Определение диаметров трубопроводов

В соответствии со схемой работы гидропривода определяем расходы на участках. Диаметры трубопроводов 11,12, 13, 14 рас­считываем из условия пропуска половинного расхода насоса, ос­тальные трубопроводы рассчитываем на пропуск расхода насоса.

Внутренние диаметры трубопроводов определяются на ос­нове уравнения

Q=S_тр∙v_рек

где Q — расход на данном участке;

S_тр — площадь поперечного сечения трубопровода;

v_рек - рекомендуемая скорость движения жидкости в трубо­проводе.

На основе этой формулы легко получить расчетную формулу для внутреннего диаметра:

Величины расходов на участках устанавливаются на основе намеченной схемы работы гидропривода, которая определяет, в какой последовательности работают гидроцилиндры и сколько гидроцилиндров работает одновременно, Причем за основу бе­рется самый большой расход, который возможен на участке.

Величины рекомендуемых скоростей движения жидкости в трубопроводах, основанные на опыте эксплуатации гидроприво­дов, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Наименование участка трубопровода	Скорости движения рабочей жидкости, м/с
рекомендуемые	допускаемые в фасонных частях
Всасывающий	1-2
Нагнетательный и сливной	4-3

По найденному значению внутреннего диаметра определя­ют толщину стенок трубопровода по формуле

где σ_р - расчетное напряжение на растяжение материала сте­нок трубопровода (для стали σ_р ≈280 МПа);

k - коэффициент запаса прочности, учитывающий пиковые нагрузки (для тяжелого режима работы k =6).

Окончательный выбор трубопроводов производится по най­денным величинам d_вн и δ в соответствии с типоразмерами стальных бесшовных труб по ГОСТ 8732-78 и 8734-75.

По фактическим внутренним диаметрам трубопроводов на­ходят действительные средние скорости движения жидкости

Результаты вычислений сводим в табл. 4.

Таблица 4

Участки	vрек, см/с	Q, см3/с	Размеры трубопровода	v, см/с
вычисленные	принятые
dвн, мм	σвн, мм	dH, мм	σ, мм	dвн, мм
			22,0	_____		2,0	22,0
9,10,15,16			12,05	1,3		2,0	13,0
11,12,13,14			8,52	0,91		2,0	9,0

Примечание. Во всасывающем трубопроводе толщина стенок расче­том не определялась вследствие незначительной величины действующего в нём давления.

Определение потерь давления в гидросистеме

Для определения потерь давления на участках используем метод приведенных длин. Местные сопротивления принимаем в соответствии с аксонометрической схемой (см. рис. 1). Первона­чально определяем приведенные длины участков, вычисление которых сводим в табл. 5.

Таблица 5

Участки	Длина участка l, м	dвн, м	Виды местных сопротивлений				l, м
	0,85	0,021	Вход в трубопровод			0,882	1,732
Резкий поворот
Штуцер
	1,6	0,012	Обратный клапан			3,012	12,112
Три штуцера	3х2
Тройник на проход
	7,5	0,012	Четыре резких поворота	4х32
Распределитель
Тройник с разделением на два равных потока
	1,55	0,008	Резкий поворот			0,368	1,918
Штуцер
Выход в гидроцилиндр
	1,55	0,008	Вход в трубопровод			0,336	1,886
Штуцер
Резкий поворот
	7,5	0,012	Тройник с соединением потоков			2,4	11,5
	1,6	Три резких поворота	3х32
Три штуцера	3х2
распределитель
Выход в фильтр

Примечание. Сопротивление в фильтре учитывается отдельно.

В качестве рабочей жидкости примем масло АМГ - 10 с плот­ностью р =850 кг/м³ и коэффициентом кинематической вязкости ν=10^-5м²/с. Это масло обладает достаточно широким интер­валом рабочих температур (от -50 до +60°С), что позволяет эксплуатировать гидропривод в зимнее и летнее время без замены рабочей жидкости.

Расчет, потерь давления в гидросистеме сведен в табл. 6, причем расход в подающей линии принят равным подаче насоса, а в сливной линии с учетом аккумули­рующей способности гидроцилиндров вычислен по формуле:

Коэффициент гидравлического трения λ вычислен по фор­муле:

при эквивалентной высоте шероховатости ∆ = 0,04 мм.

