Меню

Как рассчитывается давление в гидравлической системе

Расчет гидропривода

Расчет гидравлической системы (объемного гидропривода)

В настоящем разделе нашего сайта находятся наиболее распространенные и необходимые при проектировании инструменты для расчетов элементов гидравлической системы (объемного гидропривода).
Позволяющие самостоятельно производить приблизительный расчет элементов гидравлической системы, гидростанции, гидронасосов, гидромоторов, гидроцилиндров и многого другого.

Обращаем Ваше внимание на то что данные инструменты могут использоваться для проектирования сравнительно простых гидроприводов, характеризуемых малым числом циклов работы, а также небольшим количеством переходов.

В гидроприводах с белее сложными циклами работы вследствие трудностей, связанных с необходимостью проведения комплексных расчётов, рекомендуем составить заявку инженерам нашей компании

При проектировании гидропривода (гидроагрегата, гидростанции) Вам потребуется произвести расчет параметров гидравлической системы, данный онлайн калькулятор позволяет рассчитать необходимые характеристики, а именно скорость потока рабочей жидкости, мощность используемого эл. двигателя, давление насоса. подробнее

Для вычисления подачи рабочей жидкости (ед. измерения, л/мин), а так же объёма гидронасоса (ед. измерения, cm3), необходимо использовать следующие данные:
Скорость вращения выходного вала эл. двигателя…подробнее

Для проведения расчета и получения параметров крутящего момента М (ед. измерения, Нм), который требуется передать гидронасосу от выходного вала асинхронного эл. двигателя необходимо использовать следующие данные…подробнее

Для вычисления количества оборотов гидромотора используйте следующие параметры, такие как подача гидронасоса Q (ед. измерения, л/мин), которая подводится к гидромотору, а так-же коэффициент объемных потерь (КПД), для гидравлических моторов он находится в приделах 0.85-0.95. подробнее

Для расчета крутящего момента на выходном валу гидромотора М (ед. измерения, Нм) используются следующие параметры, а именно давление P (ед. измерения, бар) а также коэффициент объемных потерь, для гидравлических моторов он находится в приделах 0.85-0.95. подробнее

Для проведения расчета, площади поршня гидравлического цилиндра, а также объема его полости, при известных размерных характеристиках воспользуйтесь предложенным нами инструментом. При известном номинальном давлении в гидравлической системе, а также (расходе) подаче рабочей жидкости от гидравлического насоса приводящего в движение гидравлический цилиндр. подробнее

На данном калькуляторе вы можете произвести расчет геометрических размеров гидравлического цилиндра при известном усилии и рабочем давлении используемой гидравлической системы… подробнее

При проведении расчетов по определению диаметра трубопровода (магистрали) и скорости прохождения по нему рабочей жидкости необходимо учитывать его назначение.
Магистрали гидравлической системы делятся на всасывающие, напорные и сливные нами приведена справочная информация рекомендуемой скорости потока рабочей жидкости в гидроприводе … подробнее

Примечание, для разделения разрядов при проведении расчетов используйте «.» (точка)

Ознакомиться с перечнем жидкостей, рекомендуемых для использования в гидросистемах. (Здесь)

Источник

Расчет гидропривода и гидросистем

В АТП применяют многие виды технологического оборудования, в которых используется гидравлический привод рабочих органов и другие гидросистемы. Ниже приводится достаточно полное описание методики проектирования гидроприводов для технологического оборудования, используемого в АТП.

Расчетная система гидропривода, рабочим органом которого является гидроцилиндр, приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема гидропривода: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – насос; 4 – трубопровод; 5 – цилиндр; 6 – поршень; 7 – шток

Исходными данными для расчета являются усилие на штоке Р, скорость перемещения штока Vп, величина хода штока Sп.

Вначале определяется мощность на штоке гидроцилиндра

где η – КПД гидроцилиндра (η = 0,95 . . . 0,98).

Далее определяется мощность гидронасоса

где Ку – коэффициент запаса усилия на штоке (Ку = 1,1 . . . 1,2);

Ксk – коэффициент запаса по скорости перемещения штока (Ку = 1,1 . . . 1,3).

Для гаражного оборудования рекомендуется выбирать средние значения коэффициентов Ку и Кск.

Затем определяется необходимый объем подачи рабочей жидкости в гидросистему

Рном – номинальное давление жидкости.

Номинальное давление выбирают на основании статистических данных и анализа существующих конструкций. Для гаражного оборудования, как правило, выбирают шестеренчатые насосы, развивающие давление до 16 МПа. Если требуется давление более 16 МПа, то выбирают аксиально-поршневые насосы с номинальным давлением до 25 МПа и более. Рабочий объем насоса, представляющий собой подачу насосом жидкости за один оборот , определяется:

Читайте также:  Шевроле нива нет давления масла на холостых оборотах

где n – скорость вращения вала насоса, об/с;

ηон – объемный КПД насоса.

В расчетах принимается номинальная частота вращения насоса, приведенная в его технической характеристике.

Для шестеренчатых насосов ηон = 0,7 . . . 0,95, а для аксиально-поршневых ηон = 0,85 . . .0,95.

При расчетной величине рабочего объема насоса, по каталогам стандартных гидронасосов подбирают насос с необходимыми характеристиками. После этого определяются действительные параметры гидропривода.

Действительный объем подачи насосной установки

где iн – количество насосов в гидроприводе;

qн – рабочий объем насоса;

nн – номинальная частота вращения насоса;

ηон – объемный КПД насоса.

Мощность привода насосной установки

где KH – коэффициент запаса мощности насоса (KH = 1,05 . . .1,1).

ηон – общий КПД насоса.

Для шестеренчатых насосов ηн = 0,75 . . . 0,85, для аксиально-поршневых ηн = 0,8 . . . 0,9.

Необходимая мощность электродвигателя для привода насоса в рассматриваемой схеме равна мощности, потребляемой насосом.

Основными расчетными параметрами гидроцилиндров являются:

D – диаметр гидроцилиндра;

VП – скорость перемещения штока;

t – толщина стенки гидроцилиндра.

Усилие на штоке гидроцилиндра определяется по формуле

P = πd 2 / 4 (Pном – Pс) ηм, (42)

где Pс – давление в сливной магистрали гидропровода;

ηм – механический КПД гидропровода.

Давление в сливной магистрали Pс = 0,2 . . . 0,5 МПа, значение механического КПД принимается в пределах ηм = 0,85 . . . 0,95.

Из этой формулы можно получить величину внутреннего диаметра гидроцилиндра

D = [P/(π/4 (Pном – Pc) ηм)] 1/2 . (43)

Рекомендуется принимать диаметр штока d = (0,3 . . . 1,7)D.

Ход поршня определяется, как правило, из технологических соображений. Например, для подъемников ход штока S = 1500 . . . 1800 мм, для стендов сборки-разборки рессор S = 250 . . . 300 мм.

Скорость перемещения поршня

где FП – площадь поперечного сечения поршня.

Толщина стенки гидроцилиндра определяется по формуле

Допускаемое напряжение для сталей, используемых для изготовления гидроцилиндров, [σ] = 140 . . . 160 МПа.

Для соединения элементов гидропривода применяют сварные или бесшовные трубы, гибкие резиновые шланги с текстильной оплеткой для низкого давления жидкости (до 5 МПа) и с металлической оплеткой для высокого давления жидкости (до 25 . . . 30 МПа).

При расчете трубопроводов определяют внутренний диаметр, скорость перемещения жидкости и производят проверку на разрыв.

Скорость перемещения жидкости определяют на определенных участках трубопровода, имеющих постоянный внутренний диаметр

где µ — коэффициент гидравлических потерь;

g – ускорение свободного падения;

h – напор (давление) в трубопроводе.

Для упрощения расчетов обычно скорость перемещения жидкости принимают на основе данных исследования работы гидроприводов. Для всасывающего трубопровода VЖ = 0,8…1,4, для сливной магистрали
VЖ = 1,4 . . . 2,0, для напорного трубопровода VЖ = 4.5 . . . 6,0 м/с.

На основании закона о неразрывности потока жидкости будет справедливо следующее выражение:

где fТР – площадь внутреннего сечения трубопровода;

VП – скорость перемещения поршня гидроцилиндра;

FП – площадь поперечного сечения поршня.

fТР = πd 2 ТР / 4. (49)

С учетом этих выражений можно получить формулу для расчета внутреннего диаметра трубопровода

dТР = (4 f ТР / π) 1/2 . (50)

После расчета диаметра подбирают по каталогам стандартных изделий ближайшие по размерам трубопроводы.

Проверка на прочность металлических труб проводится по формуле

σ = Pном dТР / 2 t ≤ [σ], (51)

где t – толщина стенки трубопровода.

Для стальных без шовных труб, изготовленных из стали 20, [σ] = 140 МПа и из стали 3 [σ] = 160 МПа.

