Определение утечек жидкости и рабочего расхода в напорной линии

Для определения требуемой подачи насоса необходимо знать величину утечек жидкости , которые возникают в гидроприводе вследствие наличия зазоров и неплотностей.

Общие утечки жидкости складываются из утечек во всей гидро- аппаратуре находящейся на напорной линии между насосом и гидродвигателем при рабочем ходе гидроцилиндра. Если величина утечки влияет на работу гидропривода, то она указывается в технической характеристике гидроаппарата.

Величина рабочего расхода в напорной линии при наличии в гидроприводе одного гидродвигателя равна [1], с. 29:

(2.3)

Где Q_ц – расход жидкости в напорной линии, ΣQ_у – суммарные утечки в гидроаппаратуре в напорной линии.

ΣQ_у= 1,67

Q_р= = 0,25167 л/с

Элементы гидропривода, находящиеся на расстоянии друг от друга, соединяются между собой гидролиниями, состоящими из трубопроводов. Выбор трубопроводов (определение типов, длин, диаметров, видов соединений) зависит от номинального давления в гидроприводе, назначения трубопровода, пространственного расположения соединяемых узлов, условий эксплуатации машины и других факторов. В зависимости от назначения гидролинии различают на всасывающие, сливные, напорные и дренажные. При выполнении расчетов по проектированию объемного гидропривода расчету подлежат только напорная и сливная линии.

Для соединения узлов гидропривода могут использоваться жесткие и эластические трубопроводы. Тип трубопровода, если он не указан в задании, выбирают в зависимости от назначения и режима работы гидросистемы с учетом таких факторов как вибропрочность, герметичность, масса, компенсация монтажных перекосов и т.д. В качестве эластичных трубопроводов используются резинотканевые рукава, а также рукава высокого давления с металлической оплеткой, изготавливаемые в соответствии с ГОСТ 10362-76, ГОСТ 18698-79, ГОСТ 6286-73 и другими нормативными документами.

Внутренний диаметр трубопровода находят из уравнения неразрывности [1], с. 30:

(2.4)

где S _тр – площадь поперечного сечения трубопровода; u – допускаемая скорость движения рабочей жидкости; Q – наибольший расход на расчетном участке.

Выбор допускаемой скорости движения рабочей жидкости осуществляется на основе опыта, накопленного при проектировании гидроприводов. При больших скоростях уменьшаются масса и стоимость гидролиний, но увеличиваются потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений. Считается, что скорость потока рабочей жидкости будет оптимальной в том случае, когда потери в трубопроводах не превышают 5–20% от . Исходя из этого требования, определены допускаемые скорости движения жидкости: во всасывающих трубопроводах 1,2 м/с; сливных – 2 м/с; напорных при давлениях до 2,5 МПа – 3 м/с; при p = 2,5–5,0 МПа – 4 м/с; при p = 5,0–10,0 МПа – 6 м/с; при p = 10,0–15,0 МПа – 10 м/с.

Расход в сливной линии для гидроцилиндра с двухсторонним штоком равен расходу в напорной линии Q _сл = Q _р; для гидроцилиндра с односторонним штоком, при работе цилиндра на выдвижение штока – Q _сл = Q _р / y; для гидроцилиндра с односторонним штоком, при работе цилиндра на втягивание штока – Q _сл = Q _р · y.

Таким образом, зная расход жидкости в линии Q и задаваясь допускаемой скоростью u, определяют внутренний диаметр трубопровода по [1], с. 31:

(2.5)

Вычисленный диаметр округляют до ближайшего большего по соответствующим ГОСТам.

Принимаем:

v_н = 6 м/с

v_сл = 2 м/с

Q _сл = Q _р=

d_н =

По выбранному по ГОСТам диаметру трубопровода вычисляют фактическую скорость движения жидкости из формулы (2.5):

v_н=

v_сл=

Расчет гидролиний

Расчеты потерь давления выполняют для напорной и сливной линий. Потери давления в любой линии определяют по [1], формула 1.13:

(2.6)

где ∆р _{дл. i} – потери давления на трение по длине на i -ом участке, Па; ∆р _{м. i} – потери давления в местных сопротивлениях, расположенных на i -ом участке, Па; ∆р _{г.а. k} – потери давления в k -ом гидроаппарате (s – количество гидроаппаратов), Па.

