Тепловой расчёт гидропередачи стенда, страница 3

Рисунок 6.1 – Циклограмма работы стенда

6.6 Расчет максимальной и установившейся температуры масла

Условие – расчёт выполнен для летнего масла Shell Tellus 46.

В процессе нагревания температура масла T изменяется во времени t по  экспоненте [9]:

                  ,               (6.13) где  T_В  - температура окружающего воздуха,  T_В = 20 ˚С; k_i – средний коэффициент   теплоотдачи    элементов, k_i = 8 Вт/(м² ·˚С) [9]; k_Б – средний коэффициент теплоотдачи бака, k_Б = 10 Вт/(м² ·˚С)  [9];

Постоянная времени нагревания τ_Н:

,                        (6.14) где c_Ж  - удельная теплоемкость жидкости, c_Ж = 2000 Дж/(кг·˚С); c_М – удельная теплоемкость металла, c_М = 480 Дж/(кг·˚С) [9]; c_Р – удельная теплоемкость резины, c_Р = 1380 Дж/(кг·˚С) [9];  m_Ж – масса рабочей жидкости, m_Ж = 194 кг.

Максимальная температура масла T_max, ˚С:

                          ;                    (6.15)

.

Так как температура достигает значения T_maxчерез время, равное  бесконечности, то за величину установившейся температуры принята T_У.

Установившаяся температура масла  T_У, ˚С:

                                             ;                                                (6.16)

.

Так как установившаяся температура превышает максимально возможную температуру эксплуатации масла (80˚С) непрерывная работа на стенде без теплообменного аппарата недопустима. 

В процессе охлаждения температура масла изменяется во времени t по экспоненте [9]:

                                         .                                 (6.17)

Постоянная времени охлаждения τ_О:

                                       ,                                  (6.18)                    

.

Значения постоянных времени нагревания, и охлаждения существенно различаются, так как по окончании работы стенда насос Н выключен, масло в системе не циркулирует, теплоотдающие возможности всех элементов гидропередачи кроме бака не используются.

6.7 Расчет времени предварительного нагрева и охлаждения масла

При использовании в гидросистеме стенда летнего масла Shell Tellus 46, необходим предварительный его подогрев.

Подогрев масла можно выполняют нагревателями, установленными в баке, или прокачиванием масла через дроссель.

Принято подогрев осуществлять с помощью трубчатого электронагревателя (ТЭН). Это позволит увеличить ресурс электродвигателя и гидроаппаратуры, т.к подогрев осуществляется при не работающем стенде.

При проведении испытаний гидроцилиндров, для получения достоверных измерений параметров диагностирования, вязкость масла, и следовательно, температура масла, должна изменятся в допускаемом интервале. Для масла Shell Tellus 46 диапазон вязкости принят в интервале 36-24 сСт, при соответствующей температуре масла 45-55 ⁰С.

Время предварительного нагрева масла t_Н, с:

,                              (6.19)

где  - мощность трубчатого электронагревателя, принято ;  - необходимая температуря масла при испытаниях, принято ..

Время достижения допускаемой температуры масла , с:

,(6.20)

Время достижения необходимой температуры масла при охлаждении , с:

.                                        (6.21)

При T=T_Н=45 ⁰C, T_ДОП=55 ⁰C, с.

При T=T_Н=21 ⁰C (т.к при T_Н=20 ⁰C, ), T_ДОП=55 ⁰C , с.

Расчет по формулам (6.19)-(6.21) выполнен в программе MathCAD 14, результаты представлены в таблице 6.4 и в виде графика на рисунке 6.2.

6.8 Температурный цикл работы стенда

Температурный цикл работы стенда (рисунок 6.2) при использовании летнего масла Shell Tellus 46 состоит из четырёх этапов:

1)  Подготовительный (подогрев масла до требуемой рабочей температуры) – кривая Т1(t1);