Финкельштейн З.Л., Яхно О.М., Чебан В.Г. Курсовое проектирование по дисциплине Гидравлика и гидропривод

Подождите немного. Документ загружается.

распределителей. Чем выше концентрация загрязнений в жидкости,

тем больше силы трения плунжерных пар гидрооборудования.

Так как загрязнение жидкости во время работы происходит

непрерывно, для очистки необходимы постоянно действующие

очистители.

Различают три принципиальные схемы очистки рабочих

жидкостей:

− последовательная (рис.9.13, а, б, в);

− параллельная (рис.9.13, г, д);

− очистка вне системы (рис.9.13, е).

Рисунок 9.13 – Схемы очистки рабочей жидкости

В первом случае возможны три варианта:

а) фильтр стоит на всасывающем трубопроводе насоса. При

этом весь гидропривод работает на очищенной жидкости, а фильтр

находится под малым давлением. Так как фильтр значительно

а) в)

е) д)

б)

г)

увеличивает сопротивление всасывающей линии, может возникнуть

кавитация, поэтому применяют только фильтры грубой очистки;

б) фильтр стоит в напорной линии. При этом насос работает

на неочищенной жидкости. Сам фильтр должен быть рассчитан на

высокое давление, но дополнительно, для защиты его от

чрезмерного повышения давления, способного привести к его

разрушению, перед ним устанавливается предохранительный

клапан, который срабатывает при засорении фильтра;

в) фильтр стоит на сливном трубопроводе. При этом сам

фильтр работает под малым давлением, а перепад давления на нем

допускается значительный. Однако в данном случае

непосредственная очистка жидкости в гидроприводе отсутствует.

При параллельной схеме фильтруется только часть жидкости.

При этом фильтр располагают либо после дросселя, либо на сливе

предохранительного клапана.

Очистка жидкости вне системы предусматривает наличие

самостоятельного очистителя, состоящего из дополнительного

насоса и фильтра.

Выбор типа нормализованной гидроаппаратуры производится

последовательно согласно нумерации, принятой на гидравлической

схеме гидропривода.

При этом, пользуясь основными справочными материалами,

приведенными в приложениях 15-18, для каждого участка

магистрали выбирается тип гидроаппаратуры в зависимости от ее

назначения, требуемого давления и расхода жидкости. В том случае,

когда требуемый расход жидкости превышает номинальный расход

данного гидроаппарата с наибольшим условным проходом,

необходимо применять параллельную работу двух гидроаппаратов.

В курсовом и дипломном проектах необходимо привести

техническую характеристику всех выбранных гидроаппаратов.

Гидробак предназначен для питания гидропривода рабочей

жидкостью. Его размеры должны быть такими, чтобы жидкость,

циркулирующая в гидроприводе, успевала отстояться и отдать

избыток тепла в окружающую среду. Для этого объем бака

рассчитывается исходя из двух- трехминутной подачи насоса и

округляется до ближайшей стандартной величины.

Стандартные значения емкости гидробака: 25, 40, 63, 100,

125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000 л.

Бак выполняют сварным со съемной верхней крышкой, в

которой имеется отверстие с пробкой и сетчатым съемным

фильтром для заливки жидкости. В баке (рис.9.14) установлена

перегородка 3, отделяющая линию слива от всасывающей линии и

предназначенная для успокоения жидкости и улучшения условий ее

отстоя от механических частиц. Приемный фильтр, установленный

на конце всасывающего патрубка 2, необходимо располагать на

высоте не менее 2/3 от высоты залитой жидкости. Минимально

допустимое расстояние между днищем резервуара и нижним срезом

сливной трубы 1: 4

тр

В баках устанавливают фильтры и теплообменные аппараты, а

также устройство для контроля уровня жидкости, которое

выполнено в виде смотрового стекла или поплавка. Для смены

рабочей жидкости и слива отстоя бак снабжается спускным

отверстием с пробкой.

Рисунок 9.14 – Схема гидробака

Если уровень жидкости в баке в процессе работы

гидропривода колеблется в значительных пределах, то на верхней

крышке устанавливают обратные клапаны для пропуска воздуха.

Часто вместо обратных клапанов устанавливают пробку с

отверстием для прохода воздуха (сапун) (рис.9.15,б),

представляющий собой пустотелый болт большого диаметра,

полость которого набита проволокой (путанкой), смоченной маслом.

Рисунок 9.15 – Устройства для компенсации давления

Устройство для компенсации давления в герметичных

системах (рис.9.15, а) применяется для емкостей с небольшими

б) а)

масляными ваннами. Он представляет собой эластичную емкость 1 в

виде сильфона.

Пример расчета

5. Выбор нормализованной гидроаппаратуры и емкости гидробака

Выбор гидроаппаратуры производим в зависимости от ее назначения,

требуемого давления и расхода рабочей жидкости.

В качестве фильтра 2 (см. рис. 4.1) принимаем фильтр тонкой очистки

типа

200

2520

−

ФП (см. приложение 18), у которого:

Тонкость фильтрации − 25 мкм.

Номинальная пропускная способность − 63 л/мин.

Номинальное давление − 20 МПа.

Номинальный перепад давления − 0,63 МПа.

В качестве гидрораспределителя 3 (см. рис. 4.1) принимаем

трехпозиционный золотник типа 20 МН (см. приложение 15), у которого:

Номинальный расход − 63 л/мин.

Номинальное давление − 32 МПа.

Потеря давления − 0,4 МПа.

Утечки − 0,005 л/с.

В качестве дросселя 5 (см. рис. 4.1) принимаем дроссель регулируемый

типа Г 77-24 (см. приложение 16), у которого:

Номинальный расход − 72 л/мин.

Номинальное давление − 20 МПа.

Потеря давления при открытом дросселе − 0,02 МПа.

В качестве предохранительного клапана 6 (см. рис. 4.1) принимаем

клапан предохранительный непрямого действия типа М-КП 20-

100

(см. приложение 17), у которого:

Поток рабочей жидкости − 100 л/мин.

Давление настройки ном/max/min − 10/12,5/0,3 МПа.

Потеря давления − 0,5 МПа.

Полезную емкость бака рассчитываем исходя из 3-х минутной

производительности насоса и округляем до ближайшего стандартного значения.

6,2012,6733' =⋅=⋅=

нб

QV л.

Принимаем стандартное значение емкости бака V

= 200 л.

10 Расчет гидравлической сети

10.1 Определение диаметров участков магистрального

трубопровода и потери давления в нем

Совокупность трубопроводов (гидролиний) образуют

гидравлическую сеть. Гидролинии предназначены для прохождения

рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В общем случае

гидросеть состоит из всасывающей, напорной и сливной гидролиний.

Кроме основных гидролиний, в гидроприводе часто используются

гидролинии управления и дренажные.

Всасывающая гидролиния служит для подведения рабочей

жидкости к насосу из бака.

Часть гидролинии, по которой рабочая жидкость движется от

насоса, гидроаккумулятора или гидромагистрали к гидродвигателю

называется напорной.

Сливная гидролиния предназначена для слива рабочей

жидкости из гидродвигателя в бак. В системах с замкнутой

циркуляцией рабочей жидкости этот участок линии отсутствует.

Гидролиния, по которой отводятся утечки рабочей жидкости,

называется дренажной.

Гидролиния управления предназначена для подвода жидкости к

гидроаппаратам гидропривода.

Гидравлический расчет магистрального трубопровода состоит

из определения диаметров участков трубопровода, расчета трубы на

прочность и определения потери давления в нем. Расчет

производится по отдельным участкам I, II, III, IV и т.д., выделяемым

на гидравлической схеме. Участком считают часть гидролинии,

расположенной между разветвлениями, имеющей постоянный

диаметр трубопровода и по всей длине которой проходит один и тот

же расход. На этом участке могут быть расположены как

гидроаппараты, так и различные местные сопротивления (повороты,

тройники и т.д.). Наиболее часто встречающиеся в гидравлической

сети местные сопротивления и значения коэффициентов этих

сопротивлений приведены в приложении 11.

В работе необходимо предварительно разбить магистральный

трубопровод на участки. Длины каждого участка выбираются

самостоятельно, согласно принятой гидросхемы. Суммарная

протяженность всех участков должна соответствовать заданию.

