Визначення втрат тиску в гідросистемі

3.2 Визначення втрат тиску в гідросистемі

Втрати тиску визначають на всмоктувальній, напірній та зливній гідролініях. Величина втрат на кожній ділянці визначається за формулою:

, (3.5)

де SDР_ТР – втрати на тертя по довжині трубопроводу, МПа;

SDР_М – втрати в місцевих опорах, МПа;

- втрати гідроапаратах, МПа.

Втрати тиску DР_ТР на тертя по довжині трубопроводу обчислюємо за формулою Дарсі-Вейсбаха

, (3.6)

де l – коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині;

r – густина рідини,;

l, d – довжина і діаметр трубопроводу, м;

V_ф – середня швидкість течії рідини, .

Коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі) визначаємо, виходячи з режиму руху рідини і відносної шорсткості труби, де D_Е - еквівалентна шорсткість.

Режими руху рідини визначаємо за числом Рейнольда

, (3.7)

де  – кінематичний коефіцієнт в’язкості, .

При числі R_e ≤ R_{e кр}=2320 – режим ламінарний, при R_e >2320 – турбулентний.

Визначаємо втрати напору на тертя на кожній лінії:

1)         визначаємо на всмоктувальній лінії

= 2400.

Оскільки  – режим руху турбулентний.

2)         визначаємо на напірній лінії

=3720.

Оскільки  – режим руху турбулентний.

3)         визначаємо на зливній лінії

=4700.

Оскільки  – режим руху турбулентний.

Для турбулентного руху рідини на ділянці трубопроводу, коефіцієнт гідравлічного тертя визначають за формулою

. (3.8)

1)   визначаємо на всмоктувальній лінії

.

2)   визначаємо на напірній лінії

.

3)   визначаємо на зливній лінії

.

За формулою (3.6) визначаємо витрати на тертя:

1)   визначаємо на всмоктувальній лінії

=906 (Па).

2)   визначаємо на напірній лінії

=38783 (Па).

3)   визначаємо на зливній лінії

= 7740 (Па).

Сумарні втрати тиску на тертя находимо за формулою

SDР_ТР=DР +DР +DР , (3.9)

де DР  – втрати тиску на тертя на всмоктувальній лінії;

DР  – втрати тиску на тертя на напірній лінії;

DР  – втрати тиску на тертя на зливній лінії.

Визначаємо сумарні втрати тиску на тертя

SDР_ТР=906+38783+7740= 47429 (Па).

Місцеві гідравлічні втрати DР_М визначаємо за формулою Вейсбаха

 (3.10)

де åz – сумарний коефіцієнт місцевого опору.

До місцевих опорів заданої схеми гідропривода відносять: раптове розширення потоку (вхід у циліндр), раптове звуження потоку (вихід з циліндра), плавні повороти гідроліній, штуцерні приєднання трубопроводів, трійники, а також втрати в гідроапаратах: розподільнику, дроселі та фільтрі.

Значення коефіцієнтів місцевих втрат визначаємо згідно [1, с. 20]:

z_ВХ=0,5 – вхід у трубу;

z_ВИХ=1 – вихід із труби;

z_ПОВ=0,14 – плавний поворот труби (для );

z_ШТ=0,6 – штуцерні приєднання трубопроводів;

z_ТР=1,0 – трійник.

Вирахуємо значення коефіцієнтів місцевих опорів на кожній з гідроліній:

1)   всмоктувальна лінія

åz_ВС=z_ВХ+z_ШТ.

Визначаємо

åz_ВС=0,5+0,6=1,1.

Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на всмоктувальній лінії

=673 (Па).

2) напірна лінія

åz_Н=5z_ШТ+z_ТР+2z_ПОВ +z_ВИХ.

Визначаємо

åz_Н=5×0,6+1,0+2∙0,14 +1,0=5,28.

Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на напірній лінії

= 21565 (Па).

2)   зливна лінія

åz_ЗЛ=z_ВХ +4z_ПОВ+z_ВИХ +4z_ШТ.

Визначаємо

åz_ЗЛ=0,5+4×0,14+1+4×0,6=4,46.

Визначаємо місцеві гідравлічні втрати на зливній лінії

= 6699 (Па).

Сумарні місцеві втрати

SDР_М=DР +DР +DР , (3.11)

де DР  – місцеві втрати на всмоктувальній лінії;

DР  – місцеві втрати на напірній лінії;

DР  – місцеві втрати на зливній лінії.

Визначаємо сумарні місцеві втрати

SDР_М=673 +21565+6699=28937 (Па).

Втрати тиску в гідроапаратах визначимо за формулами

. (3.12)

1) втрати на гідророзподільнику

. (3.13)

. (3.14)

Визначаємо

=724 (Па).

. (3.15)

Визначаємо

=5000 (Па).

Визначаємо сумарні витрати згідно формули (3.13)

724+5000=5724 (Па)

2) втрати на фільтрі

. (3.16)

Визначаємо

= 30470 (Па).

3) втрати в дроселі

. (3.17)

Визначаємо

=200000 (Па).

Сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах

SDР_АП=DР +DР +DР . (3.18)

Визначаємо сумарні місцеві втрати тиску в гідроапаратах

SDР_АП=5724+30470+200000 =236194 (Па).

Втрати тиску в гідросистемі

SDР=47429+28937+236194=321560 (Па).

Сумарні витрати тиску не повинні перевищувати 20% тиску, що розвивається насосом:  (Па).

.

Умова віконується.

4. Вибір параметрів насоса і гідроклапана тиску

 

4.1 Вибір параметрів насоса

Необхідний тиск насоса обчислюємо за рівнянням

, (4.1)

де - сумарні втрати тиску в гідролініях, Па;

- зусилля на штоку гідроциліндра, Н;

- ефективна площа поршня, ;

-механічний к.к.д. гідроциліндра.

Визначаємо тиск насоса

=13504230 (Па) =13,5 (МПа).

Тип насоса вибираємо відповідно до значень необхідної подачі

Q_H=23,1 і 13,5МПа за [2, с. 34, табл2.7] – НПлР (Q_HОМ=24,

Р_НОМ=16МПа, h_Н=0,69)

4.2 Вибір гідроклапана тиску

Гідроклапан тиску вибираємо за значенням необхідного тиску

16 МПа і подачі вибраного насоса Q_HОМ =24 за [2, с. 124, табл. 5.3] – Г54–32М (Q_HОМ =32).

5. Розрахунок потужності і ККД гідропривода

Ефективну (корисну) потужність N_n, Вт, гідроциліндра визначаємо за формулою

N_n=F×V_n (5.1)

Визначаємо

N_n==4200 (Вт).

Повна потужність N, Вт, гідропривода дорівнює потужності, спожитої насосом

, (5.2)

де Q_H – подача вибраного насоса, Q_H =24=0,0004;

- розрахунковий тиск насоса, Па;

h_Н – повний к.к.д. вибраного насоса.

Визначаємо

=7829 (Вт).

Повний ККД гідропривода

. (5.3)

Визначаємо

.

Література

1. Методичні вказівки до курсової роботи з курсу «Гідравліка та гідропневмоприводи» для студентів бакалавратури 6.0902 «Інженерна механіка» усіх форм навчання. /Укладачі: В.Ф. Герман, С.П. Кулініч. – Суми: СумДУ, 2000. – 20 с.

2. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, – 512 с.: ил.

3. Норкус В.П. и др. «Гидравлика, гидромашины и гидроприводы» Методические указания для студентов заочного отделения. М.: 1983 г.