5.4. Технологические и прочностные расчеты

5.4.1. Расчет гидравлического оборудования установки для заправки маслом из бочек

Расчет начинаем с определения параметров и выбора насоса, для того чтобы обеспечить соответствующий расход и давление.

При выборе насоса необходимо знать главную рабочую характеристику насоса qн – рабочий объем насоса и давление, которое необходимо. Чтобы не было разбрызгивания масла при заправке емкости принимаем подачу Qг -10 л∕ мин = 0,16л/с.

Расчетный рабочий объем насоса qн.р. определяется по расходу, который следует подать для нормальной заправки, по формуле

q_н.р.=Q_н/n_н, (6.1)

где Q_н- подача масла;

n_н- номинальная частота вращения насоса – 30 с^-1;

q_н.р.=0,16/30=0,005 л/с =5см³/об.

Определив q_н.р. , по техническим характеристикам насосов выбираем насос из условия

q_н.р. ≤ q_н., (6.2)

где q_н. – рабочий объем насоса, см³/об.

Выбираем насос НШ- 6- 2

5см³/об ≤ 6,3см³/об.

Характеристика насоса: q_н.р.= 6,3 см³/об; Р_ном=2,5МПа; Р_мах=4МПа;

n_ном =30с^-1; Р_w=0,6кВт; ή₀=0,9.

Выбранный насос должен развивать давление

р_н.р. = р+∆р, (6.3)

р_н.р. = 2,5+0,25=2,75 МПа.

где р- давление развиваемое насосом;

∆р- полная потеря давления в гидроприводе от насоса до заправляемой емкости ( предварительно можно принять ∆р =(0,06…0,1)∙р), но после расчета потерь давления в системе гидропривода, следует уточнить принятое значение ∆р и проверить правильность выбора насоса на развиваемое давление, т.е.

р_п.д.≥р_н.р., (6.4)

Действительная подача выбранного насоса определяется по формуле

Q_н = q_н∙n_н∙ ή₀, (6.5)

где q_н – рабочий объем насоса;

n_н – номинальная частота вращения;

ή₀ – объемный КПД насоса.

Q_н=6,3∙30∙0,9=170см³/с.

Поскольку в нашей ситуации маслопровод перемещается относительно друг друга, то применяем резинометаллические рукава высокого давления (РВД) по ГОСТ 6286-73.

Внутренний диаметр (РВД) определяется по формуле

d_в = 4,6√Q/v, (6.6)

где d_в – внутренний диаметр, мм;

Q – расход рабочей жидкости на рассматриваемом участке, см³/с;

v – средняя скорость жидкости, см/с;

Средняя скорость жидкости в трубопроводах выбирается в зависимости от назначения трубопровода.

Рекомендуются следующие значения средней скорости

- всасывающая линия: v_вс = 0,5…1,5м/с;

- нагнетательная линия: v_н = 3…4м/с, при давлении < 6МПа;

d_в = 4,6√ 170/400=2,5см=25мм.

Следовательно наружный диаметр равен 37мм.

Потери давления в гидролинии слагаются из потерь на гидравлическое трение ∆р_т, потерь на местное сопротивление ∆р_м, потерь на подъем ∆р_в и неучтенных потерь ∆р_н.

Потери давления на трение в гидролиниях определяем по формуле

∆р_т=0,5∙λ∙ρ∙l/d∙υ², (6.7)

где ∆р_т – потери давления, Па;

d – диаметр трубопровода, м;

ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м³;

λ – коэффициент гидравлического трения;

υ – средняя скорость движения рабочей жидкости, м/с;

l – длина соответствующего участка гидролинии, м.

Для определения коэффициента гидравлического трения λ, необходимо определить режим движения жидкости по формуле

Re =υ∙d/ν, (6.8)

где υ – средняя скорость рабочей жидкости, см/сек;

ν – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости,см²/сек;

Re =400∙25/1=10000.

λ=0,3164/⁴√R_e, (6.9)

λ=0,3164/⁴√10000=0,03.

∆р_т=0,5∙0,03∙900∙16∙3/0,25=1738Па.

Потери давления на местные сопротивления по формуле

∆р_м=0,5∙ρ∙ξ∙υ², (6.10)

где ξ – коэффициент местных сопротивлений 0,1.

∆р_м=0,5∙900∙0,1∙16=720Па.

Потери давления по высоте определяются по формуле

∆р_в=γ∙h, (6.11)

∆р_в=900∙1=900Па.

Потери на фильтре составляют 0,007МПа.

Неучтенные потери составляют 10% от ∑ всех потерь и составляют

∆р_н=1,1∙(∆р_т+∆р_м+∆р_в+∆р_Ф), (6.12)

∆р_н=1,1∙(1738+720+900+700)=4463Па.

Сумма всех потерь определяется по формуле

∆р= ∆р_т+∆р_м+∆р_в+∆р_н+∆_ф, (6.13)

∆р=1738+720+900+4463+700=8521Па=0,085МПа.

Поскольку ∆р расчетное приблизительно равно принятому, и намного меньше номинального давления выбранного насоса, то делаем вывод, что выбранный насос засосет масло из бочки и обеспечит нормальную заправку емкости.