Для расчета диаметров участков трубопровода необходимо

предварительно задаться средней скоростью течения жидкости на

каждом участке магистрального трубопровода.

Рекомендуются следующие значения скоростей течения

рабочей жидкости: для всасывающей гидролинии 0,5÷1,5 м/с, для

напорной гидролинии 3÷6 м/с, для сливной гидролинии 1,4÷2,2 м/с.

По известному расходу и принятой средней скорости

определяют расчетный внутренний диаметр участка трубопровода:

iср

⋅

′

, м (10.1)

где Q

– максимальный расход жидкости, проходящий через

данный участок трубопровода, м

/с;

ср.i

– средняя скорость для данного участка трубопровода,

принятая с учетом вышеприведенных рекомендаций, м/с.

Минимально необходимую толщину стенки трубы

определяют по расчетному диаметру напорной гидролинии и

расчетному избыточному давлению в ней:

доп

ndр

⋅

′

⋅

, м (10.2)

где р

= 1,2·р

− расчетное избыточное давление в напорной

гидролинии;

n = 3 – коэффициент запаса прочности;

доп

= 0,4·σ

− допустимое напряжение разрыву материала

стенки трубы;

где σ

– временное сопротивление разрыву материала стенки трубы

(см. примечание к приложению 8).

При работе в тяжелых условиях (например, в горных машинах

или в металлургическом оборудовании) минимально необходимую

толщину стенки трубы увеличивают на 1÷2 мм.

Полученное значение δ округляют до ближайшего большего

стандартного значения (см. примечание к приложению 8).

Расчетный наружный диаметр участка трубопровода:

⋅

′

2dd

, м (10.3)

Из приложения 8 по расчетному наружному диаметру

выбирают ближайший стандартный диаметр участка трубопровода:

наружный диаметр, d

н.i

толщина стенки, δ

внутренний диаметр, d

= (d

н.i

− 2·δ)

(При необходимости использования гибких рукавов высокого

давления, их выбор производится с учетом расчетного внутреннего

диаметра по приложению 9).

Расчет потерь давления в магистральном трубопроводе

необходим для определения КПД гидропривода. В правильно

спроектированном гидроприводе потери давления не должны

превышать 6 % от давления, на котором работает гидронасос.

Действительная скорость течения рабочей жидкости:

⋅

, м/с (10.4)

Число Рейнольдса:

⋅

= (10.5)

Коэффициент Дарси в зависимости от числа Рейнольдса

определяют по следующим формулам:

при Re<2320

=λ (10.6)

при Re>2320

25,0

11,0













+⋅=

dRe

∆

λ (10.7)

где ∆ − эквивалентная шероховатость труб (принимается из

приложения 10).

Потеря давления на участке трубопровода состоит из потерь

на трение по длине трубопровода и потерь на преодоление местных

сопротивлений:

)(

⋅

⋅++++

⋅

⋅⋅=

ξξξ

λ∆ K

, Па (10.8)

где

l − длина данного участка трубопровода, м;

– коэффициент местного сопротивления, расположенного на

данном участке трубопровода (см. приложение 11).

Потеря давления в магистральном трубопроводе:

∑

∆∆

, Па (10.9)

где n − количество участков магистрального трубопровода,

включенных последовательно (если в гидросхеме имеется

параллельное соединение участков трубопровода, то при расчете

необходимо учесть потерю давления только для одной из ветвей).

Результаты гидравлического расчета участков магистрального

трубопровода сводим в таблицу 10.1.

Таблица 10.1 − Результаты гидравлического расчета

участков магистрального трубопровода

Участки

Длина участка,

Расход

жидкости,

/с

Расчетный

внутренний

диаметр трубы,

мм

Стандартный

внутренний

диаметр трубы,

мм

Скорость

течения

жидкости,

м/с

Потеря

давления

на участке,

Па

III

Фактические потери давления в гидроаппаратах (золотниках,

клапанах, фильтрах и т.д.) определяются по формуле:













⋅=

iном

iф

iномiф

рр ∆∆ , Па (10.10)