Построение характеристики гидролинии

СОДЕРЖАНИЕ

 
Введение 2 
 
1. Исходные данные 3 
 
2. Расчет диаметров гидролиний 4 
 
3. Расчет гидравлических потерь давления в гидролиниях 6 
 
3.1 Потери давления в линейном сопротивлении 7 
 
3.2 Потери давления в местном сопротивлении 9 
 
4. Построение характеристики гидролинии 11 
 
5. Построение пьезометрической и напорной линии энергии 13 
 
6. Расчет инерционного напора. 15 
 
7. Расчет повышения давления при гидроударе 15 
 
Заключение 17 
 
Список использованных источников. 18

Введение

 
 
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. 
 

1. Исходные данные

 
I вариант 
 
N= 26 
 
q₁= (4+0.4 26)/60000=0.00024 м³/с; 
 
q₂= (42+0.04 26)/6000=0.00087 м³/с; 
 
l₁= 0.3м + 0.01 26=0.56м; 
 
l₂= 2.2м + 0.1 =4.8м; 
 
l₃= 2.5м + 0.1 =5.1м; 
 
l₄= 3.2м + 0.1 =5.8м; 
 
l₅= 3.7м + 0.1 =6.3м; 
 
l₆= 4.2м + 0.1 =6.8м; 
 
l₇= 6.1м + 0.1 =8.7м; 
 
К_м=1 + 0.01 =1.26; 
 
Р_ц=1.6МПа + 0.01 =1.86МПа; 
 
Р_гм=4МПа + 0.02 =4.52МПа;  
 
  
6 
 
Б – Бак, Н – Насос, Р1 – Распределитель 1, Р2 – Распределитель 2, Ц – гидроцилиндр, М – Гидромотор, Ф – Фильтр. 

2. Расчет диаметров  гидролиний

 
 
Внутренний диаметр: 
 
, 
 
где Q-расход жидкости, Vm –допустимая средняя скорость. 
 
Таблица 1. 
 
Значение допустимых средних скоростей течения жидкости в гидролиниях 
 

 
 
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

 
 
Толщина стенки нагнетательной гидролинии проверим по формуле: 
 
 
где k=2 – коэффициент запаса; p – давление на данном участке трубы; d – значение внутреннего диаметра гидролинии; [?]=50МПа – допускаемое напряжения на разрыв материала гидролиний. 
?₁ =   =3.5 10^-5м; 
 
?₂ =   = 7.068 10^-4м; 
 
?₃ =   = 4.092 10^-4м; 
 
?₄ =   = 1.5 10^-4м; 
 
?₅ =  = 6.324 10^-4м; 
 
?₆ =   = 2 10^-4м; 
 
?₇ =   = 2.8 10^-4м. 
 

3. Расчет гидравлических  потерь давления в гидролиниях

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

3.1 Потери давления  в линейном сопротивлении

 
∆p_l = ? ? . 
 
Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления ? 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 
 
?= , 
 
если Re > Reкр, то режим движения рабочей жидкости на данном участке – турбулентным и для гидравлически гладких труб определяется по формуле Блазиуса 
 
?= . 
 
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: 
 
?₁ =  = 0.032; 
 
?₂ =  = 0.041; 
 
?₃ =  = 0.046; 
 
?₄ =  = 0.05; 
 
?₅ =  = 0.042; 
 
?₆ =  = 0.044; 
 
?₇ =  = 0.044; 
 
Находим потери давления с учетом того, что ? = ?g=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

3.2 Потери давления  в местном сопротивлении

 
∆p_м = ? ? , 
 
где ? – 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

 
 
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. 
 

4. 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 = S V_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; 
 
?h = (??+? ; 
 
?h₁ = ( 8.236 м; 
 
?h₂ = ( 13.831 м; 
 
?h₃ = ( 20.825 м; 
 
?h₄ = ( 26.781 м. 
 
 
 

5. Построение пьезометрической  и напорной линии энергии

 
 
Атмосферное давление: H₁ = P₁/? =  = 11.53 м; 
 
Напор насоса: H_нас = P_нгм/? =  = 556.9 м; 
 
H_гм = P_гм/? =   = 521.15 м; 
 
Потери напора на участках: 
 
?h = h_l + h_m 
 
h_l = ?  
 
h_m = ?  
 
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`<sub>4</sub> – h<sub>l4</sub> = 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`<sub>5</sub> – h<sub>l5</sub> = 25.176 – 11.659 = 13.517 м; 
 
H`₆ = H₆ – h_mр = 13.517 – 2.346 = 11.171 м; 
 
H₇ = H`<sub>6</sub> – h<sub>l6</sub> = 11.171 – 5.848 = 5.323 м; 
 
H`₇ = H₇ – h_mтр = 5.323 – 0.407 = 4.916 м; 
 
H₈ = H`<sub>7</sub> – h<sub>l7</sub> = 4.916 – 2.527 = 2.389 м; 
 
H`₈ = H₈ – h_ф = 2.389 – 1.294 = 1.095 м.  
 
Графика удельной энергии приведен в приложении 1.