гидролинии, местными гидравлическими сопротивлениями и вязкостью жидкости (наибольшее влияние вязкость оказывает при ламинарном режиме).




Суммарную потерю напора в общем случае удобно выразить формулой:

, (13)

где А и m – коэффициент пропорциональности и показатель степени, учитывающие сопротивление гидролинии.

4. Построение пьезометрической и напорной линии энергии

Для двух сечений потока, соответствующих началу и концу гидролинии, уравнение Д.Бернулли имеет вид:

 

(14)

 

Сумма трех членов:

(15)

 

есть полный напор H, т.е. полный запас удельной энергии жидкости в данном сечении потока, равный сумме удельных энергий потока – потенциальных энергий положения - z, давления – p/ и кинетической энергии - .

С учетом соотношения (15) уравнение Бернулли (14) можно записать в виде:

, (16)

 

 

 

 

где - суммарные потери напора по длине потока hl и в местных сопротивлениях – ,т.е. удельная механическая энергия, затрачиваемая на преодоление сопротивлений движению жидкости между рассматриваемыми сечениями потока.

Статический напор Hp отличается от полного напора на величину скоростного напора и равен:

, (17)

График полного напора H-H строится по значениям полных напоров в начале и в конце каждого участка гидролинии. Полный напор в сечении 1-1 равен напору насоса Н , см. рис.3

Полный напор в конце участка трубопровода находится из выражения (16),

соответствующему схеме гидропривода на рис.1 при Q =0:

для сечения 2: - ,

для сечения 3: - и т.д. (18)

для участка n: - .

Так как общий запас удельной энергии вдоль потока непрерывно уменьшается, то линия полного напора понижается, а в местах установки гидравлических аппаратов (Р, Ф) она снижается скачком.

График статического напора р-р расположен ниже графика полного напора на величину скоростного напора .

 
 

 


 

       
   
 
 

 


                               
   
 
 
 
       
             
 
 

 


Рисунок 3 - Пример построения графиков удельной энергии

 

 

Результаты расчетов потерь удельной энергии, полного, скоростного и статического напоров, по которым строятся линии удельных энергий, заносятся в табл.5.

 

Таблица 5

Расчет удельных энергий

Номер участка Полный напор в начале участка Hi(i=1,2…n), м Потери напора, м Высота скоростного напора , м Статический напор Hpi, м
…… n          

5.Расчёт инерционного напора

Для неустановившегося движения несжимаемой жидкости в жёстких трубах уравнение Д. Бернулли имеет вид:

, (16)

где инерционный напор; для нагнетательной гидролинии при срабатывании распределителя Р1, см. рис.1,

- ускорение движения жидкости на участке гидролинии между сечениями 1 и 2 (см. рис.3); V – скорость движения жидкости в гидролинии; - время изменения скорости V; принять =0,001с.;

g - ускорение свободного падения;

l - длина участка гидролинии постоянного диаметра от насоса Н до распределителя Р1.

Инерционное изменение давления определяется по формуле: ,где плотность минерального масла =900 кг/м .

Если гидролиния состоит из нескольких участков с сечением разных диаметров di и разных длин l i, то инерционный напор для всего трубопровода:

, (20)

где i - номер участка трубопровода постоянного диаметра di;

- ускорение движения жидкости на i-ом участке гидролинии;

Знак инерционного напора соответствует знаку ускорения. При разгоне потока ускорение положительно. При торможении потока ускорение отрицательно.

Значение инерционного напора сравнить с напором насоса на рис.3.

 

 

 

6.Расчет повышения давления при гидроударе

В рассматриваемой гидросистеме, см. рис.1, гидроудар возникает при срабатывании гидрораспределителей Р1 и Р2. Гидроударом называется резкое изменение давления, вызванное торможением или разгоном потока жидкости. Теория гидроудара, разработанная Н.Е. Жуковским, рассматривает модель сжимаемой жидкости с распределёнными параметрами.

 

Повышение давления при гидроударе, возникающее при срабатывании распределителей Р1 и Р2 определяется зависимостями:

 

,когда ; (21)

,когда , (22) где - повышение давления при прямом гидроударе;

- повышение давления при непрямом гидроударе;

- плотность жидкости, принять для минерального масла 900 кг/м3;

- скорость движения жидкости в гидролинии до срабатывания распределителя;

- длина гидролинии от насоса до распределителя;

-время изменения скорости V, принять =0,001 сек;

- фаза гидроудара;

- скорость распространения ударной волны;

 

Е-объёмный модуль упругости жидкости; принять для минерального масла гидросистемы Е=1500 МПа;

d- внутренний диаметр гидролинии перед распределителем;

- толщина стенки трубопровода;

-модуль упругости материала гидролинии; принять

для стальной гидролинии 200000 МПа.

Полученные значения ударного повышения давления сравнить с

рабочим давлением насоса.

 

 

 

 

7. Тепловой расчет гидропривода

 

Для обеспечения нормального теплового режима работы гидропривода без теплообменника определяем усреднённый температурный скачок и необходимый объём рабочей жидкости в баке насосной установки.

Причиной разогрева масла являются потери мощности δN, обусловленные вязкостным и инерционным сопротивлением элементов гидропривода. Стенки элементов гидропривода отдают тепловую энергию в окружающую среду. При известной общей площади поверхности теплообмена FC, включающей в себя площадь стенок бака FБАКА, стенок гидромашин FГМ, стенок аппаратов FАПП и стенок трубопроводов FСТ, превышение установившейся температуры масла в баке над температурой окружающей среды δT определяем из выражения:

δT= δN/k . FC,

где k – коэффициент теплопередачи (k = 15 Вт/м2 ОC при отсутствии интенсивной циркуляции воздуха вблизи стенок бака).

Объём бака W БАКА принимаем равным 0,1м3, FГМ = 0,3 м2, FАПП = 0,2 м2,

FБАКА = 6,7 (W БАКА2)1/3,

FСТ =3,14 . [ (dвс + δ вс) Lвс + (dнаг + δ наг) Lнаг + (dсл + δ сл) Lсл ],

 

FC = FСТ + FАПП + FГМ + FБАКА,

dвс, dнаг, dсл – внутренние диаметры всасывающего, нагнетательного и сливного трубопроводов, Lвс, Lнаг, Lсл – длина.

δ вс, δ наг, δ сл – толщина стенок трубопроводов.

Потеря мощности δN в гидролинии равна сумме потерь мощности на всех её участках:

где δNi – потери мощности на каждом из участков гидролинии,

, , – потери давления в линейных и местных сопротивлениях и расходы на участках.

Если принять температуру масла в баке равной 50оС, то допускаемая температура окружающей среды ТОС определяется по формуле:

ТОС = 50 – δT.

Принимаем фактическую температуру окружающей среды равной 20оС. Тогда, если ТОС < 20оС, необходима установка теплообменного аппарата, мощность которого NТА можно определить по формуле:

NТА = δN – k . FC (50 -20).

 

8.Исходные данные для расчета,см.рис.1

I вариант:

Q1 = (4 +0.4* N)*10-4 /с; Q2 =(320 -3* N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

II вариант:

Q1 =(320 -3* N)*10-5 /с; Q2 = (4 +0.4* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

III вариант:

Q1 = (1 +0.1* N)*10-4 /с; Q2 =(120 - N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =3*106 +1,2* N*105 Па

 

IV вариант:

Q1 =(120 - N)*10-5 /с; Q2 = (1 +0.1* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =3*106 +1,2* N*105 Па

V вариант:

Q1 =(130 - N)*10-5 /с; Q2 = (1,2 +0.11* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,4*107 – N*105 pгм =4*106 +1,2* N*105 Па

 

VI вариант:

Q1 = (1 +0.1* N)*10-4 /с; Q2 =(120 - N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =3*106 +1,2* N*105 Па

 

 

VII вариант:

Q1 =(320 -3* N)*10-5 /с; Q2 = (4 +0.4* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

VIII вариант:

Q1 =(130 - N)*10-5 /с; Q2 = (1,2 +0.11* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,4*107 – N*105 pгм =4*106 +1,2* N*105 Па

 

IХ вариант:

Q1 = (4 +0.4* N)*10-4 /с; Q2 =(320 -3* N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

Х вариант:

Q1 =(320 -3* N)*10-5 /с; Q2 = (4 +0.4* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

ХI вариант:

Q1 = (1 +0.1* N)*10-4 /с; Q2 =(120 - N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =3*106 +1,2* N*105 Па

 

ХII вариант:

Q1 =(130 - N)*10-5 /с; Q2 = (1,2 +0.11* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,4*107 – N*105 pгм =4*106 +1,2* N*105 Па

 

ХIII вариант:

Q1 = (4 +0.4* N)*10-4 /с; Q2 =(320 -3* N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

ХIV вариант:

Q1 = (1 +0.1* N)*10-4 /с; Q2 =(120 - N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =3*106 +1,2* N*105 Па

 

ХVI вариант: Q1 =(130 - N)*10-5 /с; Q2 = (1,2 +0.11* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,4*107 – N*105 pгм =4*106 +1,2* N*105 Па

 

ХVII вариант:

Q1 = (1 +0.1* N)*10-4 /с; Q2 =(120 - N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =3*106 +1,2* N*105 Па

 

 

ХVIII вариант:

Q1 =(320 -3* N)*10-5 /с; Q2 = (4 +0.4* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

ХIХ вариант:

Q1 = (4 +0.4* N)*10-4 /с; Q2 =(320 -3* N)*10-5 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,3*107 – N*105 pгм =5,7*106 + N*105 Па

 

ХХ вариант:

Q1 =(130 - N)*10-5 /с; Q2 = (1,2 +0.11* N)*10-4 /с;

l 1= 0.2 м + 0.01*N; l 2=2м + 0.1*N; l 3=2.5м + 0.1*N; l 4=3м +0.1*N;

l 5=3.5м +0.1*N; l 6=4м +0.1*N; l 7=5м +0.1*N; К м = 1+0.01*N;

pц =1,4*107 – N*105 pгм =4*106 +1,2* N*105 Па

 

где N- две последние цифры зачетной книжки студента.

 

 

Приложение В

 

Коэффициенты местных сопротивлений

 

Вид сопротивления  
Внезапное расширение Внезапное сужение Штуцер присоединительный, переходник Закругленное колено Сверленный угольник Тройники прямые слияние потоков разделение потоков транзитный поток Обратный и предохранительный клапаны Дроссель Редукционный клапан Распределитель Фильтр Вентили: с прямым затвором с косым затвором 0,8-0,9 0,5-0,7 0,1-0,15 0,12-0,15 2-2,5   2-2,5 1-1,5 0,1-0,2 2-3 2-12,5 3-5 6-8 7-10 3-5,5 1,4-1,85

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: