Расчет потерь давления в гидролиниях

Определение потерь давления при движении жидкости в гидролиниях необходимо для более точного расчета гидродвигателя, а также для определения гидравлического КПД гидропривода.

Потери давления определяют отдельно для каждой гидролинии при определенной температуре рабочей жидкости.

1.5.1. Потери давления в гидролинии

 

где ∆р_l – потери давления по длине гидролиниии (путевые), МПа; ∆р_м – потери давления в местных сопротивлениях, МПа.

1.5.2. Потери давления по длине гидролинии

где λ – коэффициент путевых потерь (коэффициент Дарси); l – длина гидролинии, м; d – внутренний диаметр гидролинии,м; V_жд- действительная скорость движения жидкости в гидролинии, м/с; ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м³.

При подстановке длины гидролинии l следует учитывать, что для всасывающей гидролинии l=l_ВС, для напорной гидролинии l=l_нап+l_исп, а для сливной гидролинии l=l_сл+ l_исп.

Коэффициент путевых потерь зависит от режима движения жидкости

а)для ламинарного режима (Re<2320)

б) для турбулентного режима (Re>2320)

 

Число Рейнольдса определяют по формуле

где ν – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, м² /с.

 

1.5.3. Длины гидролинии

1) Всасывающая гидролиния l=0,7м

2) Напорная l=4+3=7м

3) Сливная l=4+3=7м

4) Исполнительная l=2м

 

1.5.4. Число Рейнольдса

1) Всасывающая

2) Сливная

 

3) Напорная

 

1.5.5. Коэффициент путевых потерь

1) Всасывающая

 

2) Сливная

 

3) Напорная

 

1.5.6. Потери давления по длине гидролинии

 

1) Всасывающая

2) Сливная

 

3) Напорная

 

1.5.7. Потери давления в местном сопротивлении

 

где ξ – коэффициент местного сопротивления.

ξ_нап = 0,1*2+2*0,15+2*1,5+2*0,15+4*2,2=12,6

ξ_слив = 0,1*1+2*0,15+2*1,5+2*0,15+4*2,2=12,5

1) Напорная

 

2) Сливная

 

 

1.5.8. Потери давления по длине гидролинии

 

∆р_НАП=0,07+0,09=0,16МПа

∆р_слив=0,011+0,02=0,03МПа

∆р_вс=0,0003МПа

 

 

1.6. Расчет гидроцилиндров

Поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком являются самыми распространенными гидродвигателями поступательного движения выходного звена.

1.6.1. Диаметр поршня

 

где F – усилие на штоке,Н.

 

 

1.6.2 Диаметр штока

Кроме определения диаметров поршня и штока из условий обеспечения заданного усилия F, необходимо произвести ещё расчёт гидроцилиндра по обеспечению заданной скорости движения штока V.

В этом случае диаметр поршня вторично определяется из уравнения неразрывности потока жидкости( , эффективная площадь поршня) по формуле:

Для гидроцилиндра со штоковой рабочей полостью:

где диаметр поршня, м; расход жидкости, м³/c; скорость движения штока, м/с; коэффициент, .

 

По известным значениям диаметров поршня, получены по уравнениям, находим его среднее значение и среднее значение диаметра штока гидроцилиндра.

 

 

Основные параметры гидроцилиндров, в том числе диаметры поршня и штока, регламентируются ГОСТ 6540 – 68 «Гидроцилиндры и пневмоцилиндры».

По выбранным стандартным значениям диаметров поршня D = 100 мм и штока d = 45 мм определяют действительное усилие F_д , развиваемые гидроцилиндром по формуле (14)

 

1.6.3. Действительная скорость движения штока

где S_эф – эффективная площадь поршня, м².

1.6.4. Площадь для штоковой полости

 

 

 

Затем производят сравнения действительных и заданных параметров по относительным величинам:

% = %=

% = %=

Допускаемая величина отклонения действительных значений выходных параметров гидроцилиндра от заданных не должна превышать %.

 

 

1.7.Тепловой расчет гидропривода

 

Тепловой расчет гидропривода производится с целью определения температуры рабочей жидкости, объема гидробака и выяснения необходимости применения специальных теплообменных устройств. Количество тепла, выделяемая в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности.

1.7.1Тепловой расчёт гидропривода ведётся на основании уравнения теплового баланса:

где количество тепла выделяемого гидроприводом в единицу времени, Вт; количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт

1.7.2. Количество выделяемого тепла

 

где мощность привода насоса, Вт; гидромеханический КПД гидропривода; коэффициент продолжительности работы гидропривода; коэффициент использования номинального давления; полный КПД насос из его технической характеристики.

1.7.3. Гидромеханический КПД гидропривода находят

где , гидромеханический КПД насоса и гидродвигателя соответственно; гидравлический КПД гидропривода.

1.7.4. Гидравлический КПД гидропривода

где , , потери давления в напорной, сливной и всасывающей гидролиниях соответственно, МПа.

 

 

Следует отметить, что в технических характеристиках насосов и гидромоторов обычно приводят значение полного и объемного КПД. Поэтому гидромеханический КПД определяют из выражения для полного КПД гидромашины:

 

 

1.7.5. Количество тепла, отводимого в единицу времени от поверхности металлических трубопроводов, гидробака при установившейся температуре жидкости

(23)

где количество тепла отводимого в единицу времени, Вт; коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/(м² град) /3/; установившаяся температура рабочей жидкости, ⁰С; температура окружающего воздуха,⁰С; суммарная площадь наружной теплопроводящей поверхности трубопроводов (всасывающей, напорной и сливной гидролинии), м²;

 

 

Расчетная площадь поверхности гидробака определяют по формуле

 

 

 

1.7.6. Объем гидробака

 

 

 

 

 

Заключение

В результате проделанной работы рассчитали объемный гидропривод автогрейдера. Выбрали насос, внутренние диаметры гидролиний, скорости движения жидкости.

Выбрали гидроаппаратуру, рассчитали потери давления в гидролиниях. Рассчитали гидроцилиндры, произвели тепловой расчет гидропривода.

Рассчитаны потери давления в гидролиниях, определены диаметры поршня и штока гидроцилиндра, действительные значения усилия и скорости перемещения штока. Тепловой расчет гидропривода определил объем гидробака .

 

Список литературы

1. Галдин Н.С., Семенова И.А. Задание на курсовую работу по гидроприводу. Омск: СибАДИ 2008г – 55с.

2. Галдин Н.С. Методические указания: Расчет объемного гидропривода мобильных машин. Омск: СибАДИ 2008г-28с

3. Галдин Н.С. Элементы объемного гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы. Омск: СибАДИ 2005г-128с.

4. Галдин Н.С., Кукин А.В. Атлас гидравлических схем мобильных машин и оборудования. Омск: СибАДИ 2006г-90с.