2.3. Расчет гидросети

Гидросистемы гидроприводов можно классифицировать по давлению, способу регулирования и виду циркуляции.

По давлению различают гидроприводы низкого (до 1,6 МПа), среднего (1,6 6,3 МПа) и высокого (6,3 20 МПа) давлений. Первые применяются, главным образом, в автоматизированных системах управления рабочими органами, где нагрузки невелики, а колебания давления незначительны. Приводы среднего давления применяются наиболее часто, обеспечивая высокие жесткость и точность; их преимущество –возможностьиспользованиядешевыхпластинчатыхишестеренныхнасосов. Приводы высокого давления на базе поршневых насосов обеспечивают возможность получения большой выходной мощности при ограниченных размерах электродвигателей.

Наибольшее применение получили приводы с гидросистемой разомкнутой циркуляции, в которой масло из бака всасывается насосом и затем снова сливается в бак.

При проектировании гидропривода на основании технического задания анализируются различные варианты принципиальной гидросхемы. При этом решаются вопросы техники безопасности, в том числе при различных нарушениях в работе гидрооборудования (случайные падения давления, сгорание обмотки электромагнита, засорение малых отверстий); вводятся блокировки, исключающие возможность несовместимых движений, падения вертикально движущихся рабочих органов, включения движений при отсутствии смазки и т.п.; обеспечивается необходимый минимум регулировок.

Особое внимание уделяется сокращению энергетических потерь. Сложной технической проблемой является поддержание теплового режима гидросистемы, в которой имеются значительные потери энергии вследствие дросселирования масла. Поэтому насосные установки, представляющие собой совокупность насосных агрегатов и гидробака, как правило, комплектуются кондиционерами рабочей среды (фильтрами, маслоохладителями).

Для рассматриваемого гидропривода поступательного действия при рабочем ходе объемные расходы жидкости через патрубки поршневой и штоковой полости гидроцилиндра соответственно равны:

объемный КПД гидроцилиндра.

При обратном ходе поршня эти расходы составляют

Мощность, потребляемая гидроцилиндром при рабочем ходе, кВт

Для правильного подбора насосного агрегата необходимо определить потери давления в гидросети, обусловленные имеющимися гидравлическими сопротивлениями.

Известно, что режим течения жидкости по трубопроводу, а, следовательно, и величина потерь на трение зависят от его диаметра.

Определим внутренний диаметр трубопровода, считая его постоянным по всей длине гидросети

Где -скорость движения рабочей жидкости по трубопроводу, принимаем равной 5 м/с.

В гидроприводах применяют стальные бесшовные холодно деформированные трубы по ГОСТ 8734-75, медные трубы по ГОСТ 617-2006, алюминиевые трубы по ГОСТ18475-82, латунные трубы по ГОСТ 494-90 и рукава высокого давления по ГОСТ 6286-73. Для внутренних диаметров трубопровода (мм) установлен следующий ряд: 8; 11; 15; 20; 27; 36; 44; 52.

Выбираем d=0,015м и определяем уточненное значение скорости рабочей жидкости:

Ограничение скорости рабочей жидкости в трубопроводах гидросети (по рекомендациям не более 5м/с) обусловлено необходимостью обеспечения минимального уровня потерь давления жидкости при ее движении. Потери давления в гидроприводе складываются из потерь в аппаратах и трубопроводах. Потери давления в гидроаппаратах зависят от величины расхода жидкости. В технических характеристиках элементов гидроаппаратуры приводятся потери давления при наибольшем рекомендуемом (номинальном) расходе рабочей жидкости.

Различают два режима течения реальной жидкости: ламинарный, когда частицы жидкости движутся параллельно стенкам трубопровода, и турбулентный, когда движение частиц приобретает неупорядоченный характер.

Режим течения однозначно определяется величиной безразмерного числа РейнольдсаRe. Для каналов круглого сечения его значение подсчитывается по уравнению:

где –кинематический коэффициент вязкости, /с.

Ламинарный режим течения переходит в турбулентный при определенном, критическом значении 2320, для круглых гладких труб и 1600 –длярезиновыхрукавов.

Если Re<–течение ламинарное.

Потери давления (Па) на цилиндрическом прямом отрезке трубопровода, обусловленная сопротивлением трения жидкости, вычисляются при ламинарном режиме течения по известной формуле, полученной из уравнения Пуазейля:

где–коэффициент потерь при ламинарном течении, зависящимотRеиотносительнойшероховатостивнутреннейповерхноститрубопровода.

Для гидравлически гладкого трубопровода этот коэффициент вычисляется по полуэмпирической формул:

Потери давления в гидросети обусловлены также и различными местными сопротивлениями при течении жидкости через элементы гидроаппаратуры и арматуру.

Потери давления в местных сопротивлениях выражаются в долях скоростного давления и для всей гидросети подсчитываются по уравнению:

где–коэффициентсопротивлениядлярядапоследовательнорасположенныхместныхсопротивлений.

Его величина равна сумме соответствующих коэффициентов последовательно расположенных местных сопротивлений

= .

Применительно к рассматриваемойгидросети (рис. 1) коэффициент сопротивления определяется по уравнению

где соответственно выбранные по опытным данным коэффициенты сопротивления для дросселя, колена, золотника, фильтра и прямоугольного тройника.

Общие потери давления в гидросистеме складываются из потерь, обусловленных сопротивлением трения жидкости, и потерь давления в местных сопротивлениях: