Диаметры трубопроводов и скорость жидкости в них

 

Предварительно принимаем следующие скорости рабочей жидкости: для всасывающего трубопровода v _в = 1 м/с, нагнетательного v _н = 3 м/с и сливного v _н = 1,5м/с.

Диаметры d условного прохода трубопроводов находим из выражения расхода жидкости:

 

 

Отсюда

 

 

Для всасывающего трубопровода

 

.

 

Для напорного трубопровода

 

.

 

Для общего сливного трубопровода при втягивании штока

 

.

 

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись дата

КР 32.003.00.000ПЗ

При выдвижении поршня цилиндра на определенную величину хода за фиксированный промежуток времени Δ t объем и соответственно расход поступающей в поршневую полость жидкости Δ V ₁ и Δ Q ₁ больше объема вытесняемой из штоковой полости Δ V ₂ и Δ Q _2. При этом их отношение составит:

.

 

где k — заданная конструкцией постоянная величина; отсюда Δ Q ₂= k ∙ Δ Q ₁ — величина расхода в штоковой полости. Таким образом, у исправного цилиндра, при отсутствии внутренних перетечек жидкости при его работе, отношение Q ₂/ Q ₁ = (D ² — d ²) D ² есть величина постоянная и заранее определяемая.

Для расчета принимаем общий сливной расход при втягива-нии штоков гидроцилиндров (когда объем вытесняемой жидкости максимален) Q _сл= Q _н.

Участки разветвления и соединения напорных и сливных трубопроводов учитываются суммарным коэффициентом местных сопротивлений ∑ζ_i .

Расчетные значения диаметров корректируются с учетом основного ряда согласно ГОСТ 16216-80, мм: 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 56, 80, 100, 125...

Окончательно принимаем следующие диаметры трубопроводов: d _в = 80 мм; d _н= 25 мм, d _с = 50 мм.

Действительные скорости потока жидкости (м/с) по принятым диаметрам находим по формуле

 

или

 

Значения скоростей соответственно составят:

 

.

 

.

 

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись дата

КР 32.003.00.000ПЗ

.

2.2. Минимальная пусковая температура

 

Расчет давления во всасывающем трубопроводе насоса производим при пуске в зимних условиях на заданной рабочей жидкости М-8Г2 ГОСТ 8581-78. Для обеспечения работоспособности шестеренного насоса с внешним зацеплением минимальное абсолютное давление на его входе должно быть 0,07 МПа.

При температуре 0⁰ Скинематическая вязкость заданной зимней рабочей жидкости составляет v _o = 1200 сСт = 1200 ∙10^-6 м²/с, при t = 20⁰С плотность жидкости ρ₂₀ = 905 кг/м³.

Плотность масла при температуре 0⁰ Сопределяется по формуле:

 

.

 

Динамическая вязкость .

По имеющимся исходным данным требуется найти кинематическую вязкость масла М-8Г2 при температуре t = - 5⁰С,т. е. v _-5.

Динамическая вязкость при температуре t = - 5⁰С:

 

 

Где ; k – коэффициент, при низкой температуре принимается 0,03; t =-5⁰C; t ₁=0⁰C; t - t ₁=-5-0=-5; - k (t - t ₁)=(-0,03)(-5)=0,15.

Тогда

Находим плотность жидкости при температуре t =-5⁰C:

 

.

 

Тогда кинематическая вязкость при температуре t =-5⁰C составит:

или 1386 сСт.

 

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись дата

КР 32.003.00.000ПЗ

Аналогично найдём значение кинематической вязкости заданного масла при температуре t =-10⁰C,т. е. v _-10.

Динамическая вязкость при температуре t =-10⁰C:

.

 

Плотность жидкости при температуре t =-10⁰C:

 

.

 

Кинематическая вязкость при температуре t=-10⁰C составит:

 

или 1602 сСт.

 

Число Рейнольдса:

 

- ламинарный режим

 

При ламинарном режиме поправочный коэффициент b, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери, определяется по графику b = f (Re). Для значения Re_в-10=40 коэффициент b =18.

Коэффициент трения жидкости о стенки всасывающего трубопровода:

 

.

 

Согласно уравнению Бернулли величина абсолютного давления на входе в насос, т.е. во всасывающем трубопроводе, определяется по формуле:

 

 

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись дата

КР 32.003.00.000ПЗ

Где р ₀ – атмосферное давление, р ₀=101325 Па; ρ_-10 – плотность масла при температуре -10⁰С, кг/м³; g – ускорение силы тяжести, 9,8 м/с²; (- h _вс) – отрицательная высота всасывания, м; v _в- скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с; ∑ζ_в - суммарный коэффициент местных сопротивлений; b – поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери; λ_в-10 – коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; L _в и d _в – длина и диаметр всасывающего трубопровода, м.

После подстановки численных значений перечисленных величин получим

 

.

 

Вывод: при температуре окружающей среды ниже -10⁰С требуется предварительный разогрев рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе насоса.

После пуска и прогрева двигателя и гидросистемы при нейтральном положении золотников распределителя следует 5... 8 раз поднять и опустить навесную систему, без нагрузки. Нагрузка гидросистемы допускается после прогрева масла до температуры 15⁰С. При эксплуатации фронтального погрузчика в зимних условиях пускать и прогревать двигатель с выключенным приводом гидронасоса.

Возможными техническими решениями, направленными на исключение кавитации и восстановление работоспособности насоса при пуске, являются: увеличение отрицательной высоты вса-сывания (- h _вс); уменьшение скорости всасывания жидкости v _в за счет увеличения диаметра d _в всасывающего трубопровода; снижение местных сопротивлений ∑ζ_в на участке всасывания; применения наддува наджидкостной поверхности бака воздухом на период зимнего пуска.

Таким образом, работоспособность насоса при пуске в зимних условиях определяется абсолютным давлением во всасывающем трубопроводе, т. е. всасывающей камере находящегося под ним насоса. Регламентируемая заводом-изготовителем и указанная в паспорте величина минимального абсолютного давления [ р _в] во всасывающей камере шестеренного насоса с внешним зацеплением должна быть не менее 0,07 МПа.