Методические указания по гидравлическому расчету

магистралей привода

Задача расчета состоит в определении диаметров гидролиний и потерь, возникающих в них при движении жидкости. Расчет производится по участкам, на которые разбивают гидравлическую (пневматическую) систему, при этом под участком понимается часть трубопровода между разветвлениями, пропускающая одинаковый расход и имеющая одинаковый внутренний диаметр. Участок может включать линейные сопротивления (участки трубы) и различные местные сопротивления (повороты, сужения, расширения, гидроаппараты и т.п.).

1.Расчет диаметров гидролиний

Внутренний диаметр гидролиний определяется:

, (1)

где Q – расход жидкости на рассматриваемом участке гидролинии;

Vmax – допустимая средняя скорость жидкости.

Значения допустимых средних скоростей выбираются по табл. 1.

Таблица 1

Значения допустимых средних скоростей течения

жидкости в гидролиниях

С учетом величины давления жидкости в трубопроводе по полученным значениям D выбираем внутренний диаметр трубы d в соответствии с ГОСТ по наружному диаметру и толщине стенки. Рекомендуемые толщины стенок труб для всасывающих и сливных магистралей – 1,0 мм, напорных – 1,0÷3,0 мм.

По принятым диаметрам определяются истинные скорости на участках гидролиний:

.

Значения расходов, диаметров и скоростей, являющихся исходными данными для расчета гидравлических потерь, заносятся в табл.2.

Таблица 2

Исходные данные для расчета гидравлических потерь

Толщина стенки нагнетательной гидролинии проверяется по формуле:

, (2)

где -коэффициент запаса; - давление на данном участке трубы, принять:

для всасывающей гидролинии , для сливной гидролинии , для нагнетательной гидролинии принять давление на входе в гидроцилиндр или в гидромотор или ;

d - стандартное значение внутреннего диаметра гидролиний (см.табл.2);

[ ] - допускаемые напряжения на разрыв материала гидролиний. Принять с учетом коэффициента запаса, для стальных труб [ ] = 50 МПа, для труб из цветных металлов [ ] = 25 МПа.

Если расчетное значение толщины меньше выбранного, то трубопровод выбран правильно.

2. Расчет гидравлических потерь давления в гидролиниях

Гидравлические потери давления в гидролиниях складываются из суммы потерь в линейных сопротивлениях (на прямых участках гидролиний) и потерь в местных сопротивлениях .

2.1.Потери давления в линейном сопротивлении:

, (3)

где - удельный вес рабочей жидкости;

- коэффициент гидравлического трения;

d и l - диаметр и длина участка гидролинии;

V - средняя скорость жидкости на участке гидролинии.

Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса

, (4)

где - коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости.

Если , то режим движения рабочей жидкости на данном участке гидролинии - ламинарный и

. (5)

Если , то режим движения рабочей жидкости на данном участке -турбулентный и для гидравлически гладких труб определяется по формуле Блазиуса

. (6)

Критическое значение числа Рейнольдса для гидролиний круглого поперечного сечения принять 2320. Результаты расчета внести в табл.3.

Таблица 3

Результаты расчета потерь давления в линейных сопротивлениях

Номер участка	Длина гидролинии l, м	Внутренний диаметр d, мм	Расход жидкости Q, л/мин	Средняя скорость V , м/с	Число Рейнольдса	Коэфф. гидравлич. трения	Потери давл. , Па
…

2.2.Потери давления в местном сопротивлении:

, (7)

где - коэффициент данного местного сопротивления (см. Приложение В).

Результаты расчета внести в табл.4.

Таблица 4

Результаты расчета потерь давления в местных сопротивлениях

Номеруча-стка	Вид сопротивления	Кол-во	Коэфф.местн.сопро-тивл.,	Потери давления , МПа	Сумма потерь давл. в МПа
…

2.3.Далее определяются общие потери давления в гидроприводе. Если участки гидролиний соединены последовательно, то общая потеря давления в гидроприводе представляет собой сумму потерь давления в линейных и местных сопротивлениях на всех участках:

. (8)

Потери во всех гидролиниях, соединенных параллельно, рассчитываются раздельно для каждой из них и при определении рабочего давления насоса учитываются наибольшие из этих потерь. Например, при расчете потерь в гидросистеме, изображенной на рис.1, суммарные потери в гидролиниях гидроцилиндра (участки 2-3-4-7) равны:

, (9)

где цифровые индексы соответствуют номерам участков гидролиний; потеря давления в распределителе соответствует местным сопротивлениям с индексами м3 и м4; Км-коэффициент мультипликации гидроцилиндра.

.

Рисунок 1 - Структурная схема гидропривода

Аналогично определяются суммарные потери в гидролиниях гидромотора М (участки 2-5-6-7).

2.4.Далее определяется давление насоса, необходимое для обеспечения функционирования гидроцилиндра и гидромотора, при условии их независимой работы.

; , (10)

где давления на входе в гидроцилиндр и в гидромотор приведены в разд. 7, «Исходные данные для расчета».

2.5.Поскольку гидроцилиндр и гидромотор должны работать вместе, то необходимо повысить давление в менее нагруженной ветви до большего, установив в гидролиниях 4 или 6 дополнительный дроссель ДР.

Потери давления в дросселе определяется из выражений:

,если (11)

, если (12)

По полученной потере давления и расходу на участке установки дросселя, полагая, что дроссель представляет собой отверстие круглого поперечного сечения, определяется диаметр условного прохода дросселя. Дроссели на участках 4 и 6 не показаны.

3. Построение характеристики гидролинии

Характеристикой гидролинии называется график зависимости суммарной потери напора (давления) в гидролинии от расхода, т.е. или . При ламинарном режиме течения характеристику трубопровода без местных сопротивлений обычно считают линейной и строят в виде прямой по двум точкам (см. рис.2,а). Если в трубопроводе имеются местные сопротивления (например, вентиль или другие гидроаппараты со значительным сопротивлением), то линейность характеристики нарушается. При турбулентном режиме характеристика гидролинии нелинейна (см. рис. 2,б). При построении характеристики гидролинии задаются 5-6 значениями расхода, не превышающего значения Q и Q (см. разд.7, «Исходные данные для расчета»), и для них определяют потери напора или потери давления .

Рисунок 2 - Характеристики гидролиний

Поиск по сайту: