Гидравлика гидропневмопривод 2 (стр. 2 из 3)

Указания

Для ротационного гидромотора справедливо следующее соотношение:

M =

(14)

где Δp – период давления на гидромоторе, равный разности давлений Δp = p_H – p, где p_H – давление, развиваемое насосом, р – давление на выходе гидромотора – перед дросселем.

Следовательно:

Pн - Р = (15)

Максимальный к.п.д. гидропередачи вычисляется по следующему выражению

max = =

(16)

Где N_выхmax – максимальная мощность на выходе гидропередачи (максимальная мощность гидромотора); N_вхmax – максимальная мощность на выходе гидропередачи, равная полезной мощности гидронасоса; Q_Hmax – максимальный расход гидронасоса.

Из условия работы гидропередачи с максимальным к.п.д. при заданных параметрах двигателя и привода следует, что весь расход рабочей жидкости, подаваемой насосом в систему, должен полностью потребляться гидромотором без слива жидкости через перепускной клапан. Поэтому максимальный расход гидронасоса должен выбираться из условия:

Q_Hmax = Q_ДВmax = n_maxg (17)

Этот же расход протекает через дроссель. Площади сечения дросселя регулятора определяются из соотношения

Q_ДР = μ_ДРS_ДР

(18)

где Q_ДР – расход жидкости через дроссель; Δp_ДР – перепад давлений на дросселе;

Поскольку мы пренебрегаем сопротивлением гидромагистрали, кроме сопротивления дросселя, которое учитывается коэффициентом расхода Δp_ДР = p.

Задача №3

Работает плунжерный перекачивающий насос, обеспечивая подачу материала на высоту Н и его фильтрацию (см. рис. 3). Плунжер гидронасоса совершает возвратно-поступательные перемещения от пневмоцилиндра работающего от сети с воздушным давлением P_B = 0,5 МПа, обеспечивая частоту перемещения Z двойных ходов в минуту. За один двойной ход по нагнетательному тракту нагнетается объём жидкости, равный объёму полости А. Скорость перемещения материала плотностью ρ и вязкостью υ по нагнетательному трубопроводу принять равной V = 5 м/с.

Насос работает следующим образом. При движении поршня пневмопривода вверх, жидкость через привычный патрубок, гибкий шланг, приёмный клапан поступает в полость А, в которой давление меньше атмосферного. При следующем движении поршня вниз приёмный клапан закрывается, открывается промежуточный клапан и жидкость вытесняется из полости А в плунжерную полость, затем по трубопроводу – наружу. При последующем движении поршня вверх оставшаяся жидкость также вытесняется наружу.

Определить основные конструктивные параметры гидронасоса и пневмоцилиндра: внутренние диаметры гидроцилиндра и пневмоцилиндра Dr, Dn_H, условный проход нагревательного трубопровода Dy, полезную мощность насоса N_H, пренебрегая потерями во всасывающем тракте, полагая, что полость А при всасывании заполняется на 100%, а потери давления по нагнетательному тракту происходят в 9-ти местных сопротивлениях (обозначены цифрами) по длине трубопровода. Насос должен обеспечивать производительность Q при давлении слива – Pсл. Подсчитать гидравлический к.п.д. насоса. Оценить гидропривод с точки зрения к.п.д. Указать возможность повышения к.п.д.

Условные обозначения:

Н – высота подъёма материала при положении насоса внизу, м;

P_B – давление воздуха в воздушной магистрали, МПа;

Z – число двойных ходов в минуту поршня пневмоцилиндра и совмещённого с ним плунжера гидронасоса;

V – скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с;

ρ – плотность перекачивания жидкости, кг/м²;

ν – вязкость перекачиваемой жидкости, м²/с;

λ – коэффициент Дарси (коэффициент, учитывающий потери давления по длине трубопровода);

Q – производительность гидронасоса, м³/с;

Р_СЛ – давление слива (на выходе нагнетательного трубопровода), МПа;

Величину хода поршня принять Hn = 5Dy.

Исходные данные

№ вар	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
H	15	16	18	20	25	28	30	35	40	50
Z	60	60	60	60	60	50	50	50	50	50
ρ .103	0.8	0.8	0.8	1.2	1.2	1.2	1.0	1.0	0.9	0.9
ν .10-6	29	29	29	64	64	64	36	36	38	38
Q .103	0.3	0.3	0.4	0.5	0.8	0.8	0.6	0.7	0.4	0.4
PСЛ	0,2	0,3	0,4	0,5	0,4	0,3	0,2	0,3	0,4	0,5

Указания:

Полезная мощность насоса, совершающего работу по подъёму жидкости на высоту Н при давлении слива Р_СЛ равна:

N_H = P_H^. Q (19)

где P_H – давление, развиваемое насосом.

Давление Р_Н создает давление подъёма жидкости Р_n = ρgh, обеспечивая необходимое давление слива Р_СЛ, а также расходуется при преодолении жидкостью местных сопротивлений, т.е.

P_H = ρgh + P_СЛ + ΣΔP (20)

где ΣΔP – суммарная потеря давления;

Скорость движения жидкости по трубопроводу определяется из соотношения:

Q = V^.S (21)

где S – площадь сечения трубопровода диаметром Dy.

Потери давления в нагнетательном тракте складываются из потери давлений по длине и потерь в местных сопротивлениях. К местным сопротивлениям относятся сопротивления внутренней конструкции плунжерного насоса, т.е. 1, 2, 3, 4, 5, 6, а также сопротивления трубопровода 7, 8, 9. К потерям по длине относятся потери на вертикальном участке трубопровода диаметром Dy, длину L которого упрощённо можно принять равной H.

Потери по длине зависят от режима течения жидкости: ламинарного или турбулентного. Движение, как известно, носит ламинарный характер, если выполняется условие Re =< 2300, свыше этого значения носит турбулентный характер. Критерий Рейнолдса равен:

Re =

(22)

где V_i – скорость жидкости в i-том сечении; d – диаметр i-того сечения; ν – нинокатическая вязкость жидкости.

Если режим течения ламинарный, то потери давления по длине трубопровода считаются по формуле Пуазейля:

Pa =

  Q (23)

Если режим течения турбулентный, то потери давления по длине трубопровода считаются по формуле Дарси-Вейсбаха:

Pa = 

(24)

Для гидравлически гладких труб:

 = 0.315 Re -0.25 (26)

Потери давления в местных сопротивлениях подсчитываются по соотношению:

Pн = i

(27)

где ξ_i – коэффициент местных потерь (выбирается по приложению 1).

Скорость жидкости в i-том местном сопротивлении подсчитываются согласно условию неразрывности движения жидкости в гидравлическом тракте, т.е.:

Vi^.Si = V^.S (28)

Диаметр гидроцилиндра выбирается из соотношения:

W_ДВ.Х.^. z/60 = Q (29)

Где W_ДВ.Х. – объём жидкости, вытесняемой плунжером насоса за один двойной ход.

Для гидронасоса с пневмоприводом справедливо соотношение:

D²_ПН^. Р_В = Р_Н^. Dr² (30)

Гидравлический к.п.д. насоса, т.е. к.п.д. без учета трения и объёмных потерь равен:

r =

(31)

Задача 4

Определить конструктивные параметры всасывающего тракта плунжерного насоса (внутренний диаметр гибкого трубопровода D_ШП, внутренний диаметр гидроцилиндра D_Г, высоту подъёма плунжера Нп (рис. 3), если известно, что насос совершает z двойных ходов в минуту, перекачивая жидкость из приёмника глубиной h_M. Принцип работы насоса изложен в задаче №3. Скорость жидкости по гибкому рукаву – 1,5 м/с. Считать, что потери давления происходят в приёмном фильтре, в шланге по его длине и на его выходе в приемном клапане. Коэффициент Дарси принять равным λ = 0,017. Перекачиваемый материал – масло индустриальное плотностью ρ = 0,88^. 10³ кг/м³ и вязкостью ν = 29^.10^-6 м²/с. Коэффициенты сопротивления ξ – согласно приложению 1. Длина гибкого рукава L_ШП – 3 м. Производительность насоса должна быть равной Q м³/с. При исполнении конструктивно Dr принять равным 5D_ШП. Давление насыщающих паров жидкости принять равным 0,02^.10⁵ Н/м²;