2. Расчет трубопроводов

По известному расходу Q_н и средней скорости V движения жидкости в трубопроводе вычисляем диаметры d и округляем их до стандартных значений (таблицы приложения 4).

Внутренний диаметр трубы находим, используя следующую формулу:

(6)

В зависимости от назначения трубопровода, давления в гидросистеме и условий эксплуатации выбираем скорость V потока рабочей жидкости. Ниже приведены разработанные практикой рекомендации по выбору скорости V:

- для всасывающего трубопровода – 1,0-2,0 м/с;

- для сливного трубопровода – 1,5-2,0 м/с;

- для напорного трубопровода – 4-10 м/с.

Кроме того, при выборе скорости V для напорного трубопровода следует учитывать рекомендации по соотношению рабочего давления P и скорости V приведенные в таблице 1.

Таблица 1 – Соотношение рабочего давления и скорости

Рабочее давление P, МПа	2,5-5,0	10,0	15,0	20,0	30,0
Скорость потока V, м/с	4,0	5,0	6,0	7,0	10,0

Толщину стенки металлического трубопровода δ, м, определяем по следующей формуле:

(7)

где: σ_р – допускаемое напряжение на растяжение. Н/м² (для стали σ_р =20 - 140 МН/м² , для меди σ_р = 55 МН/м²);

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

P – рабочее давление, Н/м².

3. Расчет потерь давления в гидросистеме

При проектировании системы гидропровода необходимо определить величину потерь давления рабочей жидкости, что позволит определить полный к.п.д системы, подобрать гидродвигатели, при необходимости установить пределы работоспособности гидропривода при низких температурах. Гидросистема считается оптимально спроектированной, если потери давления в ней не превышают 6 % от номинального давления насоса.

Для начала расчета потерь давления на трение по длине следует определить длины и диаметры напорных, всасывающих и сливных трубопроводов.

Диаметры труб были найдены по формуле (6), а длины даны в задании и распределяются на три следующие группы:

- всасывающий трубопровод – участок трубы между масляным баком и насосом. Если длина этого участка очень мала или он вообще отсутствует (например, насос располагается в масляном баке), то потери давления по длине равны нулю;

- напорный трубопровод – сумма участков трубы между насосом и распределителем; распределителем и гидродвигателем; гидродвигателем и распределителем;

- сливной трубопровод – участок между распределителем и масляным баком.

Таким образом, для каждой группы трубопроводов будут одинаковыми диаметры и скорости движения жидкости и тогда расчет всех потерь давления будет осуществляться по трем группам.

Расчет потерь давления на трение по длине трубы h_l, Па, проводим по формуле:

(8)

где: λ – коэффициент гидравлического трения (λ=0,02);

l – сумма длин трубопроводов, м;

d – диаметр трубопроводов, м;

ρ – плотность жидкости, кг/м³;

V – средняя скорость движения жидкости, м/с.

Зная среднюю скорость V, кинематический коэффициент вязкости ν и диаметр d трубопроводов, найдем критерий Рейнольдса по формуле:

(9)

Если Re≤2300, то коэффициент гидравлического трения определяем по формуле для ламинарного режима:

(10)

Если 2300<Re<6·10⁴, то коэффициент λ определяем по формуле для турбулентного режима (область гидравлических гладких труб):

(11)

Определив потери давления на трение по длине трубы во всасывающих (h_lвс), в напорных (h_lн) и сливных (h_lс) трубопроводах, суммируем их и получаем сумму потерь давления на трение по длине трубы в гидросистеме

Σh_l = h_lвс + h_lн + h_lс. (12)

Расчет местных потерь давления проводим по формуле:

(13)

где: ∑– сумма коэффициентов местного сопротивления, величины которых можно найти в таблице приложения 5.

Полные потери давления в гидросистеме найдем, как сумму величин из формул (12) и (13):

Σh = Σh_l + Σh_м (14)