Энергия проходит через несколько узлов
Гидропривод преобразует механическую энергию двигателя в энергию потока жидкости, затем снова в движение цилиндра или гидромотора. Насос создаёт подачу; давление устанавливается нагрузкой и сопротивлениями пути. Поэтому выражение «насос выдаёт давление» без указания расхода, частоты вращения и режима недостаточно для выбора оборудования. Закрытый выход объёмного насоса требует предусмотренного схемой ограничения давления, а не ожидания, что насос сам перестанет подавать жидкость.
В открытом контуре жидкость поступает из бака, проходит насос, распределитель и исполнительный механизм, затем возвращается через предусмотренные фильтры и теплообменник. В замкнутом контуре основной поток циркулирует между насосом и гидромотором; подпитка компенсирует утечки и обеспечивает необходимые входные условия. Термины «открытый» и «замкнутый» здесь описывают гидравлическую схему, а не наличие обратной связи регулятора.
Какая величина определяет результат
| Элемент | Полезная функция | Проверяемая потеря |
|---|---|---|
| Насос | Подача при заданном перепаде | Внутренние утечки и механическое трение |
| Распределитель и линии | Направление и регулирование потока | Перепад давления, нагрев |
| Цилиндр | Усилие и линейная скорость | Трение уплотнений, противодавление |
| Бак и подготовка | Запас жидкости, охлаждение, отделение воздуха | Загрязнение, недостаточная деаэрация |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Гидравлическая мощность участка равна P=Δp·Q. Перепад измеряют между входом и выходом, поэтому давление относительно атмосферы нельзя автоматически подставлять вместо него. Для цилиндра учитывают давления в обеих полостях и разные площади; для гидромотора — перепад между рабочими портами. Объёмный КПД насоса ηv характеризует уменьшение фактической подачи относительно геометрической. Гидромеханический КПД ηhm характеризует дополнительные затраты момента; общий КПД в принятой модели равен ηv·ηhm.
Условный расчёт насосного узла
Пусть рабочий объём насоса составляет 20 см³/об, частота вращения 1500 об/мин, ηv=0,90, ηhm=0,85, а рабочий перепад 100 бар. Это учебные исходные данные, допустимость которых должна подтверждаться паспортом выбранного насоса, включая жидкость, входное давление и температуру. Геометрическая подача составляет 30 л/мин, фактическая — 27 л/мин, или 0,00045 м³/с при условиях на выходе насоса. Гидравлическая мощность равна 4,50 кВт; требуемая мощность на валу — 4,50/(0,90·0,85)=5,88 кВт. Разность 1,38 кВт характеризует потери самого насоса в этой модели.
Если аппаратура теряет ещё 10 бар при том же расходе, в ней рассеивается 0,45 кВт. Этот нагрев добавляется к потерям насоса, цилиндра и обратной линии. Номинал электродвигателя нельзя определять только по одному такому стационарному расчёту: нужны цикл нагрузки, пуск, возможные перегрузки и характеристики привода. Давление настройки предохранительного клапана также не выводится из мощности и принимается по проекту системы.
Проверка всей цепи
Расчёт начинают с усилия или момента и требуемой скорости, затем находят расход, перепады и мощность. После этого проверяют максимальные давления компонентов, допустимую вязкость, всасывание, чистоту жидкости и тепловой баланс. Медленное движение может быть следствием утечки или недостатка подачи, а недостаточное усилие — противодавления или ограничения давления. Одновременное измерение расхода, давления и температуры позволяет различить эти причины. При остановке двигателя нагрузка и аккумулятор способны сохранять энергию; способ удержания и разгрузки определяют схемой и документацией машины.
При сравнении схем учитывают также фазу ожидания: постоянная подача через ограничение давления может нагревать жидкость, даже когда исполнитель неподвижен. Для оценки нужны фактический путь потока и длительность ожидания.