Методические указания по гидравлическому расчету

магистралей привода

Задача расчета состоит в определении основных конструктивных параметров суммирующего гидроцилиндра, гидропривода пресса и расчете характеристик. Расчет производится по отдельным элементам цикла функционирования гидропривода.

Определение диаметра плунжера Д₃ гидроцилиндра необходимо произвести методом подбора по нелинейному уравнению энергетического баланса привода для режима прессования. При определении параметров второго участка гидропривода необходимо обеспечить энергетический баланс параллельного соединения. При определении высоты подъема бака необходимо обеспечить энергетический баланс последовательного соединения Б - В.

1. Определение диаметра D₁ суммирующего гидроцилиндра.

Значение диаметра D₁ определяется для условий режима быстрого подвода.

(1)

где G₁ – рабочее усилие на гидроцилиндре в режиме быстрого подвода;

p₁ – рабочее давление на гидроцилиндре в режиме быстрого подвода.

2. Определение производительности насоса:

(2)

где V₁ – скорость плунжера в режиме быстрого подвода;

h_о = 1 – объёмный КПД гидроцилиндра;

3. Расчет и выбор труб для гидролиний на участках(l₀,d₀; l₁,d₁ ; l₄,d₄ ).

Расчёт внутреннего диаметра участков d_р производится для режима быстрого подвода при расходе жидкости Q_i и допустимой скорости движения жидкости.

(3)

где Q_i – расход жидкости на рассматриваемом участке гидролинии;

V – допустимая средняя скорость жидкости.

Значения допустимых средних скоростей выбираются по табл. 1.

Таблица 1

Значения допустимых средних скоростей течения

жидкости в гидролиниях

Назначение гидролинии	V, м/с не более
Всасывающая	1,2
Сливная
Нагнетательная при давлениях, МПа
до 2,5
до 5,0
до10,0
свыше 15,0	8 - 10

С учетом величины давления жидкости в трубопроводе по полученным значениям d_рвыбираем трубы в соответствии с ГОСТ 8732-78 или ГОСТ 8734-75 по наружному диаметру и толщине стенки, чтобы внутренний диаметр d превышал расчетный не более чем на 0,3 мм. Рекомендуемые толщины стенок труб для всасывающих и сливных магистралей 0,4 - 1,0 мм, напорных – 1,0÷4,0 мм. Полагаем, что l₀= l₁ = l₄=l₃

Толщина стенки выбранной трубы проверяется по формуле:

, (4)

где -коэффициент запаса; - давление на данном участке трубы, принять:

для сливной гидролинии , для нагнетательной гидролинии принять давление p_н =1,4* p_max

d - значение внутреннего диаметра выбранной трубы,

[ ] - допускаемые напряжения материала трубы. Принять с учетом коэффициента запаса, для стальных труб [ ] = 50 МПа, для труб из цветных металлов [ ] = 25 МПа.

Если расчетное значение толщины меньше выбранного, то трубопровод выбран правильно.

4. Определение диаметра D₂ суммирующего гидроцилиндра.

Расчёт производится из условия обеспечение достаточного запаса прочности стенки гидроцилиндра между полостями А и С.

(5)

где – допускаемое напряжение по разрыву для материала корпуса гидроцилиндра; σ = 140 МПа для корпусов, изготовленных из стали 20;

p_max – максимальное допустимое давление в системе прессования.

5. Расчёт режима прессования.

При расчёте режима прессования определяется диаметр D₃, потери давления в напорной и сливной магистралях Δp₂ и давление в гидроцилиндре.

Расчёт производится на основании уравнения

(6)

где p – фактическое давление на выходе из насоса;

Δ p_ц – давление на гидроцилиндре в режиме прессования;

Δ p _н, Δ p _сл – потери давления в напорной и сливной гидромагистралях системы.

(7)

где G₂ – усилие прессования.

(8)

где: γ – удельный вес рабочей жидкости; γ = 8900 Н/м³.

λ ₁ – коэффициент потерь на трение;

SV₁ – суммарный коэффициент местных сопротивлений для1участка (приложение 5);

d ₁ – внутренний диаметр1 участка напорной гидролинии;

l ₁ – длина 1 участка напорной гидролинии между насосом и полостью А гидроцилиндра.

Для определения коэффициента трения λ в соответствии с известной методикой [1], необходимо предварительно определить режим движения жидкости по критерию Рейнольдса.

(9)

где Q – расход в гидролинии;

d – внутренний диаметр гидролинии;

ν – коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости, ν = (15 – 40)×10^-6 м²/с.

При ламинарном режиме движения жидкости (Re <2320) определяется из выражения:

(10)

При турбулентном режиме течения жидкости (Re ³ 2320):

(11)

Потери в сливной гидролинии Δp_сл на участке между полостью С гидроцилиндра и баком (3 и 4 участки) определяются из выражения:

(12)

где γ – удельный вес рабочей жидкости;

l_э – эквивалентная длина сливной гидролинии, учитывающая местные сопротивления, l_э = 6 м.;

l ₃, l ₄– длина соотвествующих участков гидролиний;

d₃ – внутренний диаметр гидролинии на участке между Р2 и полостью С; d₃ = d₄.

Представленные выражения (7) – (12), определяющие слагаемые уравнения (6), свидетельствуют, что фактическое давление на выходе насоса Р является нелинейной функцией искомого параметра. Определение D₃ путём точного решения алгебраического уравнения (6) при условии p = p_max и максимальной скорости движения невозможно. В связи с этим определение D₃ целесообразно производить одним из методов вычислительной математики при изменении его значений в диапазоне D₃>D₂. Точность расчета можно считать удовлетворительной при условии, что ⃒p - p_max⃒<100 Па

6. Определение длины гидромагистрали от насоса до полости В l₂.

Значение l₂ определяется из условия равенства потерь давления в параллельных ветвях. На участках между насосом и полостью А и насосом и полостью В.

(13)

где λ_1,2 – коэффициенты потерь на трение на соответствующих участках гидромагистралей;

d_1,2 – внутренние диаметры магистралей, предварительно полагаем, что d₁ = d₂;

SV₁,SV₂ – суммарные коэффициенты местных сопротивлений для 1 и 2 участков (приложение 5);

(14)

Значения λ₁ и λ₂ предварительно определяются по выражениям (9) – (11) при условии, что расход на участке длиной l₁ равен:

(15)

а на участке длиной l₂:

(16)

В случае, если l₂ имеет отрицательное значение, необходимо увеличить значение l₁ и произвести повторный расчёт, начиная с пункта 5, при этом длины l₀ = l₄=l₃ оставит равными первоначальному значению l₁.

В соответствии с пунктом 3 произвести выбор трубы для гидролинии на участке l₂,d₂, если после выбора трубы окажется, что d₂ ¹d₁ , произвести повторный расчет радела 6.

7. Расчет и выбор трубы для гидролинии на участке l₅,d₅

Расчет параметров участка производим для режима быстрого подвода исходя из условий неразрывности потока жидкости, поступающей в полость В гидроцилиндра.

Q₅ = Q_B – Q_C (17)

где: Q₅ – необходимый расход подпитки из бака через 5-й участок;

Q_B - расход необходимый для полости В в режиме быстрого подвода;

Q_С - расход поступающий из полости С в полость В в режиме быстрого подвода;

Приведенное уравнение справедливо при условии, что расход поступающий из полости С через l₄,d₄ в бак Б равен нулю.

Дата добавления: 2015-09-05