TMM_Leonov (514470), страница 28
Текст из файла (страница 28)
В дальнейшем исследовании будем проводить оценку экономичностинеустановившегося цикла по сравнению с установившимся режимом работы. Неустановившийся цикл начинаетсяразгоном с накоплением кинетической энергии машиныза счет избыточной работы двигателя по сравнению с потребностями установившегося режима. На установившемсярежиме затраты на накопление кинетической энергии зацикл отсутствуют, а эффективность работы оценивается работой полезного сопротивления на соответствующем пути.Используя для определения КПД цикла разгон-торможениедопущение квазистационарности, будем считать, что на неустановившемся режиме полезно затраченная работа в цикле приближённо может быть оценена по параметрам установившегося движения на одинаковом пройденном пути.Для получения общего выражения КПД цикла разгонторможение hцикл произведём декомпозицию идеализированного цикла разгон-торможение. Для этого выделим из суммарного приведенного момента MS отдельные составляющиемоментов двигателя Mдв, торможения Mторм и полезного сопротивления Mполезн, которые на отдельных участках имеютпостоянные значения и мгновенно меняются в момент переключения с разгона на торможение как показано на рис. 7.1.MMдвϕперразгϕMтормMMсопрMполезн.
сопр.ϕMтренияРис. 7.1. Структура цикла «разгон-торможение»188 Глава 7. Повышение экономичности на неустановившемся режимеКак мы уже отметили ранее, экономичность расходаэнергии в цикле разгон-торможение оценивается с помощью hцикл, представляющего отношения полезной работы зацикл к затраченной двигателем работе в процессе разгона.Соответствующие работы двигателя Aразги полезного содвпротивления Aполезн.сопр определяются интегрированием приведенных моментов в пределах углового пути разгона jразгдля двигателя и для момента сопротивления – за полныйцикловой угол jцикл = jразг + jторм. При допущении постоянства моментов при разгоне и торможении (см. рис.
7.1) выражения работ имеют вид= Mдв jразг,AразгдвAполезн. сопр = Mдв jразг.поэтому КПД цикла разгон-торможение, учитывающего общие потери на трение и при торможении, равно(А )ηцикл = полразгцикл ,А двгде (Aпол)цикл, Aразг– полезная и затраченная двигателем радвботы в цикле, илиηöèêë=ϕöèêë M ï î ë.ϕðàçã M äâПри проведении анализа экономических свойств цикла разгон-торможение следует отдавать отчёт тому, что измомента сопротивления мы не выделили механические потери на трение, оцениваемые обычным механическим КПД(см. табл. 5.1).
Выделяя в моменте сопротивления полезнуюи вредную составляющиеMсопр = Mполезн.сопр + Mсопр.трения,получим общий КПД на неустановившемся цикле движения разгона и торможения, который будет равен произведению механического КПД, учитывающего как обычно потери на трения в установившемся режиме работы, на КПДцикла разгон-торможение, учитывающего дополнительныепотери кинетической энергии при торможенииhобщ = hцикл hмех.В частном случае режима выбега машины момент торможения Mторм = 0 и вызванные им кинетические потери7.1. Цикловой КПД машины при переменной нагрузке189отсутствуют и hцикл = 1, так как снижение кинетическойэнергии идёт на компенсацию работы сил сопротивления,поэтому общий КПД достигает своего максим альногозначенияhобщ = hмех.Поскольку окончательные выводы трудно сделать безоценки влияния на динамические и экономические качества машины мощности двигателя, времени действия нагрузки и других параметров, то для более наглядного раскрытиявопроса обратимся к примеру в гл.
4 (см. рис. 4.7) механизма подъёма люка. Напомним, что рабочей нагрузкой (силойсопротивления при подъёме) является сила тяжести люка1, масса которого m1 сосредоточена в точке B.При подъёме люка движущими являются силы давления на поршень 2 в правой полости цилиндра 3. Торможение люка происходит, начиная с угла переключения jперекл,путём подачи противодавления в левую полость цилиндра.Рассмотрение этого примера интересно тем, что при проектировании подобных механизмов могут быть заранееизвестны нагрузки, и можно более обоснованно выбратьмощность двигателя машины и другие её параметры сразу по двум критериям – быстродействия и экономичности. Исследование динамических качеств гидравлическогомеханизма было проведено в гл. 4 (см.
