2.4.1 Расчет и выбор гидролиний

Гидравлической линией называют устройство, предназначенное для прохождения рабочей жидкости от одного элемента к другому в процессе работы гидропривода.

Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу либо из бака, либо от распределителя, либо непосредственно от гидродвигателя.

Часть липки, по которой рабочая жидкость движется от насоса, гидроаккумулятора или гидромагистрали к гидродвигателю, называется напорной.

Сливная линия предназначена для слива рабочей жидкости а бак. В системах с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости этот участок отсутствует.

Гидролиния, по которой отводятся утечки рабочей жидкости, называется

дренажной.

Гидролиния управления предназначена для подвода жидкости к гидроаппаратам гидропривода для управления ими .

Конструктивно гидролинии представляют собой трубопроводы, рукава, каналы и соединения.

Трубопроводы - сборочные единицы, состоящие из металлических труб и присоединительной арматуры, например: труба с развальцованными концами, ниппелями и накидными гайками; труба с фланцами, приваренными к её концам, и т.д. Разветвление и подсоединение трубопроводов к гидроагрегатам осуществляется различного рода штуцерами, угольниками I, другой присоединительной арматурой. Большая часть трубопроводов и присоединительной арматуры нормализована.

В гидроприводах применяют стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734-75, стальные прецизионные трубы по ГОСТ .9567-75, медные трубы по ГОСТ 617-90, алюминиевые трубы по ГОСТ 38475-82,

латунные трубы по ГОСТ 494-90.

Радиусы изгиба не должны быть меньше трёх диаметров трубы, причём для напорных линий овальность трубопроводов после их гибки должна быть не более 10% (при <20мм) и 8% (при >20мм); гофры в местах гиба не допускаются.

Соединения трубопроводов с развальцовкой выполняются по ОСТ 2 Г93-4— 78, ОСТ 2 Г93-8-78; с шаровым ниппелем - по ОСТ 2 Г93-24-78; с врезающимся кольцом - по ОСТ 2-Г99-25-78 . Разборные соединения рукавов используется совместно со штуцерами по ОСТ 2 Г99-16-78, ОСТ 2 Г99-13-78, ОСТ 2 Г99-14-78, ОСТ 2 Г99-17-78 и ОСТ 2 Г91-37-78, угольниками по ОСТ 2 Г99-19-78, ОСТ 2 Г91-18-78, тройниками по ОСТ 2 Г99-21-78 и ОСТ 2 Г99-20-78, крестовинами по ОСТ 2 Г99-22-78.

При расчётах трубопроводов и рукавов определяют условные проходы и проверяют на прочность.

Под условным проходом (ГОСТ 16516-80) понимают внутренний диаметр канала, трубы или рукава, округлённый до ближайшего значения из установленного ряда.

При выборе средней скорости потока рабочей жидкости в трубопроводах необходимо учитывать, что увеличение скорости потока приводит к увеличению гидравлического сопротивления, и, соответственно, потере мощности и уменьшению КПД гидропривода, а снижение - к увеличению диаметров трубопровода и, следовательно, к увеличению массы (металлоемкости) всего гидропривода. С целью уменьшения потерь давления трубопроводы рассчитываются на ламинарный режим движения жидкости (Re< 2300). Для открытых гидросистем рекомендуется принимать следующие скорости движения жидкости: во всасывающих трубопроводах -1,0-1,5 м/с, сливных - 2 м/с, нагнетательных - 3-5 м/с. При давлениях свыше 10 МПа и малых длинах трубопроводов (меньше 10м) скорость движения может быть повышена до 6 м/с.

Приняв скорость движения жидкости, определяют внутренний диаметр трубопровода из уравнения расхода:

где Q - максимальный расход жидкости , - площадь сечения трубопровода. Полученное значение диаметра округляется в сторону увеличения до ближайшего стандартного, при этом необходимо выбрать также материал трубопровода.

При выборе труб необходимо указывать и толщину стенок , которую затем необходимо проверить на прочность.

