4. Определение диаметров гидролиний

В проектируемом насосном гидроприводе необходимо определить диаметры трех гидролиний:

всасывания (от гидробака до насоса)- ,

напорной (от насоса до гидродвигателя)- ,

сливной (от гидродвигателя до гидробака)- .

Диаметры гидролиний определяются по формуле [м]:

; (12)

В которую подставляются соответствующие расходы и скорости потока жидкости.

Расход в линии всасывания - , [м³/с]

; (13)

где - рабочий объем насоса, [м³/об]; - частота вращения вала насоса, об/с.

Расход в напорной линии - равен номинальной подаче насоса по технической характеристике, или (14)

где - объемный к.п.д. насоса из технической характеристики.

Расход в сливной гидролинии определён в выше (11).

Скорости потоков жидкости в различных гидролиниях выбираются в следующих пределах и по таблице 4.

Таблица 4.

Рекомендуемые средние скорости потока жидкости в трубопроводах
Вид трубопровода	Скорость, м/с
Нагнетательные трубопроводы	3 – 5
Сливные трубопроводы	2 – 3
Всасывающие трубопроводы	0,5 – 1,5

Допустимые скорости в нагнетательных линиях зависят от величины рабочего давления. При большем давлении допускаются большие скорости (таблица 5)

Таблица 5.

Ряд зависимости от
, МПа	2,5	6,3	10	12,5	16	20	25	32
, м/с	2,5	3	4	4,5	5	5,7	6,3	7

Вычисленные значения должны быть округленны до ближайших значений стандартных условных проходов по ГОСТ 16516-70 в миллиметрах – 4; 6.3; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100.

Диаметр гидролинии к предохранительному клапану и слива из него принимается равным .

5. Определение давления насоса

Согласно ГОСТ 17389-72 давление насоса [Мпа] определяется по выражению

, (15)

где и - абсолютное давление и скорость потока жидкости в напорном канале насоса; [Па], [м/с];

и - абсолютное давление и скорость потока жидкости в канале всасывания насоса; [Па], [м/с];

и - высоты центров сечения напорного и всасывающего каналов насоса [м]. Для большинства насосов станочных гидроприводов разностью этих высот можно пренебречь;

- коэффициент Кориолиса.

- плотность рабочей жидкости, [кг/м³];

- ускорение силы тяжести, [м/c²].

Скорости и должны быть подсчитаны через соответствующие расходы и и принятые стандартные значения и ;

. (16)

Для определения давлений и необходимо выполнить гидравлические расчеты напорной гидролинии и линии всасывания.

Эти расчеты начинают с вычерчивания монтажной схемы проектируемого гидропривода, на которой проставляются все размеры трубопроводов и определяются все местные гидравлические сопротивления.

(17)

где и - общие потери давления при прохождении соответствующих расходов и по напорной и по сливной гидролиниям, [Па];

- коэффициент соотношения площадей гидроцилиндра;

- высота подъема жидкости в напорной гидролинии, [м].

При расчете общих потерь давления в гидролиниях потери в гидрораспределителе и в фильтре определяются из технических характеристик этих аппаратов с учетом формулы (10).

, (18)

где - внешнее давление в гидробаке, [Па]. В гидроприводах с разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости чаще всего внешнее давление равно атмосферному.

- высота всасывания, [м];

- коэффициент Кориолиса, зависящий от режима течения жидкости: при турбулентном режиме - , при ламинарном режиме -

коэффициент Дарси (коэффициент сопротивления по длине) – безразмерная величина, учитывающая влияние режима движения жидкости, средней скорости, размеров потока, вязкости жидкости, шероховатости стенок русла и т.д. на величину потерь напора по длине потока.

При ламинарном режиме

, (19)

где – критерий Рейнольса – величина характеризующая режим движения жидкости

, (20)

где - кинематическая вязкость жидкости, [м²/с].

При турбулентном режиме коэффициент Дарси определяется по различным формулам, в зависимости от соотношения относительной шероховатости - и критерия Рейнольдса.

(21)

средняя высота неровностей на внутренних поверхностях трубопроводов, определяемая по таблице 6; - диаметр трубы, [мм].

Таблица 6.

Тип трубопровода
Стальные бесшовные (б/у)	0,04 – 0,08
Стальные бесшовные, новые	0,01 – 0,05
Чугунные и стальные с коррозией	0,2 – 0,5
Рукава резиновые и шланги	0,03
Стеклянные	0,002 – 0,01

Для гидравлически гладких труб коэффициент Дарси можно найти по формуле Блазиуса.

; (22)

Для гидравлически шероховатых труб – по формуле Шифрисона.

. (23)

В таблице 7 приведены граничные значения Re, до которых трубы являются гидравлически гладкими:

Таблица 7.

	0,01	0,005	0,002	0,001	0,0005
103	5,1	11,5	32,7	72,3	160

Далее в формуле (18):

и - соответственно длинна и диаметр гидролинии всасывания, [м];

- сумма коэффициентов всех местных гидравлических сопротивлений во всасывающей линии.

Вычисляя по формуле (18), необходимо проверить выбранный насос и линию всасывания на кавитацию. Если окажется, что МПа, то необходимо принять меры для уменьшения сопротивления всасывающей гидролинии.

После этого окончательного определяется давление насоса, по которому уточняются значения объемного к.п.д. и подачи.

Полученные величины позволяют подсчитать полезную мощность насоса [КВт]:

. (24)

где - в МПа и - в м³/с.

Мощность насоса, по которой выбирается приводной электродвигатель, определяется по формуле

, (25)

где - к.п.д. насоса из технической характеристики.

Вычисленные значения давлений в гидролиниях системы позволяют выбрать тип трубы или шланга для гидролиний. Необходимая толщина стенки трубы [м] определяется по формуле

, (26)

где условное расчетное давление в трубе, [Па]; ;

наибольшее рабочее давление в трубе;

– принятый диаметр гидролинии, м;

допускаемое напряжение в стенке трубы, [Па]; ;

предел прочности материала трубы.

Давление в сливной магистрали определяется по выражению

. (27)