Таблица 6

Участки	lпр, м	dвн, м	Q, см3/с	v, м/с	ν, м2/с	Re	λ		ρ, кг/м3		∆p,кПа
Подающая линия: бак – гидроцилиндр
	1,732	0,021		1,5	10-5		0,129	10,64			10,17
9, 10	12,112	0,012		4,3		0,149	150,4		1181,84
	1,918	0,008		4,48		0,165	39,56		337,45
Сливная линия: гидроцилиндр – бак	∆рп=1529,46
	1,886	0,008		4,48	10-5		0,165	38,9			331,82
15, 16	11,5	0,012		4,3		0,149	142,8		1122,12
Фильтр	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	100,00
∆рс=1553,94
∆р=3083,40

Расчёт гидроцилиндров

Давление в поршневой полости гидроцилиндра равно

р_ц=р_н-∆р_п=10∙10⁶-1529,46∙10³=8471кПа≈8,47МПа

необходимая площадь гидроцилиндра составит

Требуемый минимальный диаметр гидроцилиндра равен

В соответствии с величинами L, φ, d_мин, D_мин по нормали ОН 22-176-69 подбираем унифицированный гидроцилиндр. В данном случае требуемым условиям удовлетворяет гидроцилиндр с параметрами: L=800мм; φ=1,65; d=50мм; D=80мм.

Проверяем выбранный гидроцилиндр на создание требуемого усилия при рабочем ходе.

Сила трения в манжетных уплотнениях поршня определяют по формуле

где μ- коэффициент трения (для резиновых манжет μ = 0,1-0,13).

b_раб - ширина рабочей части манжеты;

р_ц - давление в рабочей полости гидроцилиндра;

р_к - контактное давление, возникающее от деформации усов манжеты при ее монтаже (р_к - 2-5 МПа);

Ширину рабочей части манжет при расчете следует при­нимать равной половине ширины манжеты.

Усилие трения в уплотнении штока определяют по анало­гичной формуле

b_раб – ширина рабочей части манжеты, при расчете принимается равной половине ширины манжеты.

где р_с - давление в сливной полости гидроцилиндра, которое в случае свободного слива принимается равным потере давления в сливной магистрали (р_с = ∆р_с).

Сила сопротивления, связанная с вытеснением жидкости с противоположной стороны поршня, равна

Полезное усилие, создаваемое гидроцилиндром при рабочем ходе,

Так как F_ц=33,7кН>F=30,65кН, то выбранный гидроцилиндр удовлетворяет требованию по созданию заданного усилия. В соответствии со схемой гидропривода два таких гидроцилиндра обеспечат необходимое усилие на рабочем органе.

8. Определение внутренних утечек рабочей жидкости, расчёт времени рабочего цикла и определение к. п. д. гидропривода

Рабочий расход в гидросистеме найдём по формуле

Q_раб=Q_н-∆Q

Внутренние утечки ∆Q складываются из утечек в распределителе и суммы утечек в гидроцилиндрах.

Утечки в распределителе равны ∆Q_рапр=(1-η_{о.распр})∙Q_н=(1-0,96) ∙570≈23см³/с

Утечки в гидроцилиндрах составят

∑∆Q_ц=2∙(1-η_о.ц)∙ Q_н/2=2∙(1-0,99)∙ 570/2≈6см³/с

Таким образом,

∆Q=∆Q_рапр+∑∆Q_ц=23+6=29 см³/с.

Общий расход

Q_раб=Q_н-∆Q=570-29=541 см³/с.

Рабочий расход одного цилиндра

Определяем скорости рабочего и холостого ходов поршня:

Время одного двойного хода поршня гидроцилиндра составит ( при времени переключения распределителя ∆t=1,0с).

В данном случае время двойного хода поршня гидроцилиндра будет равно времени рабочего цикла гидропривода, так как цилиндры работают параллельно.

Так как t=22с < t_зад=23 с, то гидропривод удовлетворяет требованию по обеспечению проектной производительности машины.

Определяем общий к. п. д. гидропривода.

Мощность, потребляемая гидроприводом,

Полезная мощность гидропривода

Общий к. п. д. гидропривода