Практическое занятие № 10 Расчет и подбор трубопроводов, определение гидравлических потерь и мощности гидропривода Гидравлический расчет трубопроводов и рвд. Расчет диаметров трубопроводов и рвд

Основа расчета трубопроводов в различных линиях гидропривода состоит в определении диаметров трубопроводов, потерь давления, возникающих при движении масла и их проверки на прочность. Расчет производится по участкам, на которые разбивают гидравлическую схему, при этом под участком понимают часть гидролинии между разветвлениями, пропускающей одинаковый расход и имеющей одинаковый диаметр. Участок может быть в виде прямого трубопровода или на нем могут быть расположены различные местные сопротивления (тройники, крестовины, штуцера и т. д.) и гидроаппаратура.

В напорных и сливных линиях систем гидравлического привода в основном используются стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734–75. Технические характеристики данных труб приведены в приложении 5.

Медные, латунные и алюминиевые трубы применяются в системах низкого давления (до 2,5 МПа). Их в основном используют в линиях дренажа, подключения манометров, управления и т. д. Технические характеристики медных труб по ГОСТ 617–72 приведены в приложении 6.

Резинометаллические рукава высокого давления (РВД) по ГОСТ 6286–73 применяются в местах системы гидропривода, перемещающихся друг относительно друга. Например, при соединении трактора с навесной машиной. Технические характеристики приведены в приложении 7.

Внутренний диаметр трубопровода гидролинии или резинометаллического рукава высокого давления (РВД) определяется по формуле:

, (10.1)

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

υ — средняя скорость жидкости, см/с.

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

Можно рекомендовать следующие значения средней скорости:

– всасывающая линия: = 0,5…1,5 м/с;

– сливная линия: = 1,4…2,25 м/с;

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

при давлении > 6 МПа = 5…6 м/с;

– линия управления = 5…6 м/с.

Определив внутренний диаметр линии по пропускной способности, следует определить толщину стенки трубопровода. Минимальную толщину стенки трубопровода определяем по формуле:

, (10.2)

где — максимальное давление в линии, МПа. В нагнетательной лини оно определяется настройкой предохранительного клапана насоса;

—внутренний диаметр трубопровода, мм;

—допустимое напряжение разрыва материала трубопровода. Для труб из стали 20, 35, 40 можно принять = 400…500 МПа, а для медных труб= 200…280 МПа.

Полученное значение округляют в большую сторону предложенных величин в ряду, приложения 5, 6, 7.

Наружный расчетный диаметр трубопровода определяется по формуле:

, (10.3)

где — толщина стенки трубопровода по ГОСТ.

По найденному подбираем стандартный наружный диаметр (больший для соответствующих линий) и материал трубопровода.

Определяем действительный внутренний диаметр в соответствующей линии по формуле:

. (10.4)

Для РВД по подбираем больший внутренний диаметрпо приложению 7. При подборе РВД следует учитывать максимальное давление, развиваемое в линии.

Подобрав или определив внутренний диаметр по ГОСТ уточняем действительную скорость в соответствующей линии и проверяем на допустимую по уравнению неразрывности:

, (10.5)

где — площадь поперечного сечения трубопровода, выбранного по ГОСТ.

Расчет гидравлических потерь

Потери давления в гидролинии слагаются из потерь на гидравлическое трение , потерь на местное сопротивлениеи потери в гидроаппаратуренаходящихся в данной линии.

Потери давления на трение в гидролиниях определяем по формуле:

, (10.6)

где — потери давления, Па;

d — диаметр трубопровода, м;

ρ — плотность рабочей жидкости, кг/м;

λ — коэффициент гидравлического трения;

l – длина соответствующего участка гидролинии, м;

υ — средняя скорость движения рабочей жидкости, м/с.

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

, (10.7)

где υ — средняя скорость рабочей жидкости, см/с;

d — внутренний диаметр трубопровода, см;

v — кинетический коэффициент вязкости рабочей жидкости, см²/с, приложение 2.

При ламинарном режиме движения (< 2300) коэффициент гидравлического трения следует определять по формуле, для резиновых рукавов РВД.

При турбулентном режиме движения жидкости (2300< Re <8000) можно рекомендовать формулу Блазиуса:

. (10.8)

При Re > 8000 для жидкостей с высокой вязкостью коэффициент гидравлического трения λ не зависит от Re и его можно принять в практических расчетах для стальных трубопроводов и РВД λ = 0,02.

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

, (10.9)

где — потери давления, Па;

ρ — плотность рабочей жидкости, кг/м;

ξ — коэффициент местных сопротивлений;

υ — скорость жидкости за местным сопротивлением, м/с.

Значения коэффициентов местных сопротивлений представлены в приложении 8.

Потери давления в гидроаппаратуре принимаем по техническим характеристикам.