Гидравлический расчет и расчет на прочность трубопроводов
Для изготовления жестких трубопроводов в гидроприводах станков в основном применяют трубы по ГОСТ 8734-75 из стали 20 или медные трубы по ГОСТ 11383-75.
Стальные трубы применяют при всех давлениях и расходах. Их изготавливают бесшовными холоднотянутыми и холоднокатаными (при d<30 мм). При ограничении массы применяют тонкостенные бесшовные трубы из стали 10 и 20.
Медные трубы применяют при p<16 МПа и d≤16 мм. По сравнению со стальными медные трубы тяжелее, дороже и менее прочные. Достоинство медных труб - их гибкость, что обеспечивает монтаж сложных по конфигурации гидросхем.
С целью уменьшения потерь давления в трубопроводах диаметры их подбирают, так, чтобы по возможности обеспечить ламинарный режим движения жидкости (Re<2300). Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле:
; (6.1)
где Q – расход жидкости;
vТ – скорость в трубопроводе:
во всасывающем трубопроводе vТ≤1.6 м/с;
в сливном трубопроводе vТ=2 м/с;
в напорном трубопроводе vТ=3.2 м/с.
Всасывающая гидролиния от бака до насоса:
м;
Полученное значение диаметра трубопровода округляем до стандартного значения:
dвсас=10 мм.
Сливная гидролиния:
м;
Полученное значение диаметра трубопровода округляем до стандартного значения:
dслив=8 мм.
Напорная гидролиния:
м;
Полученное значение диаметра трубопровода округляем до стандартного значения:
|
|
|
dнап=8 мм.
Толщину стенки трубопровода определим по формуле для тонкостенных труб (при dн/δ<16) с учетом отклонения в размерах диаметра ∆d и толщины стенки Кσ:
; (6.2)
где рmax – максимально возможное давление в трубопроводе;
dн – наружный диаметр трубопровода;
[σр] – допустимое напряжение разрыва материала трубы (30…50% временного сопротивления материала), [σр]=0.5·250=125 Мпа,
σв= 200…250 МПа – временное сопротивление для цветных материалов.
Отклонение диаметра трубы принимают ∆d = 0,3 мм, а коэффициент kσ = 0,9 (по ГОСТ 8734-75)
Учитывая возможность внешних механических повреждений, толщину стенки не следует назначать менее 1,0 мм для цветных металлов и 0.5 мм для сталей.
Всасывающая гидролиния:
мм;
Учитывая возможность внешних механических повреждений:
δ=1 мм.
Сливная гидролиния:
мм;
Выбираем δ=1 мм.
Напорная гидролиния:
мм;
Выбираем δ=1 мм.
Материал трубы Сталь 20
Различают три вида потерь давления в гидроприводе: потери давления на трение жидкости в трубопроводе, потери давления на местных сопротивлениях и потери давления в гидроаппаратуре.
|
|
|
Потери давления на трение жидкости в трубопроводе определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
, (6.3)
где λ – коэффициент гидравлического трения,
l – длина рассматриваемого участка трубопровода,
d – внутренний диаметр трубопровода,
ρ – плотность жидкости, ρ=850 кг\м3 ;
vт – средняя скорость движения жидкости в трубопроводе:
(6.4)
На величину коэффициента λ оказывает влияние режим течения жидкости. Различают два режима: ламинарный и турбулентный. Режим течения определяется безразмерным числом Рейнольдса Re. Для трубопроводов круглого сечения:
(6.5)
где υ – кинематическая вязкость жидкости при рабочей температуре. υ=30 мм2/с
Ламинарный режим течения переходит в турбулентный при определенном, критическом значении Reкр=2100…2300 для круглых гладких труб и Re=1600 для резиновых рукавов.
Если режим течения ламинарный, то коэффициент гидравлического трения определяется по формуле:
|
|
|
λ=64/Re; (6.6)
если режим турбулентный, то
λ=0.3164/Re0.25; (6.7)
Определим потери на трение по длине
Всасывающая гидролиния
м/с
Т.к. Re=423 < 2300, то коэффициент гидравлического трения определяется по формуле:
λ=64/423=0,15
Напорная гидролиния
м/с
λ=64/531=0,12
Сливная гидролиния
м/с
λ=64/531=0,12
Определяем потери давления на трение по длине по формуле:
, (6.8)
Всасывающая гидролиния: l=0,5 м; v=1,27 м/c; d=10 мм; λ=0,15
МПа,
Напорная гидролиния: l=3 м; v=1,99 м/c; d=8 мм; λ=0,12
МПа,
Сливная гидролиния: l=1,5 м; v=1,169 м/c; d=16 мм; λ=0,103
МПа.
Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха:
; (6.9)
где ξ – коэффициент местного сопротивления.
Средние значения местных сопротивлений приведены в справочной литературе [2], стр. 448.
На схеме есть:
переходники, штуцеры ξ=0,10,
плавные повороты труб под углом 90º ξ=0,12,
обратные клапаны ξ=2,
|
|
|
соединительные угольники ξ=1,5.
для всасывающей гидролинии получим:
ΔPм =0,1·1.272/2 ·850= 68,5∙10-6 МПа
для напорной гидролинии
ΔPм=(0,12·6+0,1∙7)·1,992/2·850=2389∙10-6 МПа.
для сливной гидролинии
ΔPм=(5∙0,1+3·0,12)·1,992/2·850=1447∙10-6 МПа.
Общие потери давления на местных сопротивлениях.
ΔPм=68,5+2389+1447=3904,5 Па = 3904,5∙10-6 МПа.
Потери давления в гидроаппаратуре определяются по расчетному расходу Q и параметрам, приведенным в их технических характеристиках
, (6.10)
где ΔPmax – потери давления на аппарате при максимальном расходе Qmax;
Q – расчетный расход, Q = 6 л/мин
n – показатель степени, при ламинарном режиме течения n=1.0, при
турбулентном режиме n=2.
Рассчитываем потери давления для фильтра:
МПа.
Рассчитываем потери давления для распределителей Р1 и Р2:
МПа.
Рассчитываем потери давления для распределителя Р3:
МПа.
Рассчитываем потери давления для распределителей Р4 и Р5:
МПа.
Рассчитываем потери давления для дросселей:
МПа.
Рассчитываем потери давления для гидроклапана давления КДО:
МПа.
Суммируем потери давления в гидроаппаратуре
ΣΔPа=0,024+0,048+0,06+0,016+0,024+0,045 = 0,217 МПа.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 746; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!