Проверка на прочность гибких шлангов производится по допускаемому давлению, указанному в каталоге стандартных изделий. Для резиновых шлангов с текстильной оплеткой допускаемое давление [p] = 2 . . . 5 МПа при внутреннем диаметре шланга 6 . . . 12 мм.

Гидросистема считается работоспособной, если потери давления в ней не превышают 6 % от номинального давления насоса. Потери давления в системе определяются из выражения

где ∑ΔPп – суммарные путевые потери давления жидкости на прямолинейных участках трубопровода;

∑ΔPм – суммарные местные потери давления жидкости на участках сужения, расширения, изгибов трубопровода;

Читайте также:  Топливный насос высокого давления ниссан примера

∑ΔPг – суммарные потери давления в гидроагрегатах системы (насосы, вентили, клапаны и т. д.).

Путевые потери определяются по формуле

где λ – коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода;

ρ – плотность жидкости;

l – длина участка трубопровода.

Коэффициент λ зависит от числа Рейнольдса (Re) и в зависимости от режима течения жидкости составляет при ламинарном потоке (Re ≤ 2300)
λ = 75 / Re, при турбулентном потоке λ = 0,316 Re -0,2 .

Число Рейнольдса определяется из выражения

где υ – кинематическая вязкость жидкости.

Местные потери определяются по формуле

где ξ – коэффициент местных гидравлических сопротивлений.

Значения ξ приведены в справочной литературе [5].

Потери давления в гидроагрегатах принимаются по их техническим характеристикам.

Дата добавления: 2014-11-29 ; Просмотров: 1201 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Гидростатическое давление: формула и свойства.

Гидростатическое давление – это давление, производимое на жидкость силой тяжести.

Гидростатикой называется раздел гидравлики, в котором изучаются законы равновесия жидкостей и рассматривается практическое приложение этих законов.

Для того, чтобы понять гидростатику необходимо определиться в некоторых понятиях и определениях.

Содержание статьи

Закон Паскаля для гидростатики.

В 1653 году французским ученым Б. Паскалем был открыт закон, который принято называть основным законом гидростатики.

Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается в жидкости одинаково во всех направлениях.

Закон Паскаля легко понимается если взглянуть на молекулярное строение вещества. В жидкостях и газах молекулы обладают относительной свободой, они способны перемещаться друг относительно друга, в отличии от твердых тел. В твердых телах молекулы собраны в кристаллические решетки.

Относительная свобода, которой обладают молекулы жидкостей и газов, позволяет передавать давление производимое на жидкость или газ не только в направлении действия силы, но и во всех других направлениях.

Закон Паскаля для гидростатики нашел широкое распространение в промышленности. На этом законе основана работа гидроавтоматики, управляющей станками с ЧПУ, автомобилями и самолетами и многих других гидравлических машин.

Определение и формула гидростатического давления

Из описанного выше закона Паскаля вытекает, что:

Величина гидростатического давления не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость и определяется произведением

ρ – плотность жидкости

g – ускорение свободного падения

h – глубина, на которой определяется давление.

Для иллюстрации этой формулы посмотрим на 3 сосуда разной формы.

Во всех трёх случаях давление жидкости на дно сосуда одинаково.

Полное давление жидкости в сосуде равно

P0 – давление на поверхности жидкости. В большинстве случаев принимается равным атмосферному.

Сила гидростатического давления

Выделим в жидкости, находящейся в равновесии, некоторый объем, затем рассечем его произвольной плоскостью АВ на две части и мысленно отбросим одну из этих частей, например верхнюю. При этом мы должны приложить к плоскости АВ силы, действие которых будет эквивалентно действию отброшенной верхней части объема на оставшуюся нижнюю его часть.

Рассмотрим в плоскости сечения АВ замкнутый контур площадью ΔF, включающий в себя некоторую произвольную точку a. Пусть на эту площадь воздействует сила ΔP.

Тогда гидростатическое давление формула которого выглядит как

представлет собой силу, действующую на единицу площади, будет называться средним гидростатическим давлением или средним напряжением гидростатического давления по площади ΔF.

Истинное давление в разных точках этой площади может быть разным: в одних точках оно может быть больше, в других – меньше среднего гидростатического давления. Очевидно, что в общем случае среднее давление Рср будет тем меньше отличаться от истинного давления в точке а, чем меньше будет площадь ΔF, и в пределе среднее давление совпадет с истинным давлением в точке а.

Для жидкостей, находящихся в равновесии, гидростатическое давление жидкости аналогично напряжению сжатия в твердых телах.

Единицей измерения давления в системе СИ является ньютон на квадратный метр (Н/м 2 ) – её называют паскалем (Па). Поскольку величина паскаля очень мала, часто применяют укрупненные единицы:

Читайте также:  Один моль аргона находящийся в цилиндре при температуре и давлении

килоньютон на квадратный метр – 1кН/м 2 = 1*10 3 Н/м 2

меганьютон на квадратный метр – 1МН/м 2 = 1*10 6 Н/м 2

Давление равное 1*10 5 Н/м 2 называется баром (бар).

В физической системе единицей намерения давления является дина на квадратный сантиметр (дина/м 2 ), в технической системе – килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м 2 ). Практически давление жидкости обычно измеряют в кгс/см 2 , а давление равное 1 кгс/см 2 называется технической атмосферой (ат).

Между всеми этими единицами существует следующее соотношение:

1ат = 1 кгс/см 2 = 0,98 бар = 0,98 * 10 5 Па = 0,98 * 10 6 дин = 10 4 кгс/м 2

Следует помнить что между технической атмосферой (ат) и атмосферой физической (Ат) существует разница. 1 Ат = 1,033 кгс/см 2 и представляет собой нормальное давление на уровне моря. Атмосферное давление зависит от высоты расположения места над уровнем моря.

Измерение гидростатического давления

На практике применяют различные способы учета величины гидростатического давления. Если при определении гидростатического давления принимается во внимание и атмосферное давление, действующее на свободную поверхность жидкости, его называют полным или абсолютным. В этом случае величина давления обычно измеряется в технических атмосферах, называемых абсолютными (ата).

Часто при учете давления атмосферное давление на свободной поверхности не принимают во внимание, определяя так называемое избыточное гидростатическое давление, или манометрическое давление, т.е. давление сверх атмосферного.

Манометрическое давление определяют как разность между абсолютным давлением в жидкости и давлением атмосферным.

и измеряют также в технических атмосферах, называемых в этом случае избыточными.

Случается, что гидростатическое давление в жидкости оказывается меньше атмосферного. В этом случае говорят, что в жидкости имеется вакуум. Величина вакуума равняется разнице между атмосферным и и абсолютным давлением в жидкости

и измеряется в пределах от нуля до атмосферы.

Свойства гидростатического давления

Гидростатическое давление воды обладает двумя основными свойствами:
Оно направлено по внутренней нормали к площади, на которую действует;
Величина давления в данной точке не зависит от направления (т.е. от ориентированности в пространстве площадки, на которой находится точка).

Первое свойство является простым следствием того положения, что в покоящейся жидкости отсутствуют касательные и растягивающие усилия.

Предположим, что гидростатическое давление направлено не по нормали, т.е. не перпендикулярно, а под некоторым углом к площадке. Тогда его можно разложить на две составляющие – нормальную и касательную. Наличие касательной составляющей из-за отсутствия в покоящейся жидкости сил сопротивления сдвигающим усилиям неизбежно привело бы к движению жидкости вдоль площадки, т.е. нарушило бы её равновесие.

Поэтому единственным возможным направлением гидростатического давления является его направление по нормали к площадке.

Если предположить что гидростатическое давление направлено не по внутренней, а по внешней нормали, т.е. не внутрь рассматриваемого объекта а наружу от него, то вследствие того, что жидкость не оказывает сопротивления растягивающим усилиям – частицы жидкости пришли бы в движение и её равновесие было бы нарушено.

Следовательно, гидростатическое давление воды всегда направлено по внутренней нормали и представляет собой сжимающее давление.

Из этого же правило следует, что если измениться давление в какой-то точке, то на такую же величину измениться давление в любой другой точке этой жидкости. В этом заключается закон Паскаля, который формулируется следующим образом: Давление производимое на жидкость, передается внутри жидкости во все стороны с одинаковой силой.

На применение этого закона основываются действие машин, работающих под гидростатическим давлением.

Ещё одним фактором влияющим на величину давления является вязкость жидкости, которой до недавнего времени приято было пренебрегать. С появлением агрегатов работающих на высоком давлении вязкость пришлось так же учитывать. Оказалось, что при изменении давления, вязкость некоторых жидкостей, таких как масла, может изменяться в несколько раз. А это уже определяет возможность использовать такие жидкости в качестве рабочей среды.

Источник

Adblock
detector