Материал: Механика жидкостей и газов. методические указания к выполнению практических работ для студентов. Попова О.И., Попова М.И

Потери давления суммируют в магистрали каждого гидродвигателя отдельно. Для этого необходимо разделить магистрали на отдельные участки, в которых одинаковы диаметры и скорости потока жидкости. Потери давления на каждом участке гидросистемы рассчитывают отдельно.

Например, если гидропривод включает два параллельно работающих гидродвигателя (гидроцилиндр и гидромотор) (рис. 4), тогда суммарные потери давления на трение для

трение соответственно в первой, второй ... пятой гидролинии. Потери давления на трение по длине гидролинии, кПа:

где λ - коэффициент гидравлического трения; l и d – длина и диаметр участка трубы, м; ρ – плотность жидкости, кг/м3; v – средняя скорость движения жидкости, м/с.

Коэффициент сопротивления трения для ламинарного режима (Re 2320) 64/Re. Однако при практических расчетах гидролиний, значение λ следует принимать немного большим и рассчитывать по формуле:

Для чисел Рейнольдса в пределах 2320 Re 80000 (область гидравлически гладких труб) коэффициент

Рис. 4. Параллельное соединение приводов поступательного и вращательного движения (I –

гидроцилиндр, 1,2,3,4,5 – гидролинии, II – гидромотор, Р – распределитель, Ф – фильтр, Н – насос)

Потери давления на трение в каждой гидролинии определяются для различных температур в рабочем диапазоне с интервалом 20 °С при работе на зимнем и летнем маслах. Результаты расчета потерь давления каждой гидролинии при различных температурах заносят в табл. 3, перед которой указывают исходные данные: d, м; l, м; v, м/с.

Для заданных температур вычислить плотность, для чего из таблицы Приложение 6 выписать значение кинематического коэффициента вязкости при заданных температурах для заданной рабочей жидкости:

где 50 – плотность рабочей жидкости при температуре 50 ºС; t – температура, при которой определяется плотность.

17

Таблица 3

Расчеты потерь давления на трение

Для магистрали каждого гидродвигателя найденные потери давления на трение суммируют по формулам (13) и (14) и результаты заносят в табл. 4..

Таблица 4 Расчеты потерь давления на трение по магистралям

PцТ

PмТ

Местные потери давления в гидросистеме, кПа:

где ξ – коэффициент местного сопротивления, значения для различных видов сопротивлений приведены в Приложении 7.

Значение коэффициента ξ зависит от числа Рейнольдса, однако в практических расчетах этой зависимостью обычно пренебрегают, принимая ξ постоянной величиной независимо от значения Re.

После вычисления местных потерь давления определяют общие потери давления в гидролиниях (магистралях) по формуле (12) для каждой температуры. Результаты заносят в табл. 5.

18

Таблица 5 Общие потери давления по магистралям

Pц

Pм

При этом потери в гидроагрегатах (фильтр, гидрораспределитель) берут по техническим характеристикам, а их значение в формуле (12) выбирают из справочной литературы и уточняют с учетом фактического расхода жидкости. Если потери давления в гидроагрегатах не известны, их рассчитывают по формуле (18) как местные сопротивления.

По результатам определения общих потерь (табл. 5)

строят графики зависимости P f(t, oC) (рис. 5) для магистрали каждого гидродвигателя или только для магистралей с большими потерями для летнего и зимнего масла.

На графике проводят горизонтальные линии по ординате, соответствующие 6 и 12% номинального давления в гидросистеме. Точки их пересечения с графиком потерь давления магистрали с большими потерями, позволяют определить допустимую температуру эксплуатации спроектированного гидропривода на заданной (выбранной) рабочей жидкости для обычных условий.

В этом случае стоит скорректировать его параметры, то есть увеличить диаметры гидролиний или применить другие типоразмеры гидроагрегатов, или изменить рабочую жидкость, после чего пересчитать потери давления в гидросистеме.

19

Рис. 5. Зависимость потерь давления в гидросистеме от температуры: 1 – зимнего масла; 2 – летнего масла.

4.5. Расчет КПД гидропривода

КПД гидропривода позволяет оценить эффективность спроектированной гидросистемы. Для оптимально спроектированной гидросистемы общий КПД гидроповода находится в пределах 0,6 ... 0,8.

Общий КПД гидропривода определяется как произведение гидравлического, механического и объемного КПД:

Гидравлический КПД рассчитывается по суммарным потерям давления в гидросистеме:

где Р – потери давления при оптимальной рабочей температуре работы гидропривода, соответствующие 6% (номинального давления).

Механический КПД определяется произведением механических КПД всех последовательно соединенных гидроагрегатов, в которых происходят потери энергии на трение:

20