Потери давления на трение по длине вычисляют по формуле Дарси-Вейсбаха [1], с. 32:

(2.7)

где l – коэффициент гидравлического трения; l_i и d_i – длина и диаметр i -ого участка, м; r – плотность жидкости, кг/м³; _i – фактическая скорость движения жидкости на i -oм участке, м/с.

Коэффициент гидравлического трения λ в общем случае зависит от числа Рейнольдса [1], с. 33:

(2.8)

где n – кинематическая вязкость жидкости.

Коэффициент гидравлического трения для ламинарного режима определяют по формуле [1], с. 33:

(2.9)

а для турбулентного режима по формулеБлазиуса [1], с. 33:

(2.10)

Re_н=

λ_н=

Δp_дл.н.=0,35

λ_сл=

Δp_дл.сл.=0,35

Потери давления в местных сопротивлениях вычисляют по формуле Вейсбаха [1], с. 33:

(2.11)

где ζ _i – суммарный коэффициент местных сопротивлений, расположенных на i -ом участке.

Коэффициент местного сопротивления для принимается для входа в трубу – 0,5; для выхода из трубы в цилиндр – 1,0; для колена под углом 90° – 1,14; для прямоугольных тройников для разделения или объединения потоков – 0,9 ÷ 2,5; для штуцеров и переходников для труб – 0,10 ÷ 0,15; угольники с поворотом на 90⁰ – 0,12 ÷ 0,15 Для других видов местных сопротивлений значения коэффициентов ζ можно найти в справочной литературе.

Исходя из схемы гидропривода:

Σζ_н=1,14+1,14+1=2,7

Δр_м.н.= 0,5

Σζ_сл= 0,5+1,14+1,14+1,14+1,14=5,47

Δр_м.сл= 0,5

Потери давления D p _{max i} в гидроаппаратах (гидрораспределителях, гидрозамках, фильтрах и т.п.) для максимальных расходов Q _{max i} определяют из справочной литературы. Для расчетных расходов Q_i потери давления определяют по формуле [1], с. 33:

(2.12)

где показатель степени n = 2 для всех гидроаппаратов, кроме фильтра, для которого n = 1.

Общие потери давления в линиях:

Δр_н=

Δр_сл=

Условие выполняется, повторные расчеты не требуются.

Таблица 5

При выборе гидронасоса учитывают принятое рассчитанное номинальное давление в гидроцилиндре р _д, а также величину расхода рабочей жидкости в напорной линии насоса Q _р, требуемого для питания всех одновременно работающих гидродвигателей.

Давление насоса должно быть достаточным для обеспечения преодоления заданного усилия исполнительного органа и преодоления потерь давления, возникающих в напорной линии. Следовательно, давление насоса можно определить по формуле [1], с. 34:

р_р= _н (2.13)

где – действительное давление в гидроцилиндре, Па; – потери давления в напорной линии, Па.

Р_р=

Из [2], таблица 4.3 выбираем насос НШ 10 Б

Характеристика насоса:

Рабочий объем - 10

Давление на выходе из насоса:

рабочее - 16 МПа

максимальное - 21 МПа

Частота вращения:

номинальная - 40

максимальная – 60

минимальная – 16

Коэффициент подачи – 0,92

Номинальная подача – 22,08 л/с

Номинальная мощность – 8,4 кВт

Масса – 2,35кг

Рисунок 2.1. Принципиальная схема гидропривода

Характеристики гидропривода позволяют проанализировать условия работы гидропривода при различных режимах, уточнить потребляемую насосом мощность и произвести окончательный выбор насоса, оценить принятый способ регулирования скорости выходного звена гидропривода, определить основные параметры работы гидропривода при различных режимах.

Поиск по сайту: