Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Рис. 185, Схемы последовательных соединений гидродвигателей Сливное давление такого двигателя может быть использовано как рабочее давление последующего двигателя. Перепады давлений вдоль всей серии действующих подобным образом устройств складываются. Тепловой баланс гидросистемы Поскольку энергия,'теряемая в гидросистеме, превращается в теплоту, температура жидкости повышается и при известных условиях может достигнуть недопустимых значений. При повышении температуры понижается вязкость масла (см.
стр. 15), что сопровождается повышением утечек и прогрессирующим повышением температуры за счет потери энергии при утечках. Помимо этого повышенные температуры нежелательны также вследствие повышения при этом окисления масла, сопровождающегося дальнейшим понижением вязкости и образованием смол и различных осадков (см.
стр. 17). Учитывая это, необходимо, чтобы в гидросистеме был установлен соответствующий тепловой баланс, определяемый равенством притока и отвода (эвакуации) теплоты. В тех случаях, когда температура масла превышает допустимую, следует применять воздушное или водяное охлаждение. Практически приемлемой температурой масла в гидросистеме является 50 — 60' С. Приближенно можно считать, что в систему поступает в единицу времени количество теплоты, эквивалентное разности полной (приводной) мощности насоса и полезной мощности (эффективной мощности на валу гидромотора или на штоке силового цилиндра). Если в течение какого-то отрезка времени полезная работа не производится, то в теплоту превращается в единицу времени вся приводная мощность насоса.
В соответствии с указанным теряемая в гидросистеме мощность определится из выражения Увлп = Ума(1 Ч)~ где У„а — подводимая мощность (приводная мощность насоса); Ч вЂ” полный к. п. д. установки (системы). Мощности У„, эквивалентен поток теплоты (количество теплоты в единицу времени) Улошй Ума(! Ч) К где Й вЂ” тепловой эквивалент механической энергии (для мощности 1 лет он равен 860 ккал/и, для мощности 1 л. с. — 632,4 ккал1ч). В единицах СИ й = 1; если У выражена в ваттах, то единица потока теплоты А — ватт (вт).
Во многих случаях (при дроссельном регулировании) используемая потребителями гидравлическая энергия практически близка к нулю, а следовательно, вся работа гидравлической установки превращается в теплоту. 226 Повышение температуры жидкости при продавливании ее через дроссельпые щели можно приближенно определить, приравняв энергию, отдаваемую вытекающей из щели жидкостью в объеме а', энергии, расходуемой на нагрев жидкости этого объема (не учитывая, что часть выделившейся теплоты уходит из системы вследствие теплоотдачи): )т Лр = (/рс!пб1, (65) объем жидкости, протекающей через щель; потеря (перепад) давления в щели; плотность жидкости (для минеральных масел р = = 900 кг!ме) удельная теплоемкость жидкости (для масел с = = 0,45 акал/(кг С) = 1,9 кдж/(кг К)1; механический эквивалент теплоты (и = 427 кГ мlккал; в СИ и = 1); повышение температуры жидкости; искомая и начальная температура жидкости.
где (е здесь ! и (, гада ттасаа атсаа аааа а) . Рис. ! 86. Водяные охладители жидкости гидрооиотем Повышение температуры !е= др рот Приняв для распространенных минеральных масел р = 900 кГ!ме и с = 0,45 ккалl(кг "С), выражение (65) можно привести к виду Л( = О 058 Лр, 227 где Лр — перепад давления в кГ!сме. Из этого выражения следует, что при дросселировании масла под давлением от 100 кГ(сл!и до атмосферного температура его повышается за один проход через дроссель примерно на 6' С.
При известных режимах работы гидросистемы потребуется применить для обеспечения заданных температурных условий охлаждающие устройства, которые применяются, как правило, при длительной работе гидроустановок мощностью 20 — 30 л. с., хотя в ряде случаев эти устройства применяются при меньших мощностях. В большинстве охлаждающих устройств (теплообменников) гидросистем в качестве охлаждающей среды используют воду или воздух, хотя применяются также и иные жидкости.
Например, в самолетах в качестве охлаждающей среды используют топливо. На рис. 186, а изображена схема простейшего водо-масляного радиатора, представляющего собой помещенный в водяной бак змеевик, по которому пропускается масло. Ьак (кожух охладителя) снабжен системой перегородок, припаянных к трубе, которые создают циркуляцию воды и интенсивный отвод теплоты. Часто теплообменник в виде змеевика, по которому пропускается охлаждающая вода, встраивается в масляный бак гидросистемы. Распространены также трубчатые (сотовые) холодильники (теплообменники), состоящие из собранных в пучок прямых труб (сот), заключенных в корпус (рис. 186, б).
Теплообменники устанавливают, как правило, в сливной магистрали. Необходимо исключить возможные забросы давления в этой магистрали, которые могут разрушить теплообменники. ЖИДКОСТНЫЕ МАГИСТРАЛИ И БАКИ Подача жидкости под рабочим давлением от источника расхода (насоса) к потребителям гидравлической энергии (к исполнительным гидродвигателям) и отвод ее от последних под сливным давлением производится через жидкостные магистрали, в качестве которых служат жесткие и эластичные металлические и неметаллические трубопроводы, а также каналы, выполненные в корпусах гидроагрегатов. Принято называть участок трубопровода, соединяющий насос 1 с резервуаром (баком) б, всасывающей магистралью (см. рис. 3, а); участок трубопровода, по которому жидкость от насоса 1 поступает в гидродвигатель 2 — напорной (рабочей или нагнетательной) магистралью, и участок трубопровода, по которому жидкость отводится из нерабочей полости гидродвигателя 2 в резервуар б, — сливной магистралью.
К напорной магистрали относятся также все магистрали, находящиеся под рабочим давлением. Расчет сечения трубопроводов 11=)и; т =)ир, где 1е и т — объемный и массовый расход жидкости; р — плотность жидкости. Расчет сечения прочих каналов гидроагрегатов, по которым течет жлдкость, производится на основе закона неразрывности потока (постояиства расхода), согласно которому расходы в различных сечениях потока при установившемся движении одинаковы: А= .)., или где и, и и, — средние скорости течения жидкости в сечениях ~, и )а каналов. При выборе скорости течения жидкости в трубопроводе руководствуются тем, что повышение ее приводит к увеличению сопротивления и соответственно потере мощности, а снижение — к увеличению массы трубопроводов и арматуры, а также к неблагоприятным конструктивным решениям элементов гидропривода.
Потеря давления в трубопроводе, являющаяся мерой его гидравлического к. п. д., вызывается сопротивлением как самого прямолинейного участка трубопровода, так и любыми местными сопротивлениями; изменениями сечений трубопроводов и его изгибами, а также наличием различных гидро- агрегатов.
На основании практики можно реколеендовать для трубопроводов напорных магистралей следующие скорости течения жидкости в зависимости от давления: 150 55 Давление в кГ1сма 50 100 200 Скорость и м/сек 3,0 4,5, 6,0 228 Расчет сечения трубопроводов (каналов) производят исходя из массового или объемного расхода жидкости через живое сечение канала. В соответствии с этим расход жидкости через данный трубопровод определяется плошадью 1 его внутреннего сечения и средней скоростью и течения жидкости, которые связаны соотношением (Ы и =— Р 2а (66) где о — допустимое напряжение материала трубопровода при растяжении (по окружности), которое обычно выбирается равным 30— 35% временного сопротивления материала трубопровода; р — максимальное давление жидкости в кГ/см', с( и з — наружный диаметр и толщина стенки трубы в см.
Под тонкостенными понимают трубопроводы, в которых отношение на- ружного диаметра й к толщине з его стенки удовлетворяет условию 1= — )16 или — <1,7, (~ Й а ~ап где с(,„— внутренний диаметр сечения трубопровода. Для трубопроводов с таким отношением диаметра к толщине стенка (больше 16: 1) допускают, что внешний диаметр равен внутреннему. При расчетах стальных трубопроводов временное сопротивление в кГ/сма может быть принято по приведенным ниже данным: Нержавеющая сталь С20 ЗОХГСА 3000 4100 12000 Толщину степки с учетом возможного отклонения диаметра и толщины стенки вычисляют гю выражению р(й+ п0 2арп где т = 0,3 — отклонение по диаметру трубопровода в мм (ГОСТ 8734 — 58); п = 0,9 — коэффициент, учитывающий отклонение по толщине стенки трубопровода (ГОСТ 8734 — 58). Для расчета толстостенного трубопровода (с' > 16), в котором напряжение изменяется от максимального значения на внутренней стенке до минимального на наружной стенке, применяют формулу Ламе: аа -1- 2а -1- 2аа 2а (в — а) Минимальная толщина стенки для этого трубопровода Для всасывающих трубопроводов самовсасывающих насосов скорость жидкости выбирается 0,5 — 1,5 м/сек, причем меньшие значения принимают для трубопроводов малого (10 — 20 мм) сечения.
Скорость в трубопроводах сливных магистралей обычно ограничивают 2 — 2,5 м/сек. Однако во многих случаях, и в особенности при применении маловязких жидкостей типа АМГ-10 и положительных температурах окружающей среды, принимают скорости: 5 — 10 м/сек — для напорных и сливных магистралей; 2 — 3 м/сек — для всасывающих магистралей. В отдельных случаях, в особенности при высоких рабочих давлениях, применяют скорости до 30 м/сек. В качестве трубопроводов гидросистем применяют бесшовные стальные цилиндрические трубы и реже трубы из цветных металлов и различных пластиковв. Расчет на продольный разрыв прямых тонкостенных трубопроводов, нагру1кенных внутренним статическим давлением, при котором можно пренебречь дополнительными напряжениями, возникающими вследствие искажений цилиндричности (овальности) сечения трубопровода, может быть произведен по формуле Усталостная прочность трубопроводов Трубопроводы многих машин подвергаются одновременным нагрузкам статического и динамического характера.
К первым относятся рассмотренные статические нагрузки, обусловленные внутренним давлением жидкости, и нагрузки, развивающиеся при монтаже трубопровода, а также нагрузки, возникающие в результате температурных деформаций трубопроводов и элементов машины, к которым крепятся трубопроводы. Ко вторым относятся нагрузки, возникающие при частотных деформациях (колебаниях).трубопровода, обусловленные пульсацией давления жидкости, гидравлическими ударами, а также колебаниями самих трубопроводов, вызываемыми внутренними и внешними возмущениями. Напряжения, возникающие в материале трубопровода, представляют сумму перечисленных составляющих. Наиболее существенными из динамических нагрузок являются нагрузки, вызываемые колебаниями (пульсацией) давления жидкости. Эти колебания давления обусловлены кинематикой и особенностями режима работы насосов, а также гидравлическими ударами, наблюдаю— + — 1 м т, ' и .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
