Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Энергетический баланс ГП






 

Как известно, КПД является интегральным параметром, позволяющим формально оценить фактическую величину потерь в машине, механизме, приводе. Для выявления “узких” мест спроектированного привода необходимо оценить величину фактических потерь энергии на отдельных его элементах и природу этих потерь. Гидроприводу присущи три основных вида потерь энергии: механические (только в гидромашинах), гидравлические (за счёт потерь давления в гидромашинах и различных элементах привода) и объёмные (за счёт утечек жидкости через зазоры: в гидромашинах и в различных элементах привода, а также утечки, определяемые способом регулирования, – через дроссели и напорные клапаны). Энергетический баланс рассчитывается для номинального режима работы ГП. Результаты расчёта должны быть наглядно представлены в виде “потока” энергии между входным валом насоса и выходным элементом ГП с ответвлениями, обозначающими в масштабе тот или иной вид потерь.

Рассмотрим потери в различных элементах гидросистемы:

‑ полные потери в насосе:

),

(76)

 

где N1 – мощность на входном валу насоса; – потери мощности за счёт утечек; – гидромеханические потери мощности.

Ввиду того, что в процессе расчёта сложно однозначно разделить составляющие Δ Nн об и Δ Nн гм, возможны и иные интерпретации этих потерь, например, ‑ ; .

‑ полные потери в гидродвигателе:

Δ Nгд = Δ Nгд об + Δ Nгд гм = р2Q2*(1- η гд гмгд об), (77)

 

Разделение потерь может быть выполнено, как и для насоса, по двум схемам:

Δ Nгд об = р2Q2*(1-η гд об); Δ Nгд гм = р2Q2гд об*(1- η гд гм)

или Δ Nгд гм = р2Q2*(1- η гд гм); Δ Nн об = р2Q2гд гм*(1-η гд об)).

‑ утечки Qут гэ в гидроэлементе оцениваются потерями мощности:

Δ Nут гэ = рвх гэ* Qут гэ, (78)

где рвх гэ - давление на входе в гидроэлемент.

 

 

‑ потери энергии на трение в напорной магистрали рассчитываются по зависимости (34).

Мощность на валу гидродвигателя при необходимости определяется зависимостью:

N2 = M22 = p2*Q2 – Δ Nгд. (79)

После расчёта потерь и построения “потока” энергии необходимо выполнить сравнительную оценку различных потерь и представить возможные пути их уменьшения.

ПРИМЕР № 9

Рассчитать потери в гидроприводе, схема которого приведена ниже, по следующим данным:

Мощность на валу насоса N1 = 4, 48 КВт;

Гидромеханические КПД гидромашин η н гм = η гд гм= 0, 93;

Объёмные КПД гидромашин η н об = η гд об= 0, 9;

Давление на выходе насоса р1 = 15МПа = 1, 5*107Па;

Полезная подача насоса Q1 =15 л/мин = 25*10-5 м3/с;

Давление на входе в гидродвигатель р2 = 10МПа = 107Па;

Расход на входе в гидродвигатель Q2 =10 л/мин = 16, 7*10-5 м3/с;

Утечки в атмосферу через дроссель Qут др = 5*10-6 м3/с;

Плотность рабочей жидкости ρ = 900 кг/м3;

Длина участка трубопровода от насоса до переливного клапана lA = 5м;

Длина участка трубопровода от переливного клапана до дросселя lВ = 2м;

Длина участка трубопровода от дросселя до гидродвигателя lС = 2м;

Потерями на входе в насос и на выходе гидродвигателя пренебречь.

 
 

Решение

1.Определяем суммарные потери энергии в насосе:

Δ Nн = N1*(1- η н гмн об) = Δ Nн об + Δ Nн гм = 4, 48* (1 – 0, 93*0, 9) = 0, 730 кВт,

где: Δ Nн об = N1*(1- η н об) – потери мощности за счёт утечек;

Δ Nн гм = N1н об*(1- η н гм) – гидромеханические потери мощности.

