РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ФОРМУВАННЯ ДИСИПАЦІЇ ЕНЕРГІЇ В СИСТЕМАХ ЦИКЛОВОГО
ГІДРОПРИВОДУ
Уточнена модель процесу дисипації енергії в багатопривідних системах циклового
гідроприводу
Дослідження роботи практичних систем промислових гідроприводів показало, що
втрати виникають в напрямку траєкторії енергетичного потоку (рис.1.1) і він має
значне розгалуження та простежується додатковий потік дисипації енергії (рис.
2.1). Втрати в системі виникають за рахунок втрат в гідроапаратах по ланцюгу
від апаратів енергетичного рівня до виконавчого, які традиційно враховуються
ККД апарату і простежуються додаткові втрати енергії на повернення робочої
рідини від апаратів виконавчого рівня до апаратів енергетичного. Додаткові
втрати, за рахунок взаємного впливу під час одночасного спрацювання декількох
виконавчих пристроїв, за рахунок змінного навантаження на приводах протягом
робочого циклу та в тактах можуть сягати 10% – 20%, що є типовим для циклових
гідравлічних систем з великою кількістю виконавчих пристроїв (рис. 2.1).
, (2.1)
де – втрати потужності спричинені ККД гідроапаратів, Вт,
– втрати потужності спричинені одночасною роботою приводів, Вт,
– втрати потужності спричинені нерівномірністю навантаження в такті, Вт,
– втрати потужності спричинені поверненням робочої рідини до апаратів
енергетичного рівня, Вт,
– втрати потужності в місцевих опорах та по довжині трубопроводів, Вт,
– логічна умова включення і-го приводу в такті,
– кількість виконавчих пристроїв системи.
Втрати потужності під час роботи системи характеризують якісний бік
енергетичних втрат, але не дають кількісної картини втрат по відношенню до
характеристик роботи системи, які формують потужність та її втрати. Тобто
втрати потужності можуть виникати за рахунок втрат тиску, витрати або, як
правило, тиску та витрати одночасно (2.4).
, (2.2)
, (2.3)
, (2.4)
де , – втрати тиску, витрати спричинені ККД гідроапаратів,
, – втрати тиску, витрати спричинені одночасною роботою приводів,
, – втрати тиску, витрати спричинені нерівномірністю навантаження в такті,
, – втрати тиску, витрати спричинені поверненням робочої рідини до апаратів
енергетичного рівня,
, – втрати тиску, витрати в місцевих опорах та по довжині трубопроводів.
Таким чином, втрати споживаної потужності складаються не лише з втрат в
гідроапаратах, а й інших втрат згідно (2.4), які повинні бути враховані в
уточненій моделі дисипації енергії з метою розробки принципових гідравлічних
схем з мінімальним рівнем енергоспоживання.
Енергетичні втрати перетворюються в теплову енергію, яка призводить до зміни
температури робочої рідини та гідравлічного обладнання (рис. 2.1). В свою чергу
зміна температури робочої рідини призводить до зміни в’язкості рідини, що
змінює на 5-15% рівень енергоспоживання. Тобто, зворотний вплив виражається
зміною величини дисипації енергії на кожному рівні в структурі системи протягом
роботи системи.
Таким чином, для отримання уточненої моделі процесу дисипації енергії в
багатопривідних системах необхідно розглядати цей процес як суперпозицію
функцій приводів, схемного рішення та циклограми роботи системи з урахуванням
зворотного впливу.
Процес дисипації енергії як суперпозиція функцій приводів, схемного рішення,
циклограми роботи системи
Дослідження впливу функцій приводів, схемного рішення, циклограми роботи
багатопривідної системи об’ємного гідроприводу виконано на прикладі
гідравлічного пресу упаковки кіп картону та уточнено за результатами аналізу
інших схем промислових гідроприводів (стр. 16). Гідравлічна схема пресу для
целюлози фірми Bosch Rexroth реалізує автоматичну роботу за наступним робочим
циклом: .
Циклограма роботи системи з доданими елементами пам’яті (приводи 6 та 7)
представлена на рис. 2.2:
Гідравлічна система пресу складається з наступних типових елементів:
1 – два гідромотори приводу стрічкового конвеєра (транспортують кіпи з картоном
з зони складання до столу пресу) робочий об’єм q = 0,000128 м3/об, крутний
момент М = 11,74 кН•м, частота обертання n = 5,23 об/с, потужність N = 9,78
кВт;
2 – гідравлічний циліндр двосторонньої дії (завантаження кіп зі столу в зону
пресування) діаметр поршня D = 0,07 м, діаметр штока d = 0,05 м, номінальне
зусилля F = 56,2 кН, швидкість робочого органу v = 0,35 м/с, потужність N =
19,7 кВт;
3 – гідравлічний акумулятор (використовується для збільшення швидкості
завантаження кіп в прес) робочий об’єм V = 50 л, максимальний робочий тиск 14,7
МПа, мінімальний робочий тиск 0,86 МПа, тиск зарядки азоту 7,84 МПа;
4 – спарені гідравлічні циліндри малого діаметру (використовуються для швидкого
опускання платформи пресування та переміщення основного гідроциліндра
пресування) діаметр поршня D = 0,22 м, діаметр штока d = 0,18 м, номінальне
зусилля на одному циліндрі F = 931,4 кН, швидкість робочого органу v = 0,075
м/с, потужність N = 69,9 кВт;
5 – основний плунжерний циліндр великого діаметру (використовується для
створення максимального зусилля пресування на платформі) діаметр поршня D =
0,63 м, номінальне зусилля F = 7595 кН, швидкість робочого органу v = 0,015
м/с, потужність N = 113,9 кВт.
6 – енергетична частина реалізована двома насосними агрегатами:
* Перший насосний агрегат потужністю N = 132 кВт з робочим об’ємом q = 215
см3/об при частоті обертів n = 1500 об/хв, номінальний тиск P = 24,5 МПа,
номінальна витрата Q = 0,0054 м3/с.
* Другий насосний агрегат потужністю N = 11,5 кВт з робочим об’ємом q = 32
см3/об при частоті обертів n = 1500 об/хв, номінальний тиск P = 14,7 МПа,
номінальна витрата Q = 0,00078 м3/с.
Реалізація робочого циклу пресу забезпечується послідов
- Київ+380960830922