Определение режима движения жидкости

 

Режим течения на отдельных участках гидросистемы определяется безразмерным числом Рейнольдса Re. Для трубопроводов (каналов) круглого сечения

где υ_м - скорость течения масла на рассматриваемом участке гидросистемы при обеспечении рабочей подачи выходного звена привода, d - номинальный внутренний диаметр трубопровода рас­сматриваемого участка гидросистемы; ν - кинематическая вязкость жидкости.

 

 

 

Различают два режима течения жидкости: ламинарный, при кото­ром частицы жидкости движутся параллельно стенкам трубопровода, и турбулентный, когда движение частиц приобретает беспорядочный характер. Переход от ламинарного режима к турбулентному происхо­дит при определенных условиях, характеризуемых критическим числом Рейнольдса Re_кр: поток ламинарный, если Re < Re_кр, поток турбулентной, если Re > Re_кр. Для круглых гладких труб Re_кр = 2100-2300, для гибких рукавов (шлангов) Re_кр = 1600.

Предпочтительным является ламинарный режим течения жидкости, при котором потери давления минимальны. Следует избегать режимов  близких к Re_кр, так как при длительной работе оборудования может возникнуть пульсация давления, нарушение стабильности расходов на отдельных участках системы, повышенный нагрев жидкости и другие нежелательные явления.

 

На всех трех участках гидросистемы режим течения жидкости является ламинарным, т.к. Re < Re_кр.

 

7.2.4 Определение потерь давления по длине трубопровода

Потери давления по длине в трубах круглого сечения, как при ламинарном, так и при турбулентном режимах течения масла определяют по общей формуле      

где λ - коэффициент гидравлического трения; l и d - длина и диаметр трубопровода рассматриваемого участка гидросистемы; υ_м - скорость течения масла на рассматриваемом участке гидросистем при ее работе в режиме рабочей подачи; ρ - плотность масла.

     Для ламинарного режима движения жидкости коэффициент гидравлического трения λ определяется по следующей зависимости

(к = 75 – для жестких трубопроводов):

Длины участков трубопроводов определяются в каждом конкретном случае исходя из габаритов проектируемого технологического оборудования, места расположения насосной станции и рабочих органов машины, способов монтажа гидрооборудования и других условий. Для технологического оборудования малых и средних типоразмеров можно принять длины участков в следующих пределах:

 

 

7.2.5 Определение потерь на местных сопротивлениях

Криволинейные участки трубопроводов, угловые, Т-образные, концевые соединения, гидроаппаратура создают местные сопротив­ления течению жидкости.

Потери давления в различных местных сопротивлениях на участ­ке гидросистемы определяют по формуле

 

где υ_м - скорость масла в местных сопротивлениях рассматривае­мого участка системы; ξ – коэффициент сопротивления (значения ξ см. табл. 3 [1]).

Виды и количество местных сопротивлений определяются по принципиальной гидравлической схеме привода, при этом учитываются влияние только тех сопротивлений, через которые поток жидкости проходит при обеспечении рабочей подачи подвижного органа машины.

 

Величины потерь давления ΔР для нормализованной гидроаппаратуры выбираются по табл.5 [1].

 

 

Суммарные потери давления при движении жидкости по участку гидросистемы складываются из потерь давления по длине гидролинии и потерь на местных сопротивлениях

 

 

7.2.6 Определение максимального давления жидкости на выходе из насоса

 

Давление в напорной полости гидроцилиндра, необходимое для преодоления заданной полезной нагрузки R, без учета сил инерции, определяется из уравнения равновесия сил на поршне:

,

где T – суммарная сила трения, действующая при движении рабочего органа машины, которую при расчете можно ориентировочно принимать T=0,1R; p₂ – давление масла в сливной полости цилиндра, которое, если специально не предусматривается создание противодавления, определяется суммарными потерями давления в сливной гидролинии; F₁, F₂ – рабочие площади поршня гидроцилиндра, соответсвенно в напорной и сливной плоскостях.

 

 

 

Максимальное давление жидкости на выходе из насоса должно обеспечить необходимое для преодоления максимальной нагрузки на рабочем органе станка P₁ в напорной полости гидродвигателя и скомпенсировать суммарные потери давления ΣΔР в напорной полости.

 

где

 

Максимальное давление в гидросистеме ограничивается соответ­ствующей настройкой предохранительного клапана, который устанав­ливается между напорной и сливной линиями сразу за насосом. Давление настройки предохранительного клапана обычно превышает рас­четное максимальное давление Р_н масла на выходе из насоса на 10-20%, что обеспечивает необходимый запас мощности привода

 

 

При этом меньший запас устанавливается для приводов среднего и высокого давления (5 МПа ≤ Р_н ≤ 10 МПа), и больший – для приводов

низкого давления (Р_н ≤2,5 МПа).

 

 

7.2.7 Определение минимально необходимой производительности насоса

В системах с дроссельным способом регулирования скорости двигателей производительность насоса, а следовательно, и мощность, потребляемая им, постоянны. Характерным для этого способа является превышение производительности насоса над максимально необходимым расходом масла через гидродвигатель. При таком условии избыточная часть жидкости отводится от насоса через предохранительный клапан в бак.

При работе насоса, с ростом давления Р_н, его производительность Q_н убывает в связи с увеличением внутренних утечек через зазоры в спряжениях трущихся пар насоса.

Расход жидкости, создаваемый насосом в напорной гидролинии системы, на своем пути к гидродвигателю уменьшается вследствие утечек в аппаратах, имеющих напорные и сливные полости, а также дренажные гидролинии (гидрораспределители, редукционные клапаны и т.п.).

При прочих равных условиях утечки зависят от величины зазора, соединяющего полости с разным давлением внутри устройства, от перепада давления и от вязкости рабочей жидкости. Они снижают скорость выходного звена привода, вызывают интенсивный разогрев жидкости и снижают экономичность привода.

Кроме внутренних утечек в насосе и в аппаратах, установленных в напорной гидролинии или подключенных к ней, имеют место потери расхода в

двигателях. Внутренние утечки в двигателе имеют направление, совпадающее с направлением рабочего потока жидкости, но, проходя через зазоры из напорной полости двигателя в сливную, эта жидкость не совершает полезной работы.

 Таким образом, необходимая минимальная производительность насоса определится по формуле

 

 

Выбираем конкретную модель насоса Г12-33М (Q_н=35,7 л/мин; Р_н=6,3МПа) по справочной литературе [3].