рис. 4.7), в настоящей главе обратим внимание на оценку его экономичностикачеств. Зависимость приведенного момента сил тяжестилюка была рассмотрена ранее при исследовании динамических качеств и показана на рис. 4.8.VBπM ПР| cos υ = gm1LOB cos ( + ϕ л ) = − gm1LOB cos ϕ л .G = | G1 | × |ω12где u = p/2 + jл – угол давления.Как уже отмечалось, на участке подъёма люка ϕл = 0 ÷ ϕперсила тяжести G1 является силой полезного сопротивления,а на участке опускания ϕл = ϕпер ÷ ϕцикл – силой движущей.При выборе мощности двигателя гидропривода следуеториентироваться на давление p, развиваемое насосом, и диаметр поршня d, определяющего расход рабочей жидкости.В простейшем случае закон изменения давления в гидроцилиндре является ступенчатым с постоянным давлениемна отдельных участках:190 Глава 7. Повышение экономичности на неустановившемся режимеp = рmax на участке разгона ϕл ≤ ϕпер;р = рторм в период торможения ϕпер ≤ ϕл ≤ ϕцикл.Задачей динамического синтеза является определениенеобходимых значений диаметра поршня d по заданномурабочему давлению p = рmax на участке разгона и поиск необходимого давления р в цилиндре при торможении р = ртормиз условия равенства работ на участке разгона и торможения.Приведенный момент сил давления на участке разгона(см.
рис. 4.7)2ПРM P = 1 πd ( pmax − pатм )VqП ,4где VqP = Vq23 = dSP / djл – аналог скорости поршня 2 относительно цилиндра 3.В момент трогания необходимо обеспечить условиеM P (ϕл = 0 ) ≥ MG (ϕл = 0 ) ..Заменим неравенство на равенство при условииM P (ϕл = 0 ) ≥ MG (ϕл = 0 ) .и, задаваясь коэффициентом запаса пускового моментаkпуск > 1, определим необходимый диаметр поршня:kпуск | MG (ϕл ) |d=.4πVqП ( pmax − pатм ).Следует отказаться от ранее принятого допущения постоянства суммарного приведенного момента MS, поэтомуработа и запас кинетической энергии при разгоне DTразг связаны между собой интегральной зависимостьюϕразгAразг= ΔTразг =Σ∫0ϕразгM Σ (ϕл )d ϕл =∫0[M р (ϕл ) + MG (ϕл )]d ϕл ,разг= ( Aразггде Aразгдв ) + ( Aсопр ) – суммарная работа при разгоне,Σравная запасу кинетической энергии DTразг перед торможением.Затем после переключения давлений в гидроцилиндрепроисходит торможение люка, давление управляется дросселированием потока жидкости на выходе из гидроцилиндра.
Поэтому при торможении мощность двигателя не используется и его можно отключить, а накопленная в периодразгона кинетическая энергия теряется при дросселирова-7.1. Цикловой КПД машины при переменной нагрузке191нии, что можно учесть при моделировании циклового КПДпо выражению(Аполезн. )циклη=,цикл(Аразгдв )разгA)разгAсопр)где (Aполезн., ( Aразг–(полезнаяи затраченная двигателемдв ) +Σцикл=работы в цикле. За полезную можно принять работу по преодолению силы тяжести люка. Анализ циклового КПД в рассмотренном примере разгон-торможение показывает, что егозначение определяется как коэффициентом kпуск, зависящимот мощности двигателя, так и координатой переключенияjпер, определяющей время работы двигателя в цикле.
Поэтому вопросу влияния параметров механизмов машинына цикловой КПД будут посвящены следующие параграфы.7.2. Связь динамических и экономических качествмашины в цикле разгон-торможение при изменениимощности двигателяДинамические показатели цикла разгон-торможение определяются временем разгона τразг, зависимость его от мощности двигателя была определена ранее по динамическоймодели, рассмотренной в гл. 4.
Для оценки динамическихи экономических показателей неустановившегося циклапри вариации используемой в процессе разгона номинальной мощности двигателя W представим зависимости этихпоказателей в функции коэффициента использования номинальной мощности двигателя kp, как это уже делалосьпри анализе работы на установившихся режимах. Но в этомприёме есть некоторые отличия. Вариация мощности двигателя W при постоянной номинальной скорости вала двигателя на установившемся режиме сводится к изменениюкрутящего момента. На неустановившемся режиме привариации в расчёте мощности двигателя W можно менятьи скорость и момент. Мы остановимся на последнем варианте изменении, поэтому в качестве варьируемого прирасчётах параметра примем коэффициентМ сопр.kр =М дв192 Глава 7.
Повышение экономичности на неустановившемся режимеττразгkτη цикл1kp01Рис. 7.2. Зависимости циклового КПД и времениразгона от коэффициента загрузки двигателя kрДинамические качества МА, которые ранее былирассмотрены в параграфе 4.4 динамики цикла разгонторможение представлены на рис. 7.2. Они оценивались повыражению, полученному при декомпозиции цикла разгонторможениеk =τ2ϕторм J ΣM дв,где jразг, jторм – угловые пути при разгоне и торможении;k =τ2ϕторм J ΣM дв– постоянная; kϕ =ϕтормϕразг– коэффициент,характер изующий качества цикла разгон-торможение;Mдв – момент двигателя; JS – суммарный приведённый момент инерции.Изменение циклового КПД при вариации коэффициентазагрузки двигателя kp имеет видhцикл = kp(1 + kj).Рассмотрение hцикл показывает, что оно линейно зависитот коэффициента kp и параметра цикла разгон-торможениеk j, определяющего работу тормозных сил.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
