Определение общего КПД гидросистемы

Важной характеристикой эффективности гидропривода является общий КПД, определяющий энергетические показатели использования системы привода: топливную и энергетическую экономичность, температуру рабочей жидкости.

Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность спроектированной гидросистемы машины. Для оптимально разработанной гидросистемы общий КПД находится в пределах .

Общий КПД  гидропривода определяется произведением гидравлического , механического  и объемного  КПД:

.

(3)

При определении объемного КПД необходимо определить объемные потери жидкости в гидросистеме, в результате которых фактическая подача () жидкости, определяющая скорость передвижения штока гидроцилиндра, меньше теоретической подачи насоса (). Меньшее значение подачи рабочей жидкости обусловлено наличием объемных потерь жидкости ():

=  - .

(4)

 

Объемные потери жидкости возникают в результате ее перетекания из области высокого в область низкого давления, а также в результате неполного заполнения рабочих камер насоса в период всасывания рабочей жидкости. На рис.1 приведена зависимость объемного КПД аксиально-поршневых и шестеренных насосов от частоты вращения вала насоса  (об/мин).

Утечки жидкости через зазоры гидроагрегатов системы изменяются при всех прочих равных условиях, пропорционально перепаду давления. Зависимость величины утечек рабочей жидкости от давления Р (перепада давления Р) может быть определена по формуле

,

(5)

 

где r - коэффициент утечек, который для насосов и гидромоторов равен 1,5 – 3; для гидроцилиндров 1,7 – 2,3; для золотниковых распределителей 0,5 – 4.

Рассмотренные выше объемные потери в гидроприводе характеризуются объемным КПД:

,

(6)

       

Зависимость объемных потерь от давления может быть представлена графиком зависимости Q() =  (рис.2).

Указанные факторы, определяющие значение объемного КПД гидропривода, характерны как для регулируемых, так и нерегулируемых гидроприводов.

 

Рис. 1. Зависимость объемного КПД насосов от частоты вращения вала насоса: 1 – для аксиально-поршневых насосов; 2 – для шестеренных насосов

                                                                           

Однако в регулируемом гидроприводе объемный КПД зависит также от способа регулирования скорости движения выходных звеньев исполнительных гидродвигателей.

Объемный КПД может быть определен аналитическим методом по формуле

 

,

(7)

где , , - объемный КПД насоса, гидрораспределителей, исполнительных гидродвигателей.

В реальных условиях эксплуатации гидропривода значение объемного КПД отличается от значения, полученного по формуле (7), как в следствие износа узлов гидропривода, так и ряда других причин. Это обуславливает необходимость определения экспериментальным путем значения объемного КПД.

 

 

 

Рис. 2. Зависимость потерь потока рабочей жидкости от рабочего давления в системе гидропривода.

 

Гидравлический КПД , характеризующий значение потерь давления в гидросистеме, определяется по формуле

 

,

(8)

 

где  - номинальное давление в гидросистеме, МПа (кгс/см ).

Механический КПД гидравлической системы привода определяется по формуле

 

(9)

                         

Где , , - механический КПД насоса, гидрораспределителей, исполнительных гидродвигателей.

В общем виде механический КПД гидроагрегата определяется по формуле

 

	(10)
где М - теоретический крутящий момент на валу гидродвигателя вращательного действия, кгс  м;
- потери крутящего момента, возникающие при перемещении деталей гидрооборудования относительно друг друга, кгс  м;
Т - теоретическое усилие, получаемое на штоке гидроцилиндра, кгс;
- потери усилия, возникающие при перемещении деталей гидрооборудования друг относительно друга, кгс.

 

Экспериментальное определение значений гидравлического и механического КПД требуют значительных затрат времени и большой точности измерений. Для сокращения затрат времени при выполнении лабораторной работы целесообразно использовать предварительно полученные графики зависимостей  для данной гидросхемы стенда. На рис.3 приведены экспериментальные зависимости гидравлического и механического КПД стенда от давления рабочей жидкости при фиксированном значении ее температуры.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. Проверка внешнего вида гидроцилиндра.

2. Проверка материалов деталей гидроцилиндра.

3. Определение габаритных и присоединительных размеров гидроцилиндра:

диаметра штока;

диаметра поршня;

длины хода.

4. Определение массы гидроцилиндра.

5. Проверка функционирования гидроцилиндра.

6. Проверка прочности гидроцилиндра.

7. Проверка функционирования гидроцилиндра.

 

 

Рис. 3. Экспериментальная зависимость гидравлического и механического КПД гидросистемы стенда от рабочего давления при постоянном значении температуры рабочей  жидкости

8. Проверка материала деталей.

9. Проверка герметичности внешних уплотнений гидроцилиндра.

10. Определение удельного объема жидкости, выносимой через уплотнитель штока.

11. Проверка внутренних утечек (перетечек) в гидроцилиндре.

12. Определение величины давления страгивания гидроцилиндра.

13. Определение величины давления холостого хода гидроцилиндра.

14. Определение скорости гидроцилиндра: минимальной, максимальной, номинальной.

15. Определение фактической подачи рабочей жидкости в рабочую полость гидроцилиндра.

16. Определение фактической подачи рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра.

17. Определение частоты вращения вала насоса.

18. Определение рабочего объема насоса.

19. Определение теоретической подачи насоса.

20. Определение объемного КПД гидропривода.

21. Определение рабочего давления в гидросистеме.

22. Определение общего КПД.