Кпд гидропривода дроссельного регулирования при последовательном и параллельном включении дросселя.

При дроссельном регулировании и любой схеме включения дросселя полный КПД гидропривода определяется как потерями энергии в насосе и гидродвигателе, так и потерями, обусловленными процессом управления. Ввиду этого вводят понятие КПД процесса управления _у, который представляет собой отношение мощности потока , затраченной в гидродвигателе, к мощности потока подаваемого насосом , т. е.

(5)

Величина _у оценивает потери мощности на регулирование скорости выходного звена гидропривода (им же можно учитывать и потери давления в соединительных трубопроводах).

Полный КПД гидропривода  равен произведению КПД насоса на КПД процесса управления и на КПД гидродвигателя. Например, при использовании в качестве исполнительного двигателя гидроцилиндра:

(6)

Допустим, что потери в насосе, гидродвигателе и трубопроводах отсутствуют (_н=_г=1). Тогда полный КПД гидропривода =_у. Для анализа КПД _у привода с гидроцилиндром применим следующие безразмерные величины (т.е. величины, отнесенные к максимально возможным их значениям):

1) относительную нагрузку, равную относительному перепаду давления на гидроцилиндре,

(7)

2) относительную скорость поршня, равную относительному расходу, подводимому к гидроцилиндру:

(8)

3) относительную площадь проходного отверстия дросселя (степень открытия дросселя)

(9)

Величиной определяется доля давления р_н насоса, используемая в гидродвигателе, а величиной - доля подачи насоса, направляемой в гидродвигатель.

Из формулы (6) следует, что

(10)

Для последовательного включения дросселя (схема на рис. 1) скорость v_{п max} найдем из формулы (1), положив в ней F=0 и S_др=S_{др max}:

Полагая, что коэффициент расхода  дросселя не зависит от степени его открытия, определим относительную скорость поршня:

Отсюда

Теперь на основании выражения (10) можно получить значения _у в двух вариантах:

(11)

(12)

Из формул (11) и (12) ясно, что максимальный КПД _у получается при , т. е. при полном открытии дросселя. Оптимальные значения и находят исследованием на максимум. Для этого продифференцируем выражение (12) при по и приравняем производную нулю:

Отсюда оптимальная скорость поршня гидроцилиндра , а максимальный КПД:

.

Относительная нагрузка при этом .

Те же результаты можно было бы получить дифференцированием формулы (11) по .

Таким образом, даже при КПД насоса и гидродвигателя, равных единице, КПД регулируемого гидропривода с последовательным включением дросселя не может быть больше 0,385.

Столь низкое значение КПД _у объясняется тем, что даже на оптимальном режиме работы гидропривода только 58% подачи насоса направляется в гидродвигатель (остальное идет через клапан) и лишь 2/3 давления насоса используется в гидродвигателе (остальное теряется в дросселе), т.е. потери мощности происходят одновременно и в дросселе и в клапане.

Зависимости КПД процесса управления _у от относительной скорости и относительной нагрузки, построенные по формулам (11) и (12) для ряда постоянных значений степени открытия дросселя, показаны на рис. 10. Следует иметь в виду, что в действительности общий КПД гидропривода будет еще ниже за счет потерь мощности в насосе и гидродвигателе.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,2 0,4 0,6 0,8

Рис. 10. Зависимость КПД процесса управления : а - от относительной скорости поршня; б - от относительной нагрузки

КПД гидропривода при параллельном включении дросселя (схема на рис. 5) определяется также, как и при последовательном включении формулой (5). Для параллельно включенного дросселя:

.

Следовательно, , где относительная скорость поршня:

(13)

Согласно (13) в данном случае КПД процесса управления однозначно определяется относительным расходом жидкости через дроссель или степенью открытия дросселя.