Розрахунок та вибір трубопроводів та робота гідропанелей

РОЗРАХУНОК трубоПРОВОДУ

Для розрахунку трубопроводу повинні бути відомі його довжина l і потік рідини Q. Втрата тиску і внутрішній діаметр труби є шуканими величинами. Тоді, знаючи потік рідини й вибравши відповідну швидкість рідини в трубі, визначають діаметр отвору труби і потім втрату тиску.

Розрізняють прості і складні трубопроводи, а також трубопроводи великої і малої протяжності. Гідроапаратуру (клапани золотники, дроселі, реле та ін.) сполучають, як в електричних схемах, послідовно, паралельно або в послідовно-паралельні групи. При послідовному з'єднанні потік рідини на всьому шляху залишається постійним, а тиск міняється по довжині трубопроводу. При паралельному з'єднанні перепад тиску для кожної ділянки постійний, а потік рідини визначається обернено пропорційно до їх опорів.

Гідросистеми верстатів звичайно мають трубопроводи малої протяжності, тому найбільша частка втрат падає на місцеві опори.

Лінійні втрати тиску (втрати на тертя) враховуються в тому випадку, коли l>100d.

Втрати енергії при русі рідини в прямій трубі визначаються по формулі Дарсі-Вейсбаха ,

де h_довж - втрата напора по довжині, м.

Цю ж втрату натиску можна виразити в одиницях тиску:

,

де Δр - втрати тиску, Па;

h_довж - втрати напора, м;

λ - коефіцієнт опору тертя по довжині;

l - довжина труби, м;

d - діаметр труби, м;

V - середня швидкість руху рідини у вихідному перетині труби, м/с;

g - прискорення сили тяжіння, м/с²; ρ - густина рідини (газу), кг/м³.

В гідравлічних розрахунках найскладнішим є визначення коефіцієнта опору по довжині трубопроводу. Для визначення втрат напора звичайно користуються таблицями питомих втрат тиску.

При ламінарному режимі (Rе≤2300) для мінерального масла λ = 75/ Rе, де Rе - число Рейнольдса.

При турбулентному режимі (2300≤Rе≤10⁵):

• для мідних і латунних труб λ=0,316Rе^-0,25 ;

• для сталевих труб , де Rа - шорсткість стінок труб 1,0-0,8 мкм.

Середня швидкість рідини (м/с)

де Q - потік рідини, м³/с.

У трубопроводах малої протяжності (l<100d), в отворах привалочних поверхонь швидкість масла в трубопроводі збільшують до 6-7 м/с, в решті випадків її зменшують до 3-3,5 м/с. В трубопроводах всмоктування швидкість зменшують до 1-1,3 м/с.

Внутрішній діаметр трубопроводу (м) визначають по формулі

де Q - потік масла, м²/с, см²/с; V - швидкість масла, м/с.

Товщину стінок труб визначають по рівнянню

де δ - товщина стінки труби, м;

р - тиск в трубі, Па;

d - внутрішній діаметр труби, м;

k - коефіцієнт безпеки;

[σ] - напруга, Па, що допускається.

Вибір труб для монтажу в гідросистемах верстатів проводять по ГОСТ 8733-74 і ГОСТ 873 1-74 (труби сталеві холоднотянуті і гарячекатані). Сортамент труб визначають за стандартом.

ГІДРОПАНЕЛІ

На сучасних металоріжучих верстатах гідравлічні апарати для управління циклом роботи силових головок верстатів (пуску, зупинки, зміни величини подачі, реверсу і т.д.) розташовують на окремому агрегаті, що називається гідропанеллю. Гідропанелі мають компактну конструкцію, яка легко вмонтовується на верстаті. Гідропанелі особливо часто використовуються для шліфувальних агрегатних верстатів. Розрізняють гідропанелі з електромеханічним і електричним управлінням.

