Расчет гидравлических потерь во всасывающей магистрали

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Производится для определения минимальной температуры бескавитационной работы насоса. Расчет давления в конце всасывающего трубопровода , производится по уравнению Бернулли, Па:

где - атмосферное давление ( = 760 мм рт. ст. = 101325 Па); - плотность рабочей жидкости, кг/м³; g - ускорение свободного падения, м/с²; h - высота всасывания, м; - скорость потока рабочей жидкости в трубопроводе, м/с; - суммарный коэффициент местных сопротивлений; b - поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери (берется из зависимости ); - коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; l - длина всасывающего трубопровода, м; d - диаметр всасывающего трубопровода, м.

В формуле выбирается знак плюс, когда гидробак расположен выше всасывающей линии насоса, и минус для гидробака, расположенного ниже линии всасывания. Для изучения влияния высоты, всасывания h на работу насоса расчет производится для высот всасывания 0,5 м выше осевой линии насоса и 0,5 м ниже.

Результаты расчета заносятся в таблицу, по которой строится график (t). На этом графике проводят горизонтальную линию, соответствующую давлению бескавитационной работы насосов: =0,08 МПа для аксиально-поршневых насосов. Пересечение этой линии с кривой (t) определяет минимальную температуру бескавитационной работы на летнем и зимнем масле.

Расчет потерь давления во всасывающей магистрали.

Таблица 9

Параметр		Температура рабочей жидкости t, ºС.
		-40	-20	0		+20	+40	+60	+80
Масло		Для зимнего сорта ВМГЗ
ν, сСт		0,0013	0,0002	0,00007	0,000029		0,000015	0,000009	0,000006
ρ, кг/м³		912	896	880	865		850	835	822
		всасывающая линия
Re		15,384	100	285,714	689,655		1333,333	2222,222	3333,333
λ		4,55	0,7	0,245	0,1015		0,0525	0,0315	0,021
b		60	8	2,8	1,9		1,1	1	1
р_в, Мпа	-0,5 м	0,0830	0,0946	0,0960	0,0964		0,0966	0,0967	0,0968
	+0,5 м	0,0920	0,1034	0,1046	0,1049		0,1049	0,1049	0,1050
Масло		Для летнего сорта МГЕ 46-В
ν, сСт		-	0,01	0,001	0,00018		0,00005	0,000023	0,000012
ρ, кг/м3		-	922	905	890		874	860	845
		всасывающая линия
Re		-	2	20	111,111		400	869,565	1666,667
λ		-	35	3,5	0,63		0,175	0,0805	0,042
b		-	300	30	7		1,8	1,1	1
р_в, Мпа	-0,5 м	-	0,0068	0,0877	0,0949		0,0962	0,0965	0,0967
	+0,5 м	-	0,0159	0,0966	0,1036		0,1048	0,1049	0,1051

Рисунок 5. График зависимости зимнего масла ВМГЗ

Рисунок 6. График зависимости летнего масла МГЕ 46-В

Вывод: Минимальная температура бескавитационной работы насоса на масле МГЕ 46-В, когда гидробак расположен выше всасывающей линии насоса, равна t=-6 °C.

Минимальная температура бескавитационной работы насоса на масле МГЕ 46-В, когда гидробак расположен ниже всасывающей линии насоса, равна t=-4 С⁰.

Расчет основных параметров и выбор насоса

Основными параметрами насоса являются номинальное давление p_н и номинальный расход Q_н.

Рабочее давление насоса определяется при установившемся режиме работы гидродвигателя и при температуре рабочей жидкости +40 С⁰:

;

где - эффективный перепад давления на гидродвигателе, = 16 МПа; - суммарные потери давления в напорной и сливной магистралях, = 2,6907 МПа;

Требуемая производительность насоса определяется с учетом утечек в гидрооборудовании:

;

где - расход, необходимый для обеспечения заданной скорости движения гидродвигателя, = 48 л/мин; - утечки в магистралях и гидрооборудовании (в распределителе), =0,03 л/мин.

Наружные утечки в магистралях и гидрооборудовании не учитываются.

По номинальному давлению p_н выбирается тип насоса. Номинальное давление насоса должно быть несколько большим или равным p_н. Типоразмер насоса (рабочий объем q_н) и скорость вращения его вала п_н определяется из условия обеспечения требуемого расхода Q_н.

Для данного гидрооборудования выбираем аксиально - поршневой нерегулируемый гидронасос 310.28

рабочий объем, см³: 28

давление на выходе, Мпа: номинальное 20

Давление на входе, МПа: минимальное 0,08

Частота вращения, об/мин:

минимальная 400

номинальная 1920

максимальная 3000

Расход номинальный, л/мин: 51

Номинальная мощность, кВт: 18,5

КПД объемный: 0,95

КПД полный: 0,91

Масса, кг: 9

Расчет КПД гидропривода

Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет оценить эффективность спроектированной гидросхемы. Для оптимально спроектированной гидросистемы общий (полный) КПД должен находиться в пределах = 0,65…0,75.

Общий КПД гидропривода может быть определен как отношение полезной мощности (снимаемой с рабочего органа ) к мощности, потребляемой насосом :

;

Полезная мощность, в зависимости от характера движения гидродвигателя, определяется для возратно-поступательного движения (гидроцилиндра), Вт:

;

где P - усилие на штоке, ;

V - скорость движения штока,

Малый КПД связан с малой скоростью движения штока, что оптимально для данной ситуации.

Для исследования влияния температуры рабочей жидкости на КПД гидропривода и определения температурных пределов его использования на различных сортах масла целесообразно рассчитывать общий КПД гидропривода как произведение гидравлического , механического и объемного КПД. Произведение гидравлического и механического КПД представляет собой гидромеханический КПД :

;

Гидромеханический КПД гидропривода при заданной температуре t определяется:

;

где - номинальное давление в гидросистеме, =24^.10⁶ Па; - суммарные потери давления в напорной и сливной магистрали при данной температуре, МПа; - соответственно гидромеханический КПД насоса и гидродвигателя ( = 0,96; = 0,97).

При температуре гидромеханический КПД равен:

Для зимнего сорта масла ВМГЗ

Для летнего сорта масла МГЕ 46-В:

Объемный КПД гидроцилиндра принимается 1.

Объемные КПД гидронасоса рассчитывается по формуле:

где - кинематическая вязкость рабочей жидкости при температуре t, сСт.

При температуре объемные КПД гидронасоса равен:

для зимнего сорта масла ВМГЗ:

для летнего сорта масла МГЕ 46-В:

Для гидрораспределителей при известных значениях внутренних утечек при номинальном давлении расчет объемного КПД производится по зависимости:

где Q_yp - величина внутренних утечек в гидрораспределителе при номинальном давлении, м³/с_,но так как нам не известны внутренние утечки в гидрораспределителе при номинальном давлении, то принимаем

Объемный КПД гидропривода рассчитывается из выражения:

где , , - соответственно объемный КПД насоса, распределителя и гидродвигателя (гидроцилиндра).

для зимнего сорта масла ВМГЗ:

для летнего сорта масла МГЕ 46-В:

В итоге получаем полный КПД гидропривода:

для зимнего сорта масла ВМГЗ:

для летнего сорта масла МГЕ 46-В:

По такой же методике вычисляем КПД гидропривода при температуре рабочей жидкости .

Таблица 10 - данные для расчета КПД гидропривода

Параметры	Температура рабочей жидкости
	-40	-20	0	20	40	60	80
Масло	Для зимнего сорта масла ВМГЗ
130020070291596
0,7390,8170,8250,8270,8280,8280,828
0,9980,9920,9780,9480,90,8330,75
0,7390,8100,8070,7840,7450,6900,621
Масло	Для летнего сорта масла МГЕ 46-В
-100001000180502312
-0,1690,7630,8180,8260,8280,828
-0,9990,9980,9910,970,9340,875

Рисунок 7 Зависимость общего КПД гидропривода от температуры рабочей жидкости, соответственно для ВМГЗ, МГЕ 46-В

Тепловой расчет гидропривода

Выполняется для проверки теплового режима работы гидропривода, уточнения объема гидробака и определения необходимости установки теплообменников.

При эксплуатации гидросистемы вследствие наличия механического и гидравлического трения (особенно при дросселировании на кромках золотников, дросселей, предохранительных и других клапанов) происходит нагрев рабочей жидкости. При этом увеличиваются внутренние утечки, и уменьшается объемный и общий КПД гидропривода.

Количество теплоты, выделяемой в гидроприводе в единицу времени, Вт:

где - общий КПД гидропривода, = 0,38; N_H - мощность, потребляемая насосом, N_H = 18,5^.10³Вт; - коэффициент продолжительности работы под нагрузкой; - коэффициент использования номинального давления.

При расчете гидропривода автокрана используют тяжелый режим работы, тогда коэффициенты равны: = 0,6; = 0,7 (2, табл. 1.10, с 30).

;

Количество отводимого тепла в единицу времени, Вт:

;

где k - коэффициент теплопередачи от масла воздуху через металлические детали гидрооборудования (при свободной циркуляции воздуха у самоходных машин k = 10 , (2, табл. 1.11, с 31).

F - суммарная площадь теплоизлучающих поверхностей, м²;

t - температура рабочей жидкости, °С;

t₀ - температура окружающего воздуха, °С.

Суммарная площадь теплоизолирующих поверхностей включает в себя площадь бака , площадь теплоизолирующих поверхностей оборудования гидропривода и площадь теплообменника .

Ориентировочная площадь гидробака в форме параллелепипеда определяется:

При установившемся режиме работы количество тепла, выделяемого в гидроприводе, равно количеству отводимого тепла:

Максимальная установившаяся температура гидропривода:

°С

где t_omax - максимальная температура окружающего воздуха, °С.

Максимальная установившаяся температура гидропривода:

, значит, в гидроприводе теплообменник не устанавливается.

Заключение

В данной курсовой работе была спроектирована гидравлическая система подъёма (опускания) стрелы крана КС-55713-1, гидравлический контур механизма стрелового. Был подобран гидродвигатель подъёма (опускания) стрелы крана, оборудование и произведён тепловой расчёт.

Список источников

гидродвигатель кран стрела давление

1. Тюремнов И.С., Чабуткин Е.К. «Проектирование и расчёт гидравлических приводов строительных, дорожных, подъёмно-транспортных и коммунальных машин». Учебное пособие. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004 - 48 с.

. Тюремнов И.С. Гидравлический привод строительных, дорожных, подъемно-транспортных и коммунальных машин. Часть 2. Подбор гидрооборудования и расчет: учебное пособие. - Ярославль: Издательство ЯГТУ, 2009. - 63 с. (№2823).

. Тюремнов И.С. Гидравлический привод строительных, дорожных, подъемно-транспортных и коммунальных машин. Часть 1. Общие сведения: учебное пособие. - Ярославль: Издательство ЯГТУ, 2008. - 68 с. (№2767).

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 85; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 34

Мы поможем в написании ваших работ!