Расчет магистралей гидропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

гидролиния давление пьезометрический напорный

Под гидроприводом понимают совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением.

Гидроприводы обладают следующим рядом преимуществ:

* Высокий КПД

* Возможность получения больших сил и мощностей.

* Высокое быстродействие

* Широкий диапазон регулирования

* Обширная номенклатура

В данной работе был произведен расчет магистралей гидропривода.

Исходные данные

I вариант

N= 26

q₁= (4+0.426)/60000=0.00024 м³/с;

q₂= (42+0.0426)/6000=0.00087 м³/с;

l₁= 0.3 м + 0.0126=0.56 м;

l₂= 2.2 м + 0.1=4.8 м;

l₃= 2.5 м + 0.1=5.1 м;

l₄= 3.2 м + 0.1=5.8 м;

l₅= 3.7 м + 0.1=6.3 м;

l₆= 4.2 м + 0.1=6.8 м;

l₇= 6.1 м + 0.1=8.7 м;

К_м=1 + 0.01=1.26;

Р_ц=1.6МПа + 0.01=1.86МПа;

Р_гм=4МПа + 0.02=4.52МПа;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Б - Бак, Н - Насос, Р1 - Распределитель 1, Р2 - Распределитель 2, Ц - гидроцилиндр, М - Гидромотор, Ф - Фильтр.

1. Расчет диаметров гидролиний

Внутренний диаметр:

,

где Q-расход жидкости, Vm - допустимая средняя скорость.

Таблица 1. Значение допустимых средних скоростей течения жидкости в гидролиниях

Назначение гидролинии	Vm, м/c не более
Всасывающая	1.2
Сливная	2
Нагнетательная при давлениях, МПа:
до 2.5	3
до 5.0	4
до 10.0	5
свыше 15.0	8-10

Расход на участках:

;

;

;

;

;

;

.

Участок 1

,

= 0.0342 м;

Участок 2

,

= 0.0188 м;

Участок 3

,

= 0.0101 м;

Участок 4

,

2= 0.0143 м;

Участок 5

,

= 0.017 м;

Участок 6

,

D = 2= 0.0192 м;

Участок 7

,

= 0.0273 м.

Округлим диаметры по ГОСТ:

мм, мм, мм, мм,

мм, мм, мм.

По принятым диаметрам определяем истинные скорости на участках гидролиний:

= 1.154 м/с;

= 3.915 м/с;

= 2.525 м/с;

= 1.711 м/с;

= 3.833 м/с;

= 2.769 м/с;

= 1.904 м/с.

Таблица 2. Исходные данные для расчета гидравлических потерь

№Участка	Назначение	Допустимая скорость Vm, м/с	Расчетная скорость V, м/с	Расход Q, л/мин	Расчетный диаметр D, мм	Диаметр принятый по ГОСТ	Длина участка l, м
1	Всасывающая	1.2	1.154	66.6	34.2	35	0.56
2	Нагнетательная	4	3.915	66.6	18.8	19	4.8
3	Нагнетательная	3	2.525	14.4	10.1	11	5.1
4	Сливная	2	1.711	18.1	14.3	15	5.8
5	Нагнетательная	4	3.833	52.2	17	17	6.3
6	Сливная	2	2.769	52.2	19.2	20	6.8
7	Сливная	2	1.904	60	27.3	28	8.7

Толщина стенки нагнетательной гидролинии проверим по формуле:

где k=2 - коэффициент запаса; p - давление на данном участке трубы; d - значение внутреннего диаметра гидролинии; [у]=50МПа - допускаемое напряжения на разрыв материала гидролиний.

д₁ = =3.510^-5м;

д₂ = = 7.06810^-4м;

д₃ = = 4.09210^-4м;

д₄ = = 1.510^-4м;

д₅ = = 6.32410^-4м;

д₆ = = 210^-4м;

д₇ = = 2.810^-4м.

2. Расчет гидравлических потерь давления в гидролиниях

Гидравлические потери давления в гидролиниях складываются из суммы потерь в линейных сопротивлениях и потерь в местных сопротивлениях.

2.1 Потери давления в линейном сопротивлении

?p_l = гл.

Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления л необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса:

Re=,

где v = 20мм²/c - коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости.

Если Re ? Reкр, то режим движения рабочей жидкости на данном участке гидролинии - ламинарный и

л=,

если Re > Reкр, то режим движения рабочей жидкости на данном участке - турбулентным и для гидравлически гладких труб определяется по формуле Блазиуса

л=.

Re₁ = = 2020 - режим движения ламинарный;

Re₂ = = 3719 - режим движения турбулентный;

Re₃ = = 1389 - режим движения ламинарный;

Re₄ = = 1283 - режим движения ламинарный;

Re₅ = = 3258 - режим движения турбулентный;

Re₆ = = 2769 - режим движения турбулентный;

Re₇ = = 2666 - режим движения турбулентный.

Находим коэффициент гидравлического трения:

л₁ = = 0.032;

л₂ = = 0.041;

л₃ = = 0.046;

л₄ = = 0.05;

л₅ = = 0.042;

л₆ = = 0.044;

л₇ = = 0.044;

Находим потери давления с учетом того, что г = сg=8673 Н/м³

?p_l1 = = 301 Па

?p_l2 = = 7020 Па

?p_l3 = = 60128 Па

?p_l4 = = 25028 Па

?p_l5 = = 101120 Па

?p_l6 = = 50721 Па

?p_l7 = = 21916 Па

Таблица 3. Результаты расчета потерь давления в линейных сопротивлениях

№Участка	Длина гидролинии, l, м	Внутренний диаметр d, мм	Расход жидкости Q, л/мин	Средняя скорость, V, м/с	Число Рейнольдса Re	Коэфф. гидравлич. трения л	Потери давл. ?pl, Па
1	0.56	35	66.6	1.154	2019	0.032	301
2	4.8	19	66.6	3.915	3719	0.041	7020
3	5.1	11	14.4	2.525	1389	0.046	60128
4	5.8	15	18.1	1.711	1283	0.05	25028
5	6.3	17	52.2	3.833	3258	0.042	101120
6	6.8	20	52.2	2.769	2769	0.044	50721
7	8.7	28	60	1.904	2666	0.044	21916

2.2 Потери давления в местном сопротивлении

?p_м = гт,

где т - коэффициент данного местного сопротивления.

Участок 1

?p_м1 = = 801 Па;

?p_м1 = = 1282 Па.

Участок 2

?p_м2 = = 3389 Па;

?p_м2 = = 10166 Па.

Участок 3

?p_м3 = = 2255 Па;

?p_м3 = = 16915 Па.

Участок 4

?p_м4 = = 647 Па;

?p_м4 = = 7767 Па.

Участок 5

?p_м5 = = 38980 Па;

?p_м5 = = 5197 Па.

Участок 6

?p_м6 = = 1695 Па;

?p_м6 = = 20343 Па;

?p_м6 = = 7459 Па.

Участок 7

?p_м7 = = 11221 Па;

?p_м7 = = 1282 Па.

Таблица 4. Результаты расчета потерь давления в местных сопротивлениях

№Участка	Вид сопротивления	Количество	Коэффициент местного сопротивления	Потери давления ?pм, МПа	Сумма потерь давления, МПа
1	Вн. сужение Вн. расширен.	1 1	0.5 0.8	0.000801 0.001282	0.002083
2	Вн. сужение Тройник	1 1	0.5 1.5	0.003389 0.010166	0.013555
3	Вн. расширен. Распределитель	1 1	0.8 6	0.002255 0.016915	0.01917
4	Вн. сужение Распределитель	1 1	0.5 6	0.000647 0.007767	0.008414
5	Распределитель Вн. расширен.	1 1	6 0.8	0.038980 0.005197	0.044177
6	Вн. сужение Распределитель Тройник	1 1 1	0.5 6 2.2	0.001695 0.020343 0.007459	0.029497
7	Фильтр Вн. расширен.	1 1	7 0.8	0.011221 0.001282	0.012503

Далее определим общие потери давления в гидроприводе. Суммарные потери в гидролиниях гидроцилиндра (участки 2-3-4-7) равны:

?p_гц = ?p_l2+?p_l3+(?p_l4+?p_l7)к_м+?p_м2+?p_м3+(?p_м4+?p_м7)к_м,

где к_м - коэффициент мультипликации;

?p_гц = = 168124 Па.

Суммарные потери в гидролиниях гидромотора (участки 2-5-6-7) равны:

?p_гм = ?p_l2+?p_l5+?p_l6+?p_l7+?p_м2+?p_м5+?p_м6+?p_м7,

?p_гм = = 280509 Па.

Теперь определим давление насоса, необходимое для обеспечения функционирования гидроцилиндра и гидромотора, при условии их независимой работы:

p_нц = ?p_гц+p_ц;

p_нгм = ?p_гм+p_гм;

p_нц = 0.168124+1.86 = 2.02МПа;

p_нгм = 0.280509+4.52 = 4.8МПа.

Поскольку гидроцилиндр и гидромотор должны работать вместе, то необходимо повысить давление в менее нагруженной ветви до большего для этого установим в гидролинии 4 дополнительный дроссель.

?p_др4 = ?p_нгм - p_нц, так как p_нгм>p_нц;

?p_др4 = 4.83 - 2.02 = 2.81МПа.

3. Построение характеристики гидролинии

Суммарную потерю напора в общем случае удобно выразить формулой:

где A и m - коэффициент пропорциональности и показатель степени, учитывающие сопротивление гидролинии.

Q_кр = SV_кр;

V_кр = ;

S = ;

S = = 0.0002 м²;

V_кр = = 2.729 м/с;

Q_кр = = 0.00061 м³/с;

Q₁ = Q_кр = 0.00061 м³/с;

Q₂ = 1.3Q_кр = 0.00079 м³/с;

Q₃ = 1.6Q_кр = 0.00097 м³/с;

Q₄ = 1.9Q_кр = 0.0011 м³/с;

Уh = (Ут+л;

Уh₁ = (8.236 м;

Уh₂ = (13.831 м;

Уh₃ = (20.825 м;

Уh₄ = (26.781 м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Построение пьезометрической и напорной линии энергии

Атмосферное давление: H₁ = P₁/г = = 11.53 м;

Напор насоса: H_нас = P_нгм/г = = 556.9 м;

H_гм = P_гм/г = = 521.15 м;

Потери напора на участках:

Уh = h_l + h_m

h_l = л

h_m = т

Участок 1:

h_l = = 0.035 м;

h_mн = = 0.088 м.

Участок 2:

h_l = = 8.094 м;

h_mтр = = 1.172 м.

Участок 3:

h_l = = 6.933 м;

h_mр = = 1.95 м.

Участок 4:

h_l = = 2.866 м;

h_mгм = = 0.974 м.

Участок 5:

h_l = = 11.659 м;

h_mр = = 2.346 м.

Участок 6:

h_l = = 5.848 м;

h_mтр = = 0.407 м.

Участок 7:

h_l = = 2.527 м;

h_mф = = 1.294 м.

Определим значения полных напоров вначале и в конце каждого участка гидролинии:

H₂ = H₁ - h_l1 = 11.53 - 0.035 = 11.495 м;

H'₂ = H₂ + H_нас - h_mн = 11.495 + 556.9 - 0.088 = 568.3 м;

H₃ = H'₂ - h_l2 = 568.3 - 8.094 = 560.21 м;

H'₃ = H₃ - h_mтр = 560.21 - 1.172 = 559.04 м;

H₄ = H'₃ - h_l3 = 559.04 - 6.933 = 552.1 м;

H'₄ = H₄ - h_mр = 552.1 - 1.95 = 550.15 м;

H₅ = H`₄ - h_l4 = 550.15 - 2.866 = 547.3 м;

H`₅ = H₅ - H_гм - h_mгм = 547.3 - 521.15 - 0.974 = 25.176 м;

H₆ = H`₅ - h_l5 = 25.176 - 11.659 = 13.517 м;

H`₆ = H₆ - h_mр = 13.517 - 2.346 = 11.171 м;

H₇ = H`₆ - h_l6 = 11.171 - 5.848 = 5.323 м;

H`₇ = H₇ - h_mтр = 5.323 - 0.407 = 4.916 м;

H₈ = H`₇ - h_l7 = 4.916 - 2.527 = 2.389 м;

H`₈ = H₈ - h_ф = 2.389 - 1.294 = 1.095 м.

График удельной энергии приведен в приложении 1.

5. Расчет инерционного напора

- Инерционный напор для всего трубопровода:

где i - номер участка трубопровода постоянного диаметра d_i;

- ускорение движения жидкости на i-ом участке гидролинии.

- ускорение движения на участке гидролинии.

с.

6. Расчет повышения давления при гидроударе

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

, когда ;

, когда ,

где ?P_п - повышение давления при прямом гидроударе;

?P_нп - Повышение давления при непрямом гидроударе;

с - плотность жидкости;

V - скорость движения жидкости в гидролинии до срабатывания распределителя;

l - длина гидролинии от насоса до распределителя;

- время изменения скорости V;

- Фаза гидроудара;

- скорость распространения ударной волны;

E = 1500 МПа - Объемный модуль упругости жидкости.

d - внутренний диаметр гидролинии перед распределителем;

д - толщина стенки трубопровода;

E_mp = 200000 МПа - Модуль упругости материала гидролинии.

;

;

Так как полученное в результате вычислений значение , тогда , отсюда следует, что гидроудар прямой.

Заключение

При выполнение курсовой работы «Расчет магистралей гидропривода» было рассчитано:

- диаметры гидролиний;

- истинные скорости на участках гидролиний;

- суммарные потери давления в гидролиниях;

- давление насоса;

- инерционный напор;

- повышение давления при гидроударе.

Освоены методики расчета и проектирования магистралей гидравлических и пневматических приводов машин и механизмов.

Список использованных источников

гидролиния давление пьезометрический напорный

1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидпроприводы. - М.: Машиностроение, 1982.

2. Попов Д.Н. Механика гидро-и пневмоприводов. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

3. Валуева В.П. Введение в механику жидкости. - М.: МИЭ, 2001.

4. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам под ред. Б.Б. Некрасова. - М.: Высшая школа, 1989.

Приложение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru