4. Расчет гидролиний
Расчетный диаметр гидролиний определяется по формуле
,
где Q - расход жидкости на рассматриваемом участке, м/с; nд - допускаемая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе: для всасывающего трубопровода nд=0,5...1,5 м/с; для сливного nд=1,5..,2,5 м/с; для напорного при PH³10 МПа и ℓ<10 м – nд=5...6 м/с.
Для всасывающего
трубопровода
,
Для сливного
трубопровода
,
Для напорного
трубопровода
.
Расчетное значение диаметра (в мм) округляется до ближайшего по ГОСТ 8732 или ГОСТ 8734. Эти значения диаметров выбираются при номинальных давлениях от 10 до 20 МПа:
По принятому диаметру определяется действительная скорость движения жидкости в напорном, сливном и всасывающем трубопроводах:
,
=0,681
м/с,
=1,823
м/с,
=3.92
м/с.
Расчет гидравлических потерь в напорной гидролинии производится с учетом потерь давления по длине трубопровода DРТ, потерь давления в местных сопротивлениях трубопровода DРМ и потерь давления в гидроаппаратах DРГА.
Потери давления по длине трубопровода определяются по формуле
,
,
где r - плотность рабочей жидкости; l - коэффициент гидравлического трения ; l - длина гидролинии; n - скорость движения жидкости; d – диаметр напорной гидролинии.
Для вычисления коэффициента гидравлического трения первоначально необходимо определить режим движения жидкости, для чего определяется значение числа Рейнольдса по формуле
,
где u – кинематическая вязкость рабочей жидкости.
,
Если Re<2300 ,то режим движения жидкости ламинарный, а в случае Re>2300 - турбулентный.
При ламинарном движении жидкости коэффициент гидравлического трения с учетом теплообмена с окружающей средой через стенки трубопровода определяется по формуле
,
λ=0,0382.
Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле
где x - коэффициент местного сопротивления.
В качестве местных сопротивлений учитываются: входы в гидрораспределитель, гидрозамок и гидроцилиндр (x1=x2=x3=0,8...0,9); место присоединения гидролинии предохранительного гидроклапана к напорной гидролинии (x1=0,2) и два закругленных колена (x5=x6=0,15).
Действительные потери давления в гидрораспределителе и гидрозамке определяются по формулам:
где DPPH и DPЗH номинальные потери давления в гидрораспределителе и гидрозамке в соответствии с их техническими характеристиками; QPH и QЗH - номинальные расходы рабочей жидкости через гидрораспределитель и гидрозамок в соответствии с их техническими характеристиками; Q1 - подача гидронасоса рассчитанная.
Суммарные потери давления в гидроаппаратах
Суммарные потери давления в напорном трубопроводе определяются по формуле
,
Суммарные потери давления не превышают 5..6% номинального давления.
При этом
14,9<16 МПа
где Р2 - давление у гидроцилиндра, рассчитанное ранее.
X=0.5*100/16=3.125%
5. Тепловой расчет гидропривода
Энергия, затраченная на преодоление различных сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, что вызывает нагрев рабочей жидкости и нежелательное снижение ее вязкости. Приближенно считается, что полученная с рабочей жидкостью теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхность бака.
Тепловой поток через стенки бака эквивалентен потерянной мощности DN
,
где N1 - мощность гидронасоса; N2П - полезная мощность на штоке гидроцилиндра.
Мощность гидронасоса
где Q1 - подача гидронасоса, определенная по формуле (3.7); Р1 - давление гидронасоса, рассчитанное по формуле (3.21); h1 - полный КПД гидронасоса в соответствии с его технической характеристикой.
Полезная мощность определяется по формуле
где F2 - усилие на штоке в соответствии с заданием; n2 - действительная скорость движения штока.
Действительная скорость движения n2 определяется по формуле
где DQP - утечки рабочей жидкости в гидрораспределителе, принимаемые в соответствии с его технической характеристикой.
Утечки жидкости в предохранительном гидроклапане не учитываем из-за их малости.
Потребная площадь поверхности охлаждения
где k0 - коэффициент теплопередачи, который при отсутствии обдува не превышает 15 Вт/м2, tЖ=60…70 0С, tВ -температура воздуха.
.