выделение из рабочей жидкости воздуха, пеногашение и оседание механических и других примесей. При проектировании бака должны быть обеспечены нормальные условия всасывания и деаэрация рабочей жидкости. Вместимость бака мобильной машины назначается в 1,5–2,0 раза больше суммарной вместимости всех элементов гидросистемы (полостей гидроцилиндров, трубопроводов, фильтров, гидроаккумуляторов и т.д.), но не менее 3-х минутной подачи насоса.

Полагая, что полезный объем (дм³) гидробака равен трем объемам перекачиваемой насосом за минуту рабочей жидкости, получим[1], с.49:

(4.1)

В это выражении подача насоса Q _н имеет размерность л/мин.

Q _н=22,5 л/мин.

=3 22,5=67,5

Бак заполняется рабочей жидкостью примерно на 80% от полного объема гидробака V _б. Двадцать процентов свободного объема предназначено для компенсации температурного расширения рабочей жидкости, а так же обеспечения воздуховыделения. Тогда полный объем гидробака по [1], с. 49:

(4.2)

=1,2

Полученное значение V _б (в дм³) следует округлить в большую сторону в соответствии с ГОСТ 12448-80 (Таблица 6):

Таблица 6

Размеры и форма бака тесно связаны с температурным режимом в гидроприводе, поскольку через стенки бака в окружающую среду передается значительная часть тепловой энергии, выделяемой в процессе функционирования гидросистемы.

Для баков, выполненных в форме цилиндра, куба и параллелепипеда, наибольшую

В этом случае полный объем гидробака V _б = a · b · h = 6 a ³ и ширина гидробака по [1], с. 50, равна:

(4.3)

a=

b=2 a=2 2,37=4,74 дм

h=3 a=3 2,37=7,11 дм

Площадь охлаждения S _б определяется размером поверхности бака, контактирующей с маслом по [1], с. 50:

(4.4)

=

Рис.4.1 Схема гидробака:

1 – корпус бака, 2 – крышка бака, 3 – труба слива, 4 – пробка, 5 – всасывающая труба,

6 – перегородка, 7 – сливные пробки.

Теплообменник

Теплообменники предназначены для обеспечения в гидроприводе требуемого температурного режима. Решение о необходимости установки теплообменника принимается в процессе выполнения анализа тепловогорежимагидропривода.

В процессе функционировании ягидропривода часть передаваемой в не механической энергии переходит в тепловую, что сопровождается ростом температуры рабочей жидкости. Переход энергии из механической в тепловую обусловлен наличием гидравлических сопротивлений, а так же вызвано бъемными и механическими потерями.

Как известно, с увеличением температуры уменьшается вязкость рабочей жидкости. Это может привести к значительному увеличению объемных потерь в гидроприводе, нарушению режима смазки поверхностей трения, интенсификации окислительных процессов в рабочей жидкости и процессов выделения смолистых осадков.

Тепловой поток N _т, выделяемый в гидроприводе, эквивалентен потерям мощности по [1], с. 50:

N _т =N _н – N _п (4.5)

где N _н – мощность насоса, N _п – полезная мощность гидроцилиндра, которые определяются по точке C ₀:

р =12,1МПа

Q =22,5 л/мин = 0,000371

= 0,847

N _н=

N_п= Вт

N_т=6050-4489,1=1560,9 Вт

Тепловой анализ гидропривода основывается на уравнении теплового баланса, которое для стационарного режима имеет следующий вид[1], с. 50:

(4.6)

где – тепловой поток, передаваемый в окружающую среду.

(4.7)

Где k _б – коэффициент теплопередачи для бака, Вт/(м² ·^оС), k _б =10 Вт/(м² ·^оС); k _м – коэффициент теплопередачи для магистралей, Вт/(м² ·^оС), k _м=14 Вт/(м² ·^оС); S _б – площадь поверхности теплообмена бака, м² , S _б = м²; S _м- площадь поверхности теплообмена магистралей,м²; – температура рабочей жидкости, °С; – температура окружающей среды, °С, =27°С.

Размеры поверхности теплообмена магистралей гидропривода можно определить из следующей зависимости [1], формула 1.19:

где d_н- диаметр нагнетательного трубопровода, м, d_н=0,027 м, l_н- длина нагнетательного трубопровода, м, l_н=14м, d_сл- диаметр сливного трубопровода, м, d_сл = 0,016 м, l_сл- длина сливного трубопровода, м, l_сл=5 м.

S_м=

t_ж= °С

Температуру рабочей жидкости и сравнивают ее с допустимой .

Допустимое значение температуры рабочей жидкости определяется минимальным значением вязкости, при которой рекомендуется эксплуатировать насосы и гидромоторы. При эксплуатации гидроприводов стационарных машин = 60°С, а в гидроприводах мобильных машин = 80°С.

В случае > необходимо увеличить площадь поверхности теплообмена, путем установки теплообменника.

Т.к. 87,1 необходимо установить теплообменник.

Уравнение теплового баланса для стационарного режима при установке теплообменника имеет следующий вид [1], с. 51:

(4.9)

где – коэффициент теплопередачи теплообменника, Вт/(м²·^оС); – площадь поверхности теплоотдачи теплообменника, м².

Коэффициент теплопередачи для теплообменника = 35–120 (Вт/(м²·°С)) в условиях принудительного обдува можно приближенно определить из следующей зависимости:

при > 5 м/с – = 7,5 , где – скорость обдува, которая принимается в пределах 5–30 м/с.

Принимаем = 20 м/с, тогда =7,5 Вт/(м²·°С)

Из уравнения 4.8 выражаем S_т:

S_т=

Одним из преимуществ использования гидравлического привода по сравнению с другими приводами является его небольшая металлоемкость, что обусловлено достижением гидроприводе высоких давлений рабочей жидкости.

Металлоемкость гидропривода характеризуется коэффициентом q_N, который определяется по [1], с 52:

(5.1)

где G _гп – общий вес гидропривода.

Общий вес гидропривода включает вес гидроцилиндра с учетом рассчитанных размеров (толщины стенки, крышек, хода поршня), напорного и сливного трубопровода (с учетом заданной длины, рассчитанных диаметров и принятых толщин стенок), а также всей гидравлической аппаратуры, который принимается из технических характеристик.

Общая масса гидропривода без учета труб:

G_гп=9,6+4,4+7,25+4,3+11=36,55 кг

d_нап.тр =16мм, l_н=14 м, δ=3,8 мм, m_нап._тр=5,6кг

d_сл.тр =27мм, l_сл=35 м, δ=9,75 мм, m_сл._тр=1,56кг

m_тр._общ= 12,8 кг

Общая масса гидропривода с учетом труб:

G_гп=18+36,55+12,8=67,35 кг≈70 кг = 700 Н

Определим металлоемкость гидропривода:

Q_N=G_гп/N_п=700/4489,1=0.155 Н/Вт

Поиск по сайту: