Определение расхода и подачи объемного гидропривода

Исходя из того, что мы знаем диаметр гидроцилиндра, работающего на перемещение, можем определить его площадь:

, (15)

где D_н- диаметр гидроцилиндра, м.

м²,

Нагрузка на гидроцилиндры равна Pз= 12 тонн= 120000 Н.

Находим давление: [2, c. 15]

, (16)

где р_з - нагрузка, Н;

к - коэффициент потерь, к=1,2;

Па.

 

Расчет объемного гидропривода

Выбор номинального давления

Гидравлические системы различают по номинальному давлению.

В конструировании гидроприводов имеется тенденция к увеличению рабочего давления, так как это позволяет при малых габаритах насосов и гидродвигателей получать большую мощность, а при той же мощности меньшие габариты и вес конструкции

Выбираем гидравлическую систему высокого давления, руководствуясь рядом номинальных давлений по ГОСТ 12445-80 [2, c. 15]

P_н=16 мПа=16000000 Па

Выбор марки рабочей жидкости

Рабочую жидкость выбирают с учетом ее свойств, условий эксплуатации и конструкции гидропривода.

В условиях работы МНЛЗ следует использовать пожаробезопасную рабочую жидкость.

Выбираем масло ВМГЗ ТУ38-0013-47-83 с характеристиками:

ρ=900 кг/м³;

ν=17-23·10^-6 м²/с;

∆t=(0÷+90)ºC.

где ρ- плотность, кг/м³;

ν- коэффициент кинематической вязкости, м²/с;

∆t - пределы рабочих температур, ºC.

 

Расчет размеров гидроцилиндра

Находим диаметр поршня: [2, c. 16]

, (17)

где Р_з- нагрузка, Н;

k- коэффициент потерь, k=1,2;

Р_н- давление насоса, Па

м,

Выбираем параметры гидроцилиндра:

D_н ≥ D_p= 0,107 м,

d_шт ≥ d_p= x·D_p=0,7·0,107= 0,075 м,

где D_н= 0,15 м- диаметр поршня, м;

d_шт=0,1 м - диаметр штока, м;

S=0,26 м -ход поршня, м.

Площадь поршня в "рабочей" полости: [2, c. 17]

, (18)

м²,

Площадь поршня в "штоковой" полости:

, (19) м²,

Толщина стенки гидроцилиндра:

, (20)

где σ- допускаемое напряжение для материалов стенок при растяжении, мПа;

σ=160 мПа;

μ- коэффициент Пуансона (для стали μ=0,3)

м,

Запас прочности для гидроцилиндра работающего при давлении до 300 атм.,

, (21)

где n- запас прочности, принимаем n=5.

мм,

Толщина донышка гидроцилиндра (считаем, что донышко сферической формы):

, (22)

м,

с запасом прочности:

, (23)

мм.

Определение расхода гидросистемы

Теоретический расход рабочей жидкости:

, (24)

где f_п - площадь поршня в "рабочей" полости, м²;

V_п- заданая скорость поршня, м/с;

V_п= 0,05 м/с.

м³/с = 0,883 л/с.

 

Расход гидросистемы:

Q_с = 1,02·Q_ц·z, (25)

где z- число цилиндров.

после делителя потока

Q_с = 1,02·0,000883·1 = 0,00090 м³/с = 0,901 л/с,

до делителя потока

Q_с = 1,02·0,000883·8 = 0,00721 м³/с = 7,206 л/с,

Давление в гидроцилиндре необходимое для преодоления полезной нагрузки:

, (26)

мПа,

2.3.5 Оценка предварительной мощности гидропривода

, (27)

где р_н - давление насоса, Па;

Q_c-расход гидросистемы, м³/с;

ƞ - предварительный коэффициент полезного действия

гидросистемы; ƞ = 0,7.

 

Вт,

 

Расчет трубопроводов

Расчитаем ориентировочные диаметры:

-напорного трубопровода при V'= 4 м/с [2, стр 18];

после делителя потока:

, (28)

м,

до делителя потока:

м,

-сливного трубопровода при V'=2 м/с,

-всасывающего трубопровода при V'=1,5 м/с,

м,

Принимаем по ГОСТу 16516-70 [2, c. 18] из условия D_у≥d':

после делителя потока:

D_у.н.= 0,020м;

где D_у.н.- условный диаметр напорного трубопровода, м;

до делителя потока

D_у.н.= 0,05м, D_у.сл.= 0,08м, D_у.вс.= 0,08м;

где D_у.сл.- условный диаметр сливного трубопровода, м;

D_у.вс.- условный диаметр всасывающего трубопровода, м.

По [2, приложение 3, с. 31] выбираем трубы при давлении до 32 мПа:

- напорного трубопровода:

после делителя потока:

D_у.н.= 0,020м; D_н.= 0,032м; S=6мм; G₁=3,847 кг.

где D_н- диаметр напорного трубопровода, м;

S- площадь трубопровода, мм;

G₁- вес трубопровода, кг.

до делителя потока:

D_у.н.= 0,05м; D_н.= 0,076м; S=12мм; G₁=18,94 кг.

Расчитаем действительные скорости рабочей жидкости в трубопроводах:

-напорном:

после делителя потока:

, (29)

где - скорость рабочей жидкости в напорном трубопроводе, м/с.

м/с,

до делителя потока:

м/с,

-сливном

, (30)

где - скорость рабочей жидкости в сливном трубопроводе, м/с.

м/с,

-всасывающем:

, (31)

где - скорость рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с.

Определяем потери давления в трубопроводе:

ΔPг=ΔРl+ΔРм, (32)

где ΔР_l- потери давления по длине;

ΔР_м- потери давления в местных гидравлических сопротивлениях

Напорный трубопровод:

D_у.н.= 0,020м; м/с; l_н=10 м.

где l_н - длина напорного трубопровода, м.

Потери давления по длине напорного трубопровода:

, (33)

где ρ- плотность жидкости, кг/м^3;

λ- коэффициент гидравлического трения.

 

 

Режим движения жидкости определяется по числу Рейнольдса:

, (34)

где ν=23·10^-6 м²/с - коэффициент кинематической вязкости.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от:

,

, (35)

где k_э- эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы, м;

(для новых бесшовных труб принимаем, k_э=0,00003 м)

,

т.к. 2320<Re<Re_пр, то режим движения турбулентный

, (36)

,

Тогда:

,

Потери давления в местных гидравлических сопротивлениях в напорном трубопроводе:

, (37)

где Σξ₁- сумма коэффициентов местных сопротивлений расположенных

на напорном трубопроводе;

ΣΔр_г.ап.н – сумма потерь давления в гидроаппаратах расположенных

на напорном трубопроводе.

, (38)

где - коэффициент местного сопротивления на выходе;

- коэффициент местного сопротивления на выходе;

- коэффициент местного сопротивления в штуцерах;

- коэффициент местного сопротивления в четверниках;

- коэффициент местного сопротивления в тройниках.

=0,5, =0,3, =0,15, =1, =1

, (39)

где ΔР_р- потери давления в распределителе, мПа;

ΔР_р=0,2 мПа.

мПа,

Тогда:

мПа, (40)

Гидравлические потери в системе:

, (41)

мПа.

до делителя потока:

D_у.сл..= 0,080м; м/с; l_сл=20 м.

Потери давления по длине сливного трубопровода:

, (42)

где ρ - плотность жидкости, кг/м³;

λ - коэффициент гидравлического трения;

l_сл- длина сливного трубопровода, м;

V_сл - скорость жидкости в сливном трубопроводе, м/с;

D_у.сл - диаметр сливного трубопровода, м.

Режим движения жидкости определяется по числу Рейнольдса:

,

где ν=23·10^-6 м²/с - коэффициент кинематической вязкости.

,

,

где k_э- эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы, м;

(для новых бесшовных труб принимаем, k_э=0,00003 м)

,

т.к. 2320<Re<Re_пр, то режим движения турбулентный

,

,

Тогда:

мПа.

Потери давления в местных гидравлических сопротивлениях в сливном трубопроводе:

где Σξ₁- сумма коэффициентов местных сопротивлений расположенных

на сливном трубопроводе;

ΣΔр_г.ап.н – сумма потерь давления в гидроаппаратах расположенных

на сливном трубопроводе.

,

где - коэффициент местного сопротивления на выходе;

- коэффициент местного сопротивления в штуцерах;

- коэффициент местного сопротивления в четверниках;

- коэффициент местного сопротивления в тройниках.

=0,5, =0,15, =1, =1

,

где ΔР_р- потери давления в распределителе, мПа;

ΔР_р=0,2 мПа.

мПа,

Тогда:

мПа,

Гидравлические потери в системе:

,

мПа.