Гідросистема приводу подачі силової головки з електромеханічним управлінням (рис. 45) містить здвоєний насос, гідропанель 24 і силовий гідроциліндр 23 із закріпленим штоком. Гідропанель забезпечує швидке підведення, дві робочі подачі (першу і другу), витримку на жорсткому упорі, швидке відведення в початкове положення і зупинку силової головки. Для отримання такого циклу гідро розподільник 10 може займати п'ять положень, що фіксуються підпружинним фіксатором 9. Крайні положення гідророзподільника 10 займає при включенні соленоїдів 15 і 19; у цей момент масло від насоса 1 поступає в праву або ліву порожнину плунжера 17, зміщуючи його до упору. Тоді через рейкову передачу вгору або вниз зміщується гідророзподільник 10. Проміжні положення гідророзподільника залежать від положення ролика 8, що упирається в упори. Для отримання швидкого підведення включається соленоїд 19 з гідророзподілювачем 20. При цьому положенні гідророзподілювача порожнини а і б з'єднуються, а порожнина в ізолюється. Масло поступає в порожнину б від насоса по трубопроводу 4 через підпірний клапан 21 і трубопровід 22. З порожнини а, сполученої з порожниною б, масло через зворотний клапан 12 і гідророзподілювач 10 знов поступає в праву порожнину гідроциліндра, сприяючи тим самим збільшенню подачі насоса.

Рис. 45

Для отримання першої робочої подачі масло від насоса 1 через фільтр 2, трубопровід 3, дросель 6, дозуючий клапан 5 і порожнину а поступає в першу порожнину гідроциліндра 23. Масло, що витісняється, зливається в гідробак через клапан 12 і порожнину в. Надлишки масла зливаються через переливний клапан 25. Масло від насоса 1 зливається в гідробак; в гідросистемі передбачений запобіжний клапан 26.

Для отримання другої робочої подачі (повільної) масло від насоса 1 поступає в гідроциліндр, пройшовши два дроселі 6 і 7. При позиції «Останов» масло від насосів 1 по трубопроводах 22 і 4 зливається в гідробак. При швидкому відведенні гідророзподілювач 10 займає саму верхню позицію. Тоді масло від насосів 1 по трубопроводах 4, 27 і 22 поступає в порожнину б, а звідти через зворотний клапан 11 - в ліву порожнину гідроциліндра 23. З правої порожнини масло через гідророзподілювач 10 і трубопровід 18 зливається в гідробак. Витримка на жорсткому упорі стає можливою, коли торець циліндра 23 зустрічає при русі упорний гвинт. В цьому випадку тиск масла в системі підвищується і датчик 13 реле тиску 14 дає команду на включення соленоїда 15 з рідророзподілювачем 16 і швидке відведення головки. Промисловість випускає розділові гидропанелі типу Г53-1, призначені для оберігання від перевантаження гідросистем верстатів, що живляться двома насосами. Панелі мають різьбове і стикове виконання по приєднанню. Працюють на мінеральних маслах в'язкістю від 10 до 250 сСт при температурі від 10 до 50 ºС.

Гідропанель типу 34-12 призначена для управління поворотно-поступальним рухом робочих органів металоріжучих верстатів із забезпеченням: можливості регулювання паузи при реверсі з кожної сторони. Гідропанель забезпечує точність реверсу до 0,2 мм при зміні швидкості від 0,05 до 10 м/хв. і мінімальний автоматичний хід. Номінальний потік масла 20 л/хв, тиск 2,5 МПа, діапазон регулювання паузи 0-6 с.

Питання для самоперевірки:

1. Що називають гідроапаратом, їх класифікація і види?

2. Які існують клапани тиску, їх область застосування та принцип дії?

3. Як підключають клапани в систему?

4. Що називають дроселем, регулятором витрат, де вони використовуються?

5. Яку контрольно-вимірювальну та направляючу апаратуру застосовують в гідроприводах?

6. Який принцип дії манометрів різного типу?

7. Яке призначення витратомірів?

8. Як фільтрується рідина в гідроприводах, які фільтри використовуються?

9. Які бувають трубопроводи та способи їх з’єднання?

10. Яким чином виконується розрахунок трубопроводів?

11. Для чого і де застосовують гідропанелі та який принцип їх дії?

Модуль 3.6 Регулювання швидкості руху

робочих органів гідроприводів

1. Способи стабілізації швидкості руху.

2. Автоматичне регулювання швидкості руху робочого органу.

Література: [1], Розділ 3, Глава 1, [3], Глава 18.

Студент повинен знати способи стабілізації швидкості руху.

Студент повинен вміти регулювати швидкість руху робочих органів різними способами.