Розрахунок необхідної витрати рідини

Необхідну витрату рідини Q_ном (м³/с), що надходить у гідроциліндр, знаходимо за формулою
Q_ном=V_п∙S_е,
де V_п – швидкість руху поршня, м/с;
S_е – ефективна площа поршня гідроциліндра, м².
Необхідна подача насоса буде дорівнювати
Q_н=k∙Q_ном, де k=1,10.

 

Вибір гідророзподільника

Тип і марку гідророзподільника вибираємо за робочим тиском Р (МПа) і максимальною витратою через розподільник

Q_р= Q_зл = Q_ном (л/хв).

 

Вибір дроселя

Типорозмір дроселя вибираємо за робочим тиском Р (МПа) і витратою через дросель

Q_др= Q_ном (л/хв.)

 

Вибір фільтра

Фільтр і його типорозмір вибираємо за витратою робочої рідини в зливній гідролінії і необхідною для даного гідропривода тонкістю фільтрації.
Тонкість фільтрації визначаємо залежно від типу привода.

Вибір фільтра:
Q_ф= Q_зл (л/хв.)

Гідравлічний розрахунок трубопроводів

Розрахунок трубопроводів полягає у визначенні їх діаметрів. Розрахунок виконуємо по ділянках: всмоктувальній (бак-насос), напірній (насос-гідроциліндр.), зливній (гідроциліндр-бак), виділених у гідравлічній схемі. Діаметри трубопроводів визначаємо, виходячи із забезпечення допустимої швидкості течії (V_доп, м/с), рідини.
Отримані діаметри округлюємо до значення, яке рекомендоване ГОСТ 6540-68.
З урахуванням допустимих швидкостей за відомою витратою визначаємо діаметри трубопроводів d, м:

де Q – витрата рідини на даній ділянці гідромережі, м³/с.
Для всмоктувальної гідролінії Q_вс= Q_н (м³/с).

Для напірної гідролінії

де S_e – ефективна площа поршня в напірній порожнині гідроциліндра, м²;
V_п – швидкість руху поршня, м/с.

Для зливної гідролінії

 

де S_{e зл} – ефективна площа поршня в зливній порожнині гідроциліндра, м²;
V_п – швидкість руху поршня, м/с.
Після вибору стандартних діаметрів трубопроводів визначаємо фактичні швидкості в гідролініях.
Фактичну швидкість при робочій подачі в всмоктувальній гідролінії визначаємо за формулою

 

Фактична швидкість у напірній гідролінії складає

 

Фактична швидкість у зливній гідролінії дорівнює

Визначення втрат тиску в гідросистемі

Втрати тиску визначаємо на всмоктувальній, напірній і зливній гідролініях. Величина втрат на кожній ділянці визначається за формулою

 

 

де – втрати на тертя по довжині трубопроводу;
– втрати в місцевих опорах;
– втрати в гідроапаратах.

Втрати тиску (Па) на тертя по довжині трубопроводу обчислюють за формулою Дарсі-Вейсбаха

 

 

 

де ρ – густина рідини, кг/м³;
λ – коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині;
l,d – довжина і діаметр трубопроводу, м;
V_ф – середня швидкість течії рідини, м/с.
Коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі) визначаємо, виходячи з режиму руху рідини і відносної шорсткості труби ΔЕ/d, де ΔЕ – еквівалентна шорсткість (∆Е=0,06 мм).
Режим руху рідини визначають за числом Рейнольдса

 

 

де V – фактична швидкість у всмоктувальному, напірному чи зливному трубопроводі, м/с;
d – діаметр трубопроводу, м;
– кінематичний коефіцієнт в’язкості, м²/с.
Розрахунок Re для ділянок трубопроводу:

Якщо рух ламінарний, коефіцієнт гідравлічного тертя визначаємо за формулою

 

Для труб промислового виготовлення з природною шорсткістю для будь-якої області опору можна скористатися формулою Альтшуля

 

у всмоктувальній гідролінії:
Втрати тиску (Па) на тертя по довжині трубопроводу:

на всмоктувальній лінії:

на напірній лінії:

на зливній лінії:

Загальні втрати тиску на тертя по довжині трубопроводу:

Місцеві гідравлічні втрати ΔРМ(Па) визначаємо за формулою Вейсбаха

 

 

де ζ – коефіцієнт місцевого опору;
V – середня швидкість у місці перерізу з місцевим опором, м/с;
ρ – щільність рідини, кг/м³.

Місцеві гідравлічні втрати ΔРМ(Па):

 

 

на всмоктувальній лінії:

на напірній лінії:

 

на зливній лінії:

Загальні втрати тиску на тертя по довжині трубопроводу:

Втрати в гідроапаратурі:

 

втрати у дроселі:


втрати у розподільнику на зливній лінії:


втрати у розподільнику на напірній лінії:


втрати у фільтрі:


Загальні втрати тиску в гідроапаратурі:

Знаходимо сумарні втрати тиску у всмоктувальній, напірній та зливній гідролініях

Сумарні втрати тиску не повинні перевищувати 20% тиску, що розвивається насосом.

Вибір параметрів насоса

Необхідний тиск насоса Р_Н обчислюють за рівнянням

де - сумарні втрати тиску в гідролініях, Па;
F – зусилля на штоку гідро циліндра, Н;
Se – ефективна площа поршня, м²;
η_МЦ – механічний к. к. д. циліндра.

Тип насоса вибираємо відповідно до значень необхідної подачі.

Вибираємо насос марки (Робочий об’єм см³, номінальна подача л/хв (м³/с), к. к. д. при номінальному режимі роботи; тиск на виході з насосу: МПа, граничний МПа).