Розробка установки для випробувань виробів на міцність, страница 9

Гідравлічні втрати в гідролініях розраховуються: втрати на гідравлічне тертя ∆Р додаються до втрат у місцевих опорах ∆Р , і до втрат у гідроапаратах ∆Р.

Втрати тиску на тертя:

∆Р = (0,5λℓρυ)/d,    [8]

де λ - коефіцієнт тертя;

ℓ - довжина ділянки, м;

ρ - густина робочої рідини;

υ - середня швидкість рідини, м/с;

d - діаметр труби або шланга, м.

Коефіцієнт тертя залежить від режиму течії рідини і визначається через число Рейнольдса: R = 10 ×V×d/n; V,м/с; d, м.

При ламінарній течії рідини R < 2300

λ = ;    [3]

При турбулентній течії рідини R > 2300.Коефіцієнт λ тертя залежить від числа Рейнольдса і від відносної шорсткості стінок каналу.

Сталеві труби мають шорсткість ∆ = 0,03 мм. Труби з кольорових металів вважаються, практично, гладкими. Якщо ∆ d < 10 , шорсткістю можна знехтувати. Коефіцієнт тертя дорівнює

λ = ;   [3]

При R > 10 коефіцієнт тертя, практично, не залежить від числа Рейнольдса R , і можна застосовувати λ = 0,02. Втрати тиску на тертя на всмоктувальній ділянці знаходимо виходячи зі значення числа Рейнольдса :

R = 1,38 × 0,016/900 × 10 = 1104;

λ = 75/1104 = 0,0679; ℓ = 0,33 м.

∆Р = 0,5 × 0,0679 × 900 × 1,38 × 0,33/0,016 = 1200 Па.

Тому що параметри нагнітального та зливного трубопроводів, числа Рейнольдса і коефіцієнта тертя однакові, приймемо загальну довжину трубопроводу, рівну сумі довжин ділянок: у 1-му випадку, коли гідроциліндри роблять робочий рух; у 2-му випадку, коли гідроциліндри роблять зворотний рух;

у 1-му випадку: ℓ = ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ

ℓ = ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ℓ+ ℓ+ℓ+ ℓ+ ℓ+ ℓ+ ℓ+ ℓ+ℓ.

Знаючи довжини ділянок одержимо сумарну довжину трубопроводів для 1 і 2 випадків:

ℓ = 4,34 м;        ℓ = 4,08 м.

Втрати тиску по довжині на нагнітальній і зливній ділянках виходячи зі значення числа Рейнольдса:

R = V×d/n =  = 1770;

λ =  =  = 0,042;

∆Р = 0,5×0,42×4,34×900×3,54/0,01 = 1.03 МПа

Втрати тиску по довжині на нагнітальній зливній ділянці у 2-му випадку, коли гідроциліндри роблять зворотний хід, маємо:

∆Р = 0,5×0,042×4,08×900×3,54/0,01 = 0,97 МПа

Втрати на місцевих опорах (Па) визначимо за формулою:

∆Р = 0,5ρ×x×υ ;    [8]

де ρ - густина рідини, кг/м ;

ξ - коефіцієнт місцевого опору.

Для всмоктувальної лінії маємо чотири колеса й один трійник. Сумарні втрати тиску на місцевих опорах всмоктувальної лінії:

å∆Р = 4×0,5×900×0,15×1,38 + 0,5×900×1,5×1,38 = 1799,65 Па

Коефіцієнт місцевих опорів на коліні округленому x = 0,15; на трійнику поділу потоку x = 1,5.

На величину втрати тиску на місцевих опорах на лініях нагнітання - зливу при робочому ході гідроцилиндів впливають: 15 штуцерів ξ = 0,15; 6 трійників злиття ξ = 2; 6 трійників поділу потоку ξ = 1,5; 4 косинці ξ = 2,5; 2 входи в гідроциліндри ξ = 0,8; 2 виходи з гідроциліндра   ξ = 0,5.

Сумарна величина втрат тиску на місцевих опорах рівна:

å∆Р = 0,5×ρ×υ (15×0,15+13×0,15+6×2+6×1,5+4×2,5+2×0,8+2×0,5) = 0,5×900×3,54 ×37,8 = 0,213 МПа.

Джерела втрат тиску на місцевих опорах на лініях нагнітання - зливу при зворотному ході поршня гідроциліндрів є: 15 штуцерів ξ = 0,15; 16 колін закруглених ξ = 0,15; 6 трійників злиття ξ = 2; 6 трійників поділу потоку ξ = 1,5; 4 косинці ξ = 2,5; 2 входи в гідроциліндри ξ = 0,8; 2 виходи з гідроциліндра  ξ = 0,5.

Сумарна величина втрат на місцевих опорах рівна:

å∆Р = 0,5×900×3,54 (15×0,15+16×0,15+6×2+6×1,5+4×2,5+2×0,8+2×0,5) = 0,217 МПа.

Величину втрат тиску в гідравлічних апаратах беремо з паспортних даних.

При послідовному з'єднанні загальні втрати тиску, взяті з каталогу при максимальному значенні витрати, являють собою суму втрат тиску на всіх ділянках:

∆Р = å∆Р+ å∆Р+ å∆Р ;

де ∆Р - сума втрат на всіх ділянках.

Загальні втрати тиску під час робочого ходу поршня рівні:

∆Рå = ∆Р +∆Р +å∆Р +å∆Р +å∆Р ;

де å∆Р - сума втрат тиску на гідроапаратах під час робочого ходу поршня.

å∆Р = ∆Р +∆Р +∆Р +∆Р +∆Р +∆Р ;

å∆Р = 0,25+0,1+0,3+0,1+0,25+0,0173 = 1,011 МПа;

∆Рå = 1200+103704,3+1799,65+213162,51+1,0113 = 1308500 Па = 1,3 МПа

Загальні втрати при зворотному ході поршня дорівнюють

∆Рå = ∆Р +∆Р +å∆Р +å∆Р +å∆Р ;