Гидравлический расчет трубопроводной системы
Для гидравлического расчета трубопроводной системы следует в первую очередь определить скорости движения жидкости на участках от насоса до гидроцилиндра (в подводящей магистрали) и от гидроцилиндра до бака (в сливной магистрали). Для этого по заданному числу двойных ходов в минуту определяется средняя скорость движения поршня по формуле: , (м/с) (5.1) где L - ход поршня, n - число двойных ходов в минуту. По условию L=0,65 м, n=17 ход/мин (5.2) В гидроцилиндре с односторонним штоком средняя скорость поршня связана с его скоростями и , обусловленными подачей рабочей жидкости соответственно в бесштоковую и штоковую полости зависимостью:
В свою очередь скорости и связаны соотношением:
. (5.3)
Используя эти зависимости, получим:
(5.4) (5.5) где α - постоянная цилиндра. ; (5.6)
.
(м/с);
(м/с). Получим: м/с; = 0,7025; = 0,3037 м/с; = 0,4323 м/с;
Можно найти расходы рабочей жидкости, определяемые по формулам:
; (5.7)
; (5.8) где - объемный КПД гидроцилиндра, равный 0,98÷1,00. Задаем =0,99 и получаем:
(л/с);
(л/с).
Диаметр трубопровода dТ определяется по величине расхода из зависимости , (5.9) где V - скорость движения жидкости в трубопроводе, которую в зависимости от величины давления в гидроцилиндре можно принимать по табл.3.
Табл. 3 Выбор скорости движения жидкости в зависимости от давления
Т.к. давление р=3,2 МПа, то скорость принимается равной 2,5 м/с. Из формулы (5.9) выражаем dТ : Подставив значения, получим: Толщина стенки трубопровода (δ) в первом приближении определяется из условия прочности на разрыв от воздействия давления в гидроцилиндре (5.10) где [ ] - допускаемое напряжение на разрыв. Величину [ ] можно принимать равной 30 ÷ 35%от предела прочности . Т.к. =160 МПа, то [ ]= МПа Тогда = =
Учитывая коэффициент к – допуск на коррозионный износ, который составляет 20% от полученного 𝛿, найдем окончательно 𝛿:
𝛿 = 1,169+1,169*0,2 = 1,4 (мм)
Толщина стенки δ не должна быть менее I мм для трубопроводов из цветных металлов и 0,5 мм для стальных трубопроводов. В качестве трубопроводов применяют стальные трубы (ГОСТ 8732-70 и ГОСТ 8734-75), медные трубы (ГОСТ 617-72), трубы из алюминиевых сплавов (ГОСТ 18475-73 и ГОСТ 18482-73) и гибкие резино-тканевые шланги. Наружные диаметры и толщины стенок наиболее употребительных стальных труб по ГОСТ 8732-70 и ГОСТ 8734-75 приведены в табл.4. Табл. 4 Наружные диаметры и толщины стенок стальных труб
Наружный диаметр (расчетный) трубопровода определяется по формуле:
(5.11)
По таблице 4 выбирается наружный диаметр. dн =40мм. Уточняется диаметр трубопровода По таблице принимается , . Далееследует уточнить скорость движения жидкости в подводящей и сливной магистралях.
Потеря давления (напора) подсчитывается отдельно для участка от насоса до гидроцилиндра и отдельно для участка от гидроцилиндра до бака. Для схемы с дросселем на выходе потери давления в подводящей и сливной магистралях определяются соответственно по формулам: (5.12) (5.13) где , , , и - потери напора соответственно по длине, в местных сопротивлениях, распределителе, дросселе и фильтре; ρ - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения. Определяется число Рейнольдса и режим движения жидкости: (5.14) -ламинарный режим движения Коэффициент гидравлического трения при ламинарном режиме движения вычисляется по формуле: ; (5.15) Потери напора по длине при ламинарном движении жидкости рассчитываются по формуле Пуазейля: ; (5.16) (м);
Длину подводящего и сливного участков трубопровода можно принимать равной половине общей длины трубопроводной системы.
(м); Потери напора в местных сопротивлениях ( ) рассчитывают по формуле Вейсбаха: ; где - коэффициент местных сопротивлений; V – скорость движения жидкости, м/с.
Для большинства случаев принимается эмпирическое значение коэффициентов местных сопротивлений , при этом необходимо иметь в виду, что значение приводится в справочной литературе обычно отнесенным к скорости за сопротивлением. При расчете потерь напора количество и виды местных сопротивлений, включая плавные и резкие повороты, тройники, штуцерные подсоединения труб к гидроагрегатам, принимаем исходя от разработанной нами схемы. При ламинарном течений рабочей жидкости потеря напора на местном сопротивлении выражаются через эквивалентную длину . Значения для турбулентного режима и для ламинарного (для типичных местных сопротивлений) приведены в табл.5.
Таблица 5. Значения коэффициентов местных сопротивлений
В подводящей магистрали по данной схеме имеется 4 поворота, одно внезапное расширение при входе в силовой цилиндр, переливной клапан, один вход
; (5.17)
;
(м); (5.18)
(м);
(м).
В сливной магистрали по данной схеме имеется 6 поворотов, одно внезапное расширение при входе в силовой цилиндр,2 внезапных сужения при выходе из силового гидроцилиндра, один выход.
;
;
(м); (5.19)
(м);
(м).
Потери напора в золотниковом распределителе могут быть определены по формуле: (5.20) (5.21)
где Q - расход, м3/с; f - площадь проходного сечения окна золотника, ; - коэффициент расхода. Величину f можно принимать из соотношения
где - площадь сечения подводящего трубопровода.
Коэффициент расхода при турбулентном движении равен 0,8. [1]
При расчете величины следует полагать, что в схеме используется дроссель шайбового типа. Потеря напора в таком дросселе определяется по зависимости
; (5.22)
где - скорость в самом узком проходном сечении дросселя; - коэффициент сопротивления дросселя, равный 2,0 ÷ 2,2 [1]. Принимается ,1. Для определения принимается, что ,
где - площадь сечения подводящего трубопровода.
, (5.23) Учитывая, что , формулу для: определения можно представить в виде : (5.24)
Потери напора в фильтре определяются по формуле: , (5.25) По справочнику принимается .
Подставляя рассчитанные значения потерь напора в формулы (7) и(8), получаем величины потерь давления в подводящей и сливной магистралях при заданном числе двойных ходов в минуту поршня гидроцилиндра.
Избыточное давление в гидроцилиндре ( ) по другую сторону поршня будет равно:
(5.26)
где - площадь поршня; - площадь сечения штока.
(5.27) (5.28)
Суммируя полученную величину рц с потерей давления на участке насос-гидроцилиндр, получим давление , непосредственно развиваемое насосом,
(5.29)
.
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (581)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |