Об’ємний гідропривод: Конспект лекцій (Лекції 1-36: Загальні відомості про об’ємний гідропривод. Нові прогресивні технології і перспективи розвитку гідроприводів), страница 73

Виділення теплоти має місце у всіх гідравлічних пристроях та трубопроводах. Теплота виділяється при стисненні рідини, при терті в об‘ємі рідини, а також на поверхні твердих тіл, що обтікаються рідиною. Теплота також виділяється в процесі механічного тертя контактуючих деталей, в тому числі в вузлах герметизації рухомих з‘єднань, а також у механічних з‘єднаннях і підшипниках. Інтенсивне тепловиділення має місце при роботі елементів гідропривода в кавітаційних режимах. Виділення теплоти має місце при роботі деяких допоміжних пристроїв гідропривода, наприклад гідроакумулятори, електростатичні або електромагнітні елементи і т. ін.

Основна кількість теплоти виділяється в рідину в окремих гідроагрегатах, таких як клапани, гдродроселі, гідронасоси тощо.

Втрачена потужність перетворюється в тепло при цьому кількість тепла  (кДж), що виділяється в гідроприводі

,                                      (5.6)

де  - потужність, що витрачається насосом (кВт);

 - потужність, що витрачається на рух робочих органів (кВт);

 - тиск, (МПа) і подача насоса (л/хв);

 - тиск і витрата гідро двигуна;

 - відносний час роботи привода під навантаженням.

, де  - час роботи під навантаженням;

 - час циклу роботи гідропривода.

Так як тиск і витрати в гідросистемі змінюються від такту до такту, то споживана насосом потужність , ефективна потужність на виході двигуна  і кількість теплоти , що виділяється за 1 годину роботи, визначимо як алгебраїчну суму кількості теплоти  для кожного такту

.

З урахуванням (5.6)

.                                             (5.7)

Якщо в гідросистемі використовується гідроакумулятор, то в тактах, у яких він розряджається, значення  буде негативним, тому що ефективна потужність на виході гідро двигуна буде більша потужності споживаної насосом, за рахунок підводу енергії від акумулятора.

В сталому режимі роботи все тепло , що виділяється в гідросистемі розсіюється в навколишнє середовище.

При урахуванні теплопередачі  тільки через стінки гідробака

,                                                       (5.8)

де  - коефіцієнт теплопередачі від бака до навколишнього середовища (при відсутності циркуляції повітря, ;

 - розрахункова площа поверхні гідробака, ;

 - перевищення температури масла  над температурою повітря .

Таким чином

.                                                         (5.9)

Розрахункова площа поверхні бака

,                                                 (5.10)

де  - об‘єм масла в баці,  (або в літрах).

Знаючи кількість тепла що виділяється  можна визначити:

1.  температуру нагріву при відомих розмірах гідробака;

2.  по допустимій температурі необхідну площу поверхні гідробака і об‘єм масла;

3.  по допустимій температурі відомій площі поверхні гідробака оцінити необхідні умови тепловідведення і визначити поверхню теплообмінного апарату.

Приклад розрахунку

Розглянемо тепловий розрахунок ГП з НУ яка має бак 100 л, насос Г12-32, працює в номінальному режимі 20% , а останній час вимикається, при цьому механічна потужність що витрачається на рух робочого органу 1.6 кВт. Номінальна потужність насоса .

1.  Знаходимо кількість тепла за 1 год. роботи, (3.17)

.

2.  Розрахункова площа бака, (3.20)

3.  Перевищення сталої температури масла в баку над температурою навколишнього середовища, (3.19)

.

2. Скорочення втрат енергії в гідросистемах

При проектуванні гідросистем необхідно намагатись досягти якомога більшого ККД в цілях скорочення втрат потужності в гідроприводі та знизити нагрів масла. Звичайна температура , а в деяких гідроприводах - . Підтримання необхідного теплового режиму гідропривода (значні втрати при дроселюванні) досить складна технічна проблема, яка вимагає збільшення гідробака та допоміжного штучного охолодження. Найбільш реальний шлях для зменшення енергії – зменшення втрат потужності.

Розглянемо приклад. Гідропривід з нерегульованим насосом забезпечує цикл: швидкий підвід (ШП), робочу подачу (РП), швидкий відвід (ШВ).