Для толстостенных труб (i= /δ≤16), у которых напряжение изменяется от максимального значения на внутренней стенке до минимального на наружной стенке, применяют формулу Ляме

где[]- допустимое напряжение разрыва материала трубы, которое обычно выбирается равным 30-35 % величины временного сопротивления, Паp максимальное давление жидкости, Па (принимается в 2 раза больше рабочего); И δ - наружный диаметр и толщина стенки трубы, см (наружный диаметр = + 2δ , где - внутренний стандартный диаметр). Допустимое напряжение разрыва материала трубы [δ ] определяют по формуле

Предел прочности для медных труб =210 МПа, для труб из стали 20Х =436 МПа, из стали 12Х18Н10Т = 549 МПа . Для гнутых труб следует уменьшать на 25 % в связи с тем, что при гибке труб изменяется цилиндрическая форма сечения трубы.

Значение коэффициента безопасности фирма Parker (США) рекомендует

= 2-8 [6]: для участков с плавно-изменяющимся давлением - ≥ 2, для участков с ненапряженным режимом работы - ≥ 3, при пульсациях и пиках

давления ≥ 6.

По принятому стандартному диаметру трубопровода уточняется скорость движения рабочей жидкости на различных участках гидролинии

и устанавливается режим движения жидкости

где ν-коэффициент кинематической вязкости , принимаемый из технической характеристики выбранной для гидропривода рабочей жидкости при температуре работы гидропривода, м2/с

Для всасывающих трубопроводов: v=1,1м/c

Стандартный (условный проход) диаметр =0.03м (ГОСТ 16516-80).

По справочнику подбираем И δ :

=0.036М δ=0.003м.

Уточним скорость:

Установим режим движения жидкости в трубе:

Значит режим движения ламинарный (Re >=2320)

Для сливних трубопроводов: v=2 м/c

Стандартный (условный проход) диаметр =0.02м (ГОСТ 16516-80).

По справочнику подбираем И δ :

=0.024М δ=0.002м.

Уточним скорость:

Установим режим движения жидкости в трубе:

Значит режим движения ламинарный (Re >=2320)

Для нагнетательных трубопроводов: v=4,5 м/с

Стандартный (условный проход) диаметр d=0.015м

По справочнику подбираем И δ :

D =0.019М δ=0.002м.

Уточним скорость:

Установим режим движения жидкости в трубе:

Значит режим движения ламинарный (Re>=2320)

2.4.1 Расчёт и выбор гидроёмкостей.

Гидробак – гидроемкость, предназначенная для питания объемного гидропривода рабочей жидкостью, ее охлаждения, удаление из нее пузырьков воздуха, осаждения загрязнений и компенсации температурного объема рабочей жидкости. На рис.8. показана конструкция бака, состоящего из резервуара 1 с коническим днищем 2, в нижней точки которого предусмотрена сливная пробка 3. Резервуар плотно закрыт откидной крышкой 4, снабженной сапуном 5 и заливной горловиной 6 с фильтром. В резервуаре установлены пеногаситель 7, перфорированные стенки 8 и змеевик 9 для охлаждения рабочей жидкости. В стенках закреплены патрубок 10 для подвода сливной линии, заканчивающийся перфорированным наконечником 11, устанавливаемого с целью дробления струи жидкости, всасывающий патрубок 12 и два патрубка для закрепления указателя уровня жидкости 13.

Объем бака для гидропривода непрерывного действия обычно принимают равным 2 – 3 минутной подачи насоса, следовательно

V = Q ∙ t, где t – время, (с); Q – подача насоса, ( м3/с).

V = 39∙ 3 =156

2.5. Определение объемных утечек и расчет потерь давления в гидроприводе

Объемные утечки рабочей жидкости в гидроприводе обусловлены зазорами между неподвижными и подвижными сопрягаемыми парами в различных элементах и перепадах давлений в этих зазорах. Суммарные утечки жидкости складываются из утечек в гидроаппаратах, используемых в проектируемом гидроприводе, т.е.

-утечки в цилиндре; - утечки в предохранительном клапане; - утечки в распределителе, - утечки в насосе .

Утечки жидкости в гидрооборудовании (золотнике, дросселе, фильтре, предохранительном клапане и т.д.) принимаются по технической характеристике. В случае отсутствия данных для отдельных агрегатов гидропривода, утечками пренебрегают.

При срабатывании одного гидродвигателя подача насоса определяется по формуле: