Определение теплового режима и емкости маслобака

Фактический температурный перепад ΔT _уст в установившемся режиме работы гидропривода не должен быть больше допустимого температурного перепада

ΔT _уст ΔT _доп. = T _ж.max - T _в.max,

где ΔT _доп – допустимый перепад температур, °С, T _ж.max и T _в.max –максимальные температурные жидкости и воздуха, °С.

Зная средние потери мощности, переходящие в тепло, можно найти необходимую площадь поверхности теплообмена, м² [3]:

S _треб ΔN _гр.ср /(K _тп ΔT _доп. ),

где K _тп – коэффициент теплопередачи, принимаемый для естественного охлаждения равным K _тп = 20 – 25 Вт/(м² ·°С).

В теплообмене участвуют маслобак, трубопроводы, гидронасосы, гидроцилиндры, гидромоторы, фильтры и другие гидроаппараты. Если нам известна поверхность теплообмена всей гидросистемы S _гс (без маслоблока), тогда площадь теплоотдающей поверхности маслобака вычисляют по формуле

S _б = S _треб.- S _гс.

Площадь поверхности теплообмена гидросистемы определяют как сумму поверхностей насоса S _н, гидроцилиндра S _ц, гидромотора S _г, трубопровода S _тр, фильтра S _ф, дросселя S _др и других гидроаппаратов S _га:

S _г = S _н + S _ц + S _м + S _тр + S _ф + S _др + S _га.

Некоторые из этих площадей можно найти по каталогам гидрооборудования, а остальные – расчетным путем. Теплоотдающую поверхность цилиндра и трубопровода определяют по формулам:

S _ц = π · D _н · L _ц, S _тр = π · d _н · L _тр,

где D _ни d _н – наружные диаметры гидроцилиндра и трубопровода, м; L _ц и L _тр - длины гидроцилиндра и трубопровода, м.

Площади теплоотдающих поверхностей, м², различных насосов в зависимости от их массы m, кг, определяют следующим образом:

шестеренные насосы

S _н = 0,0112 + 0,018 ·m – 2,976 · 10^-4·m²;

пластинчатые однопоточные насосы

S _н = 0,05966 + 3,4727· 10^-4· m – 1,349 · 10^-4·m²;

пластинчатые двухпоточные насосы

S _н = 0,01603 + 0,007414 ·m – 6,41 · 10^-5·m²;

пластинчатые регулируемые насосы

S _н = 0,094897 + 0,04675 ·m – 2,7968 · 10^-5·m²;

аксиально – поршневые нерегулируемые насосы типа НА

S _н = ( 11,644 + 0,413 ·m) · 10^-3;

аксиально – поршневые нерегулируемые гидронасосы типа Г15

S _н = 0,14 ·m^0,7;

аксиально – поршневые регулируемые гидронсосы типа НАР, НАС, РНА

S _н = 0,038599 ·e^0,01268.m.

Объем маслобака находят по двум условиям:

- по теплоотдающей его поверхности;

- по условию вместимости в него всей рабочей жидкости гидросистемы.

Размеры и объем маслобака по его теплоотдающей поверхности:

а) для маслоблока с соотношением сторон А:В:С = 1:2:3

V _б′ = 6 · A ³, ;

б) для маслоблока с соотношением сторон А:В:С = 1:1:1

V _б′ = A ³, ;

где А, В, С - ширина, длина, высота маслоблока.

Объем маслоблока по условию вместимости в него всей рабочей жидкости гидросистемы определяют по формуле

V _б′′ = (1,8 - 2)·V _гс,

где V _гс - внутренний объем гидросистемы, заполняемый рабочей жидкостью, м³. Внутренний объем гидросистемы V _гс определяют как сумму объемов насоса V _н, гидроцилиндра V _ц, гидромотора V _м трубопровода V _тр, фильтра V _ф, дросселя V _др и других гидроаппаратов V _га:

V _гс = V _н + V _ц + V _м + V _тр + V _ф + V _др + V _га.

Некоторые из этих объемов можно определить, используя каталоги гидрооборудования, а остальные - расчетным путем. Так, объем гидроцилиндра и трубопровода определяют по формулам:

V _ц = (πD _в²/ 4) · L _ц, V _тр = (πd _тр²/ 4) · L _тр,

где D _в и d _тр – внутренние диаметры гидроцилиндра и трубопровода.

Затем необходимо сравнить объем маслобака V _б′, полученный из условия охлаждения, с объемом маслобака V _б′′, полученным из условия вместимости в него всей рабочей жидкости гидросистемы, и принять больший объем.

Если размеры маслобака, объем которого определен из условия охлаждения, по каким – то критериям не подходят, то в этом случае необходимо предусмотреть теплообменник с воздушным фильтром или водяным охлаждением. Коэффициент теплопередачи при этом определяется по следующим рекомендациям [9]:

а) при принудительном воздушном охлаждении

К _тп = 70 - 90 Вт/(м²·°С);

б) при водяном охлаждении

К _тп = 100 - 200 Вт/(м²·°С);

После определения коэффициента теплопередачи вычисляют необходимую емкость маслобака по методике, описанной выше. После выбора маслобака состоящего из корпуса 1, крышки с уплотнением 2, всасывающего трубопровода 3, воздушного фильтра 4, заливной горловины с фильтром и крышкой 5, сливного трубопровода 6 и перегородки 7 (рекомендации приведены на рис.3.11) при необходимости, проводится уточненный расход теплового режима, в который входит определение средней удельной теплоемкости гидропривода, времени достижения установившегося теплового режима. Максимальной температуры рабочей жидкости.

Средняя удельная теплоемкость гидропривода, Дж/(кг·°С), определяется по формуле

С = (С _гп · m _гп + С _ж · m _ж )/m,

где С _гп –удельная теплоемкость металлоконструкции гидропривода, принимаемая для:

С _ж - удельная теплоемкость рабочей жидкости, при ее плотности ρ_ж = 900 кг/м³ и температуре t_ж = 50°С можно принимать С _ж = 1950 Дж/(кг · °С);

m_гп – масса гидропривода, кг,

m_гп = m_н + m_ц + m_м + m_тр + m_ф + m_др + m_га + m_б.

Здесь m_н, m_ц, m_м, m_тр, m_ф, m_др, m_га, m_б – соответственно массы

Насоса, гидроцилиндра, гидромотора, трубопровода, фильтра, дросселя, других гидроаппаратов, маслобака, которые принимаются из m _ж – масса рабочей жидкости, кг,

m _ж = ρ·V _б.

Здесь ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м³; V _б принятый объем маслобака,м²; m – суммарная масса гидропривода, кг. m = m _гп + m _ж.

Время достижения установившегося теплового режима в гидроприводе, с, определяют по формуле

,

где - площадь поверхности охлаждения маслобака с учетом принятой конструкции и рассчитанных размеров.

Максимальная температура рабочей жидкости гидропривода находится следующим образом:

Если время непрерывной работы гидропривода меньше времени, требуемого для достижения установившейся температуры (t _раб < t _уст), то в этом случае температуру рабочей жидкости находят по формуле

После расчета теплового режима делают заключение о работе гидропривода.

Алгоритм расчета теплового режима и емкости маслобак реализован в программе TEPLO, доступ к которой осуществляется через терминалы дисплейного класса ЕС ЭВМ. Программа хранится на диске

РАКЕТ4 в библиотеке PRIM405.