Определение массогабаритных характеристик привода подъема с использованием гидронасосов работающих от дизеля (дизелей) рассмотрено в отчете по НИР «Илона-2» [24]. Там же определяется время подъема от резервного насоса с электроприводом работающего от аккумуляторов. Для этих целей предполагалось использовать электромотор мощностью 50кВт, работающий от аккумуляторов, который позволяет поднять ракету массой 30т и длиной 12м за 120-150сек. Используя те же подходы, можно определить потребную мощность электродвигателя, а также массу привода для подъема такой ракеты за различное время (15-60сек). Условно разобьем полное время подъема на время работы привода подъема и время торможения, когда привод энергию не потребляет. С учетом данных, полученных в предыдущем разделе, условно будем считать, что время работы привода подъема на 3 сек меньше полного времени подъема.
Мощность N электромотора привода насоса можно
определить по следующей формуле: 
;
где: m – масса контейнера с ракетой,
L – длина ракеты,
τ – время работы привода подъема,
η – кпд насоса с редуктором (η=0,6-0,8 для привода с объемным насосом и η=0,3-0,45 - для привода с центробежным насосом),
k - коэффициент, учитывающий неравномерность потребления мощности (k=1,8-2.2).
Необходимо рассмотреть два варианта насосной станции: объемный насос, соединенный с электродвигателем через понижающий редуктор, и центробежный насос, соединенный с электродвигателем. Рассмотрим первый вариант привода. Массу мотора с редуктором можно определить по удельным характеристикам. За последние годы благодаря интенсивному развитию гибридных автомобилей удельная масса электродвигателей с редуктором существенно снизилась и находится в диапазоне 1,5-2,5кг/кВт. Это связано с переходом на переменный ток высокой частоты, существенным увеличением числа оборотов электромоторов (при мощности электродвигателя 100 кВт число оборотов достигает 12000об/мин) и использованием планетарных редукторов. При малых временах подъема, когда потребная мощность превышает 100 кВт, необходимо применять либо мощные уникальные электродвигатели, либо использовать несколько менее мощных.
Удельная масса объемных гидронасосов изменилась мало и составляет 0,6кг
на 1 см3 объема при числе оборотов n=2200-2600об/мин.
Объем насоса W определяется как: 
, где: V
– объем гидроцилиндра (гидроцилиндров).
При малых временах подъема необходимо использовать либо специально разработанный насос большого объема (500см3), либо устанавливать два или более серийных насоса.
Для работы привода в автономном режиме необходимо увеличить емкость
аккумулятора. Увеличение массы аккумуляторов для обеспечения подъема контейнера
можно определить по удельной емкости аккумуляторов при работе на подъем.
Удельная емкость аккумуляторов: кислотных - 0,2*106Дж/кг,
серебрено-цинковых - 0,6*106Дж/кг, литиевых до 1,2*106Дж/кг.
Работа А на подъем определяется как: 
.
На графиках рис. 3.5 показано изменение мощности приводного двигателя N и суммарной массы M привода в зависимости от времени подъема. Заметим, что основная масса приходится на электродвигатель. Масса современного аккумулятора для подъема контейнера не зависит от времени подъема и не превышает 10кг.
Рассмотрим схему с центробежным насосом. Расчеты показывают, что для создания насосного агрегата, имеющего удовлетворительный для этого случая КПД (во всех случаях его величина составит менее 0,5) при заданном давлении, и при числе оборотов электродвигателя 11000об/мин необходимо повысить число оборотов насоса более чем в два раза (за счет установки редуктора – мультипликатора), или повысить число оборотов электромотора, или применить многоступенчатый (2-3 ступени) центробежный насос. В случае применения высокооборотного мотора масса насосного агрегата составит примерно 0,8 от массы, определенной по графику - рис. 3.5. В противном случае масса агрегата будет близка к массе определенной по графику, причем схема с многоступенчатым насосом будет более надежной, так как создание мультипликатора с числом оборотов более 25000об/мин связано с определенными сложностями.
 |
Рис. 3.5 Зависимость мощности и массы привода от времени подъема. Привод с использованием электродвигателя и насосного агрегата.
Для подъема при помощи объемных насосов целесообразно выбирать положение опорных точек силового треугольника, определяющих положение гидроцилиндра, таким образом, чтобы равновесное усилие гидроцилиндров по мере увеличения угла подъема быстро уменьшалась. В этом случае, несмотря на скачкообразные уменьшения рабочей площади при переключениях ступеней равновесное давление после каждого последующего переключения будет, в оставаться примерно постоянным. Это повысит КПД насоса, а электромотор (переменного тока с регулируемой частотой) будет работать с постоянным моментом при увеличивающихся оборотах. Для подъема при помощи центробежных насосов целесообразно выбирать силовой треугольник, таким образом, чтобы равновесное усилие в конце подъема уменьшалось. Это связано с тем, что ротор высокооборотного насоса обладает большой инерцией и в этом случае конечный участок подъема можно провести, используя инерцию электродвигателя.
Из приведенных данных видно, что схема с газогенератором и вытеснителем имеет преимущество перед схемой с электродвигателями и насосным агрегатом при временах подъема менее 35сек. Использование схемы с ВАД и вытеснителем как показано выше, фактически не приводит к увеличению массы ППУ, т.е. эта схема имеет преимущество над схемой с электродвигателями и насосным агрегатом при всех временах подъема.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.