3. Гидравлический расчет системы привода

3.1 Гидравлический расчет трубопроводов.

Расчет трубопроводов состоит в определении их диаметров. Расчет производится по участкам: всасывающем (бак - насос), напорном (насос - гидроцилиндр), сливном (гидроцилиндр - фильтр - бак), выделенным в гидравлической схеме. Диаметры трубопроводов определяют, исходя из обеспечения допустимой скорости течения V_доп (м/с) жидкости, которые должны находится в следующих пределах [1]:

Всасывающие гидролинии 0.5-1.5,

Сливные гидролинии 1.4-2.0,

Напорные гидролинии 3-5.

С учетом допустимых скоростей и известному расходу определяют диаметры трубопроводов d (м):

; (3.1)

где Q - расход жидкости на данном участке трубопровода, м ³/с.

Для всасывающей гидролинии:

Для напорной гидролинии:

; (3.2)

где S_Э - эффективная площадь поршня в напорной полости гидроцилиндра, м²,

V_П - скорость движения поршня, м/с.

м ³/с

Для сливной гидролинии:

; (3.3)

где S_Эсл - эффективная площадь поршня в сливной полости гидроцилиндра, м²,

V_П - скорость движения поршня, м/с.

м ³/с

Определяем диаметры согласно (3.1):

м.

м.

м.

Полученные диаметры округляем до значения рекомендуемого по ГОСТ 6540-68

d_всас= 32 мм;

d_нап= 16 мм;

d_сл = 25 мм.

По полученным диаметрам определяем фактические скорости в гидролиниях.

Фактическая скорость при рабочей подаче во всасывающей гидролинии:

; (3.4)

м/с.

Фактическая скорость в напорной гидролинии:

; (3.5)

м/с.

Фактическая скорость в сливной гидролинии:

; (3.6)

м/с.

3.2 Определение потерь давления в гидросистеме.

Потери давления определяют на всасывающей, напорной и сливной гидролиниях. Величину потерь определяют по формуле:

; (3.7)

где P_тр - потери на трение по длине трубопровода;

P_м - потери в местных сопротивлениях, включая потери в гидроаппаратах.

Потери давления P_тр на трение по длине трубопровода вычисляют по формуле Дарси-Вейсбаха:

; (3.8)

где  - плотность жидкости, кг/м ³ ;

 - коэффициент гидравлического трения по длине;

l,d - длина и диаметр трубопровода, м;

V - средняя скорость течения жидкости, м/с.

Режим движения жидкости определяется по числу Рейнольдса:

; (3.9)

где V - фактическая скорость движения во всасывающем, напорном или сливном трубопроводах, м/с;

d - диаметр трубопровода, м/с;

 - кинематический коэффициент вязкости, м²/с.

; (3.10)

.

Т.к. число Рейнольдса больше 2320 то режим движения жидкости турбулентный.

; (3.11)

.

Т.к. число Рейнольдса больше 2320 то режим движения жидкости турбулентный.

; (3.12)

.

Т.к. число Рейнольдса больше 2320 то режим движения жидкости турбулентный.

Определим коэффициент гидравлического трения по длине, для ламинарного режима движения жидкости воспользуемся следующей зависимостью:

; (3.13)

.

.

.

Потери на трение определим как сумму потерь во всасывающем, напорном и сливном трубопроводах.

; (3.14)

; (3.15)

; (3.16)

; (3.17)

Па.

Па.

Па.

Па.

Местные гидравлические потери P_м (Па) определяют по формуле Вейсбаха:

; (3.18)

где  - коэффициент местного сопротивления;

V - средняя скорость в сечении за местным сопротивлением, м/с;

 - плотность жидкости, кг/м³.

К местным сопротивлениям применительно к заданному гидроприводу относятся: внезапное расширение потока (вход в цилиндр), внезапное сужение потока (выход из цилиндра), плавные повороты гидролинии, штуцерные присоединения трубопроводов, а также потери в гидроаппаратах: распределителе, дросселе, фильтре.

Определение суммарного коэффициента местных сопротивлений на всасывающей, напорной и сливной гидролиниях.

; (3.19)

.

; (3.20)

.

; (3.21)

.

Определяем местные гидравлические потери во всасывающей, напорной и сливной гидролиниях:

; (3.22)

; (3.23)

; (3.24)

Па.

Па.

Па.

Потери давления в гидроаппаратах можно найти из формулы:

; (3.25)

где P_ном - табличное значение потерь давления на сопротивлении при номинальной подаче;

Q_ф - фактический расход;

Q_ном - номинальная подача..

Потери в дросселе определим, используя формулу (3.25):

Па.

Потери в распределителе определим, используя формулу (3.25):

Па.

Па.

Потери в фильтре определим используя формулу (3.25):

Па.

Полученные значения потерь давления в местных сопротивлениях, в гидроаппаратах и на трение подставляем в формулу (3.7) и определяем суммарные потери давления в гидросистеме:

Па.

Суммарные потери давления не должны превышать 20% давления развиваемого насосом.

Определение допустимых потерь:

; (3.26)

Па.

.