Ввиду того, что в процессе расчёта сложно однозначно разделить составляющие Δ Nн об и Δ Nн гм, возможна иная интерпретация этих потерь –

Δ Nн гм = N1*(1- η н гм), Δ Nн об = N1н гм*(1- η н об)

2.Определяем суммарные потери энергии в гидродвигателе:

Δ Nгд = р2 * Q2*(1- η гд гмгд об) =Δ Nгд об + Δ Nгд гм = 107*16, 7*10-5 *(1 – 0, 93*0, 9) = 0, 272 кВт,

где составляющие потерь могут быть выражены как

Δ Nгд об = р2 * Q2*(1- η гд об), Δ Nгд гм = р2 * Q2гд об*(1- η гд гм)

или Δ Nгд гм = р2 * Q2*(1- η гд гм), Δ Nгд об = р2 * Q2гд гм*(1- η гд об).

3.Общие потери энергии в гидромашинах составляют:

Δ Nгм = Δ Nн + Δ Nгд = 0, 730 кВт + 0, 272 кВт =1, 002 кВт.

4.Определяем потери энергии в переливном клапане (за счёт утечек):

Δ Nут пк = рпк* Qут пк = (р1 - ρ *g*lA) *(Q1 - Q2 - Qут др) =

= (1, 5*107 –900*9, 8*5)*(25 – 16, 7 – 0, 5)*10-5 = 1, 167кВт.

5.Определяем суммарные потери энергии в управляющем дросселе:

Δ Nдр = Δ Nдр г + Δ Nдр об = 0, 822 кВт + 0, 075 кВт= 0, 897 кВт,

где: Δ Nдр г = Δ рдр *Q2 = (р1 – р2 -ρ *g*(lA + lВ + lС))*Q2 =

= (1, 5*107 - 107- 900*9, 8*9)*16, 7*10-5= 0, 8 кВт – гидравлические потери в дросселе;

Δ Nдр об =(р1 - ρ *g*(lA + lВ))* Qут др = (15*106 - 900*9, 8*7)*5*10-6 =0, 075кВт – объёмные (за счёт утечек) потери в дросселе.

6.Определяем суммарные потери энергии на трение в трубопроводе:

Δ Nтр г = Δ NА г + Δ NВ г + Δ NС г = 0, 01101 кВт + 0, 00303 кВт + 0, 00295 =

= 0, 01699 КВт

где составляющие потерь на участках трубопровода определяются зависимостями: Δ NА г = ρ *g*lA*Q1 = 900*9, 8*5*25*10-5 = 0, 01101 кВт

Δ NВ г = ρ *g*lВ*(Q2 + Qут др) = 900*9, 8*2*(16, 7 + 0, 5)*10-5 = 0, 00303 кВт

Δ NС г = ρ *g*lС*Q2 = 900*9, 8*2*16, 7*10-5 = 0, 00295 кВт

7.Общие потери энергии в трубопроводе составляют:

Δ Nтр = Δ Nут пк + Δ Nдр + Δ Nтр г = 1, 167кВт + 0, 897 кВт + 0, 01699 кВт =

=2, 081 кВт

8.Выполняем проверку энергетического баланса ГП:

N1 =4, 48 кВт;

N1(расч.)= р2 *Q2 + Δ Nтр + Δ Nн =

=107*16, 7*10 -5*10 -3 кВт + 2, 081 кВт + 0, 730 кВт = 4, 481кВт.

9.Ошибка в расчётах составляет Δ N%= (N1(расч.) - N1)*100% / N1 = 0, 022%

Как видно из выполненных расчётов и графика наибольшие потери при данном способе регулирования составляют потери в переливном (напорном) клапане ПК и регулируемом сериесном дросселе. Для уменьшения этих видов потерь следует более тщательно рассчитать и выбрать дроссель, а также уточнить необходимые параметры насоса и, при необходимости, принять другой насос.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.