Определение потерь давления в гидросистеме

I. Расчёт объёмного гидропривода возвратно-поступательного движения

· Аксонометрическая схема

1 – бак для рабочей жидкости

2 – насос

3 – предохранительный клапан

4(1),4(2) – силовые гидроцилиндры

5 – гидрораспределитель

6 – фильтр для очистки рабочей жидкости

7 – обратный клапан

8 – всасывающая линия

9-16 – трубопроводы

 

Исходные данные

x = 4

y = 0

 

Длина хода поршня

 

Время рабочего цикла гидропривода

 

Определение расчётных выходных параметров

 

Поскольку гидропривод имеет два гидроцилиндра, работающих в одинаковых условиях, необходимое усилие на штоке составит

 

 

Принимая коэффициент запаса за 1,2 вычисляем расчётное усилие

 

 

Исходя из условия устойчивости определяем min диаметр штока

 

k = 2

E = 2,1*10⁵*10⁶ = 2,1*10¹¹

В соответствии с нормалью ОН 22-176-69 принят гидроцилиндр с параметрами: Диаметр штока 50 мм при φ = 1,65 и L = 1000 мм,

Скорость рабочего хода поршня определяем по формуле

Δt = 1 сек

Принимаем коэффициент запаса по скорости () = 1,1

Получаем рабочее значение скорости

Расчётная мощность

 

Назначение величины рабочего давления и выбор насоса

 

По величине < 50kH принимаем давление в системе P = 10 МПа

При этом давлении расчётная производительность насоса составит

На основании значения Pи Q_н выбираем насос НШ-32, число оборотовn, равное 1100

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.

Внутренний диаметр определяем по формуле ,

принимая в соответствии с таблицей 3.

Затем определяем толщину стенок трубопровода по формуле:

принимая тяжёлый режим работы (k = 6)

По этим данным в соответствии с рекомендуемыми типоразмерами стальных бесшовных труб выбираем размеры трубопроводов (приложение 4)

По принятому внутреннему диаметру определяем действительную скорость движения жидкости по формуле

 

 

Результаты вычислений сводим в таблицу 4:

 

Участки	Uрек,	Qн,	Размеры трубопровода	U,
Вычисленные	Принятые
dвн, мм	σвн, мм	dн, мм	σ, мм	dвн, мм
8	120	524	23.6	-	25	2.0	21	151
9,10,15,16	480	524	12,0	1,3	16	2.0	12.0	463
11,12,13,14	480	262	8,3	0,89	12	1,4	9,2	394

Определение потерь давления в гидросистеме

 

Для определения потерь давления на участках используем метод приведённых длин. Местные сопротивление принимаем в соответствии с аксонометрической схемой (см. рисунок 2). Первоначально определяем приведённые длины участков, вычисление которых сводим в таблицу 5

 

Участки	Длина l, м	dвн., м	Виды местных сопротивлений				lпр., м
	0,8	0,021	Вход в трубопровод			0,88	1,88
Резкий поворот
Штуцер
	3.6	0,012	Обратный клапан			3.01	6.6
Три штуцера
Тройник напроход
	Четыре резких поворота
Распределитель
Тройник с разделением на три равных потока
	2,0	0,012	Резкий поворот			0,552	2,552
Штуцер
Выход в гидроцилиндр
	2,0	0,0092	Вход в трубопровод			0,39	2.39
Штуцер
Резкий поворот
	3.6	0,012	Тройник с соединением потоков			2.4	6.0
	Три резких поворота
Три штуцера
Распределитель
Выход в фильтр

 

В качестве рабочей жидкости приняли масло ВМГЗ с плотностью и

Расчет потерь давления сведен в таблицу №6:

 

Участки	lпр., м	dвн., м				Re	λ		ρ,		Δp, кПа
Подающая линия: бак – гидроцилиндр
	1,88	0,021		1,51	1*10-5		0,043	3,85		1021,4	3,93
9,10	6,6	0,012		4,63		0,039	21,37	9603,7	205,25
	2,55	0,012		3,94		0,040	8,53	6954,5	59,31
Сливная линия: гидроцилиндр – бак
	2,39	0,0092		2,39	1*10-5		0,047	12,27			31,45
15,16	6,0	0,012		2,81		0,043	21,34		75,60
Фильтр											100,00
Δp (подающая) = 268,49
Δp (сливная) = 207,05
Δp = 475,54

 

Расчёт гидроцилиндров

 

Давление в поршневой полости гидроцилиндра

Необходимая площадь гидроцилиндра составит

Определяем требуемый минимальный диаметр гидроцилиндра исходя из расчётной площади

В соответствии с величинами L, ϕ, d_minи D_min подбираем унифицированный гидроцилиндр

D~D_min, L=L

В данном случае требуемым условиям удовлетворяет гидроцилиндр с параметрами: D = 80 мм, L = 800 мм, ϕ = 1,65,

d = 50 мм

Проверяем выбранный гидроцилиндр на создание требуемого усилия при рабочем ходе.

Сила трения в уплотнениях поршня

μ = 0,13, b_раб. = 15 мм, р_к = 5 МПа

Сила трения в уплотнениях штока

μ = 0,13, b_раб. = 12,5 мм, р_к = 5 МПа

Сила сопротивления, обусловленная вытеснением жидкости с противоположной стороны поршня

Полезное усилие, создаваемое гидроцилиндром при рабочем ходе

Полезное усилие, создаваемое в гидроцилиндре (44 кН) превышает необходимое (38,4 кН), но меньше расчётного (46,08 кН)