1.4.1 Расчёт и выбор гидролиний

Гидравлической линией называют устройство, предназначенное для прохождения рабочей жидкости от одного элемента к другому в процессе работы гидропривода.

Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу либо из бака, либо от распределителя, либо непосредственно от гидродвигателя.

Часть линии, по которой рабочая жидкость движется от насоса, гидроакумулятора или гидромагистрали к гидродвигателю, называется напорной.

Сливная линия предназначена для слива рабочей жидкости в бак. В системах с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости этот участок отсутствует.

Гидролиния, по которой отводятся утечки рабочей жидкости, называется дренажной.

Гидролиния управления предназначена для подвода жидкости к гидроаппаратам гидропривода для управления ими.

Конструктивно гидролинии представляют собой трубопроводы, рукава, каналы и соединения.

Трубопроводы - сборочные единицы, состоящие из металлических труб и присоединительной арматуры, например: труба с развальцованными концами, ниппелями и накидными гайками; труба с фланцами, приваренными к её концам, и т.д. Разветвление и подсоединение трубопроводов к гидроагрегатам осуществляется различного рода штуцерами, угольниками и другой присоединительной apматурой. Большая часть трубопроводов и присоединительной арматуры нормализована.

В гидроприводах применяют стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734-75, стальные прецизионные трубы по ГОСТ 9567-75, медные трубы по ГОСТ 617-90, алюминиевые трубы по ГОСТ 18475-82, латунные трубы по ГОСТ 494-90.

Радиусы изгиба не должны быть меньше тpex диаметров трубы, причём для напорных линий овальность трубопроводов после их гибки должна быть не более 10% (при dн < 20мм) и 8% (при dн 20мм); гофры в местах гиба не допускаются.

Соединения трубопроводов с развальцовкой выполняются по ОСТ 2 Г93-4-78, ОСТ 2 Г93-3-78; с шаровым ниппелем - но ОСТ 2 Г93-24-78; с врезающимся кольцом - по ОСТ 2 Г99-25-78.

Рукава применяют в гидроприводах для соединения гидроустройств, элементы которых имеют значительные относительные перемещения, по ГОСТ 6286-73.

Разборные соединения рукавов используются совместно со штуцерами по ОСТ 2 Г99-16-78; ОСТ 2 Г99-13-78, ОСТ 2 Г99-14-78, ОСТ 2 Г99-17-78 и ОСТ 2 Г91-37-78; угольниками по ОСТ 2 Г99-19-78, ОСТ 2 Г91-18-78, тройниками по ОСТ 2 Г99-21-78 и ОСТ 2 Г99-20-78, крестовинами по ОСТ 2 Г99-22-78.

При расчётах трубопроводов и рукавов определяют условные проходы и проверяют на прочность.

Под условным проходом (ГОСТ 16516-80) понимают внутренний диаметр канала, трубы или pyкава, округлённый до ближайшего значения из установленного ряда.

При выборе средней скорости потока рабочей жидкости в трубопроводах необходимо учитывать, что увеличение скорости потока приводит к увеличению гидравлического сопротивления, и, соответственно, потере мощности и уменьшению КПД гидропривода, а снижение - к увеличению диаметров трубопровода и, следовательно, к увеличению массы (металлоемкости) всего гидропривода. С целью уменьшения потерь давления трубопроводы рассчитываются на ламинарный режим движения жидкости (Re < 2300), Для открытых гидросистем рекомендуется принимать следующие скорости движения жидкости: во всасывающих трубопроводах - 1,0 - 1,5 м/с, сливных - 2 м/с; нагнетательных - 3 - 5 м/с. При давлениях свыше 10 МПа и малых длинах трубопроводов (меньше 10 м) скорость движения может быть повышена до 6 м/с.

Приняв скорость движения жидкости, определяют внуренний диаметр трубопровода из уравнения расхода

, (17)

где Q - максимальный расход жидкости;

- площадь сечения трубопровода.

Полученное значение диаметра округляется в сторону увеличения до ближайшего стандартного, при этом необходимо выбрать также материал трубопровода.

При выборе труб необходимо указывать и толщину стенок , которую затем необходимо проверить на прочность.

Прочность тонкостенных труб (под тонкостенными понимают трубы, у которых отношение наружного диамегра к толщине ее стенки удовлетворяет условию ), нагруженных внутренним статическим давлением, при котором можно пренебречь дополнительными напряжениями, возникающими вследствие овальности (эллиптичности) сечения трубы, может быть проверена на продольный разрыв по формуле

, (18)

где - допустимое напряжение разрыва материала трубы, которое обычно выбирается равным 30 - 35% величины временного сопротивления, Па;

Р - максимальное давление жидкости, Па (принимается в 2 раза больше рабочего);

и - наружный диаметр и толщина стенки трубы, см (наружный диаметр , где внутренний стандартный диаметр).

Для толстостенных труб ( ), у которых напряжение изменяется от максимального значения на внутренней стенке до минимального на наружной стенке, применяют формулу Ляме

. (19)

Если же при выборе труб не указана толщина их стенок, то ее определяют по формулам:

а) для тонкостенных труб с учетом отклонения в размерах диаметра и толщины стенки

, (20)

где т = 0,3 - отклонение по диаметру трубы в мм;

п = 0,9 - коэффициент, учитывающий отклонение по толщине стенки трубы.

б) для толстостенных труб минимальная толщина стенки равна

. (21)

Допустимое напряжение разрыва материала трубы [ ] определяют по формуле

, (22)

где - предел прочности материала трубы, Па;

- коэффициент безопасности (запаса прочности по пределу прочности).

Предел прочности для медных труб = 210 МПа, для труб из стали 20Х = 436 МПа, из стали 12Х18Н10Т = 549 МПа, для других материалов предел прочности приведен в справочной литературе. Для гнутых труб следует уменьшать на 25 % в связи с тем, что при гибке труб изменяется цилиндрическая форма сечения трубы.

Значение коэффициента безопасности фирма Parker (США) рекомендует - 2 - 8: для участков с плавноизменяющимся давлением - 2, для участков с ненапряженным режимом работы - 3, при пульсациях и пиках давления - 6.

По принятому стандартному диаметру трубопровода уточняется скорость движения рабочей жидкости на различных участках гндролинии

(23)

и устанавливается режим движения жидкости

, (24)

где - коэффициент кинематической вязкости, принимаемый из технической характеристики выбранной для гидропривода рабочей жидкости при температуре работы гидропривода .