книги из ГПНТБ / Терехин, Н. И. Расчет параметров объемной гидравлической передачи машин инженерного вооружения учебное пособие

ленный конец рукава вставляется в соединительную муфту 1, из­

готовляемую из стали Ст. 45 с улучшением до твердости НВ = 240—270. В резьбу соединительной муфты 1 ввинчивают ко­ нический ниппель 2, для закручивания которого служит временная монтажная пробка 3. Для присоединения к гидроагрегату на нип­ пель 2 предварительно надевается гайка 4, кольцо 5 и уплотнитель­ ное кольцо 6 круглого сечения из маелоетойкой резиноюмеси. Для

Рис. 27. Разборная заделка гибкого рукава

предохранения собранного рукава от засорения на гайку 4 навин­

чивается заглушка 7. Простота и надежность работы такого сое­ динения, а также возможность его выполнения в полевых усло­ виях обеспечивают этому способу широкое распространение.

Присоединение трубопроводов к гидроаппаратуре, а также их соединение между собой должно быть надежным в смысле проч­ ности и плотности. Для всасывающих трубопроводов, в которых имеется разрежение, плотные соединения должны исключить под­ сос воздуха.

При выборе трубопроводов в гидропередачах машин инженер­ ного вооружения представляют интерес такие их параметры, как сопротивление течению рабочей жидкости (гидравлические поте­ ри), размеры проходных сечений, толщина стенок и жесткость.

60

Compохмеление течению рабочей жидкости в трубопроводах определяется по уравнению Бернулли: при установившемся тече-

a v 2

иии жидкости изменение суммы трех напоров — скоростного — ,

пьезометрического (давления) — и высотного <г — между двумя

Т

любыми сечениями равно потерянному напору h между этими же

сечениями, т. е.

avi	+ г1	av%	, р 2 .	г2 = /г,	( 118)
+		2 g	Н-------+	z*
2*			Т

где v — скорость потока;

а— коэффициент, для ламинарного потока а = 2, для турбу­ лентного а= 1;

р— абсолютное давление;

z —	уровень жидкости, соответствующий нулевому уровню;
7 —	удельный вес рабочей жидкости.

Потери напора в трубопроводе складываются из двух величин: из потерь hB на вязкое трение между слоями рабочей жидкости и потерь hMв местах сопротивления (в угольниках, ответвлениях,

кранах, местах расширения или сужения потока и т. п.). При рас­ чете трубопроводов эти потери принято учитывать в долях скоро­ стного напора по формулам

	v 2	(119)
	h
	27
	V 2	( 120)
	2 7 ’
где	X — коэффициент сопротивления по длине трубопровода;
	L — длина трубопровода, ж;
	d — внутренний диаметр трубопровода, ж;	зависящий от
	См — коэффициент местного сопротивления,
	числа Рейнольдса Re, формы местного	сопротивления,
	шероховатости его поверхности и т. п.
	Число Рейнольдса, как известно, определяет режим движения
рабочей жидкости и определяется по формуле
	Re = ^ ~ ,	(121)
где	v — средняя скорость потока;
	d — внутренний диаметр трубопровода;
	0 — кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости
	в стоксах.

61

*Значение числа Рейнольдса, при котором происходит переход ст ламинарного режима к турбулентному, называется критическим числом и обозначается ReHp. При R e^>ReKр режим движения является турбулентным, а при Re<^ReKp ламинарным. Для прак­

тических расчетов можно принимать следующие значения критиче­

ских чисел Рейнольдса:
для круглых гладких труб — 2000—2300;
для гибких рукавов или шлангов — 1600;
для концентрических гладких щелей — 1100;
для гладких эксцентричных щелей — 1000;
для концентрических щелей с выточками — 700;
для эксцентричных щелей е выточками — 400;
для окон цилиндрических золотников — 260.;
для распределительных кранов — 550—750;
для плоских и конусных клапанов — 20— 100.						ско­
По	критическому числу легко определить			критическую
рость
		ReкР&				( 122)
		v кр
		L
При скорости потока ниже критической его режим всегда ла­
минарный. В области турбулентного движения				необходимо		раз­
личать	турбулентный поток в гидравлически'			гладких	трубах
(ReKp< R e < \ 0 %		когДа потери давления	не зависят от шерохо­
ватости	труб, и	турбулентный поток в	шероховатых		трубах

(R e > 10s).

Трубы считаются гладкими, если относительная шероховатость трубы 6, т. е. отношение средней высоты выступов А к внутреннему диаметру трубы d, равно

в =	Д	'	-0,875	(123)
	d	17,85 Re	,
Д	гладкость.
гд е ------- относительная

d

Трубы перестают быть гидравлически гладкими при следующих числах Рейнольдса:

о	0 , 0 1	0 , 0 0 5	0 , 0 0 2	0 , 0 0 0 1	0 , 0 0 0 5
R e	5 ,1 • 1 р3	1 1 ,5 -1 0 3	3 2 . 7 5 . 1 0 3	7 2 ,3 - Ю з	160-103
			1

Обычно в трубопроводах гидропередач машин инженерного во­ оружения уровни.Z\ и z 2 жидкости в начале и конце трубопроводов

62

равны и расчет сопротивления течению рабочей жидкости сводит­ ся к определению потери давления

	± Р = Р 1~ Р г = ^		- - \	—		(124)
			2 s \	d
Имея	в виду, что v	0_	где /	— площадь	поперечного	сече­
		/
ния трубопровода, получим
	bp = Q2	L			См	(125)
		\ Z g f 2 J m i		' 2 g p
или,	обозначив выражение		в скобках через k		получим
			А /? =	Q2k.		(126)

В приведенных выражениях величины коэффициента л могут быть приняты следующими:

— при ламинарном режиме движения рабочей жидкости при условии, что этот режим сохраняется для круглых гладких труб

75

до числа Рейнольдса #£<2000—2300; для труб Х= — , для гибких

Re

,		80
рукавов X^		---- ;
— при		Re
		турбулентном движении рабочей жидкости, когда
# £ > 2300;	X=		---- Для очень гладких алюминиевых труб,

/ Д \ 0,314

0,06 1— 1 — для шероховатых труб.

Для расчетов рекомендуется принимать абсолютную шерохова­ тость стальных трубопроводов 0,04 мм, резиновых шлангов или рукавов 0,03 мм. Более полные зависимости для определения этого

коэффициента приведены в табл. 8.

Коэффициентом С* учитываются все виды местных потерь, включая сопротивления на входе и выходе из трубопровода. Значе­ ние коэффициента местных потерь С/ при проведении практиче­ ских расчетов рекомендуется принимать в соответствии с данными, приведенными в табл. 9.

При последовательном соединении трубопроводов потери давле­

ния складываются, а расходы остаются неизменными.	Расчетные
формулы имеют вид:
д p = 2 * b p i ,	(127)
1
Q ~ Q\ ~ Q2~ • • • ~Qm	(128)
где i — номер участка трубопровода.

63

Т а б л и ц а 8

Расчетные формулы для определения коэффициента сопротивления по длине трубопроводов

Характеристика потока и трубопровода

Ламинарный	изотермический поток
в круглых	трубах

Ламинарный поток в реальных тру­ бопроводах круглого сечения

Турбулентный поток в гидравлически гладких трубопроводах

2300</?е<105

Турбулентный поток в шероховатых трубопроводах (коэффициент к не

зависит от числа Рейнольдса)

R e > 105

Расчетные формулы

_64

А

Re

формула Пуазейля

75_

А

Re

формула для практических расчетов

X =0,3164 R e~ 0,25

формула Блазиуса

( .,1 4 + 2 1 g ^ - )2

формула Никурадзе или

Турбулентный поток в трубах с естественной шероховатостью

Ламинарный поток:

— в аккуратно изогнутой трубе с углом изгиба 90° и при отно­ шении среднего радиуса изог­ нутого участка к диаметру трубы

			4
		x=auJ/ т
формула Шифринсона,					шерохова­
где Л		— абсолютная
тость, Д=0,05—0,08 для стальных
цельнотянутых				трубопроводов,
Д=0,25—0,30 для чугунных тру­
бопроводов, Д=0,03 для резино­
вых		шлангов,	Д=0,01—0,05			для
латунных и			алюминиевых			труб
(Д в мм).
Формула		Кольбрука		и Уайта
1	:	2 lg	А		2,51	\
|/Т				+	Re / А	/
		3,7 d

	Re
— при неаккуратном изгибе с вмя­	82
тинами до 10—20% диамет­	Re
ра d

64

Характеристика потока

итрубопровода

—при изгибе больше 90° и

—при большом смятии трубы до

40—50% d

Вгибких резино-тканевых рукавах длиной 300—500 мм с наконечни-

ками при /<+<1600

При малых радиусах изгиба гибких рукавов

Прорезиненные шланги, армирован­ ные внутри проволокой с внутрен­ ним диаметром d

Кольцевая щель (трубопровод) с внутренним диаметром d и наруж­ ным D

D r = D — d, (D — d )v

~0

		Продолж ение			табл.	8
Расчетные формулы
		А=	80
			-
			Re
		А=	150
			Re
^		75		85
А=		~		ке
		А-	108
16 52			Re
					-0 ,4
А=А0+ —	=(0,01113+0,917 Re					)+
dt			16 52
			dt
формула	Черникина,			сопротивления
где А0 — коэффициент
для		гладких резино-ткане­
	вых рукавов;				проволоч­
Ь— высота			выступов
	ной	спирали		над	внутрен­
ней		поверхностью			шланга;
t — шаг проволочной					спирали.
Aj =		с А

где А — коэффициент сопротивления для круглой трубы диамет­ ром D T, с — коэффициент

формы

	d	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	1,0
	~Ъ
	с	1	11,4	1,45	1,47 |	1,48	1,49 I	1.5
Весьма вязкие		рабочие	жидкости				А=	k А0
(вязкость	30	40° Е)			где	А0 — коэффициент			сопротивления
							по приведенным ранее фор­
							мулам
							k — 0,7 — 0,9
Турбулентный		поток в	трубах	не­		А — определяется			по формулам
круглого	сечения						для круглых		труб
5 За к. 878									65

Т а б л и ц а 9

Значения коэффициентов местных потерь £

Вид сопротивления

Значение С

Вентили, у которых ось прохода изменяет свое направление под углом 90° .

Вентили, у которых ось прохода не изме­

няет своего	направления или изменяет
на небольшой	у г о л ....................................

Распределительные золотники в зависимо­ сти от характера движения и количества поворотов потока жидкости . . . .

Распределительные и обратные клапаны .

Запорные и разрывные муфты.

Выход рабочей жидкости из трубопровода

в б а к ................................................................

2 -

2 ,5 -3 ,0

0 01 1

о

2 - 4

2 - 3

1—1,5

1 -- турбулентный режим -ламинарный режим

Внезапное расширение			потока:
1	: 4 ........................................................		.	0,9
1	: 2 ...............................................................			0,5
3	: 4 ...............................................................			0,22
Внезапное сужение трубопроводов при пло­
щади		сечений до	сужения 5 и после
сужения s:
4	:	1 ...............................................................		0,47
2	:	1 ...............................................................		0,37
4	: 3 ...............................................................			0,22

Вход рабочей жидкости из бака в трубу:

— при острых	кромках и трубе, заде­
ланной заподлицо со стенками бака.		0,5
— при трубе,	вдвинутой внутрь бака	0 ,7 5 -1 ,0
Штуцеры .........................................................		0,1 - 0 ,1 5
Резкий поворот	трубы:

а = 3 0 ° ..........................................................

IICDОо

а = 9 0 ° ..........................................................

0,17

0,55

1,12

66

Вид сопротивления

Плавные колена (отводы) под углом 90° при минимальном радиусе изгиба, рав­ ном 3—5 диаметрам трубы . . . .

Поворотные сверления или штампованные угольники под углом 90° .

Колена без закруглений и вставок

Ответвления и тройники

Продолж ение табл. 9

Значение С

	0.12—0,15
			2
а°	10°	20°	30°	40°	о
					сл о
С	0,04	0,1	0,17	0,27	0,4
а°	60°	70°	о	90°
			оо о
С	0,55	0,7	0,9	М 2

		0,5
		3,0
		0,05
		0,15
		0,1
		1,3
Разделение	и соединение потоков в прямо-	При отводе потока Сот= 0 ,9 —1,2
угольных	тройниках

5*	67

							П родолж ение табл. 9
Вид сопротивления							Значение			С
л		_	—1		Для	транзитного			потока
							Стр = 0 ,1		— 0 ,2
5 -----			2	1
т	—		1		Для разделяемого потока
							Сраз = 1 — 1,5
			__9
У			к .		Для соединяемых потоков
			2				Ссоед — 2 — 2,5
	п	^	ол'		Для соединяемых потоков
	-----1 ( 1-------						Сс =	0,5 — 0,6
	Q				Для суммарного транзитного по­
					тока		Ссум =	0,55 — 0,45
Вход из бака в трубу		для закругленной входной					кромки
		г			0,01	0,02		0,04		0,06
		~d	|	°
— ► k r	*	С	1	0,5	0,43	0,36		0,26		0,20
		г		0,08	0,12		0,16		0,20
		d	\
			!1	0,15	0,09		0,06		0,03
		'
Постепенное	сужение потока
					где Свх берется для					входа в тру­
							бу из	бака
Постепенное	расширение	потока					С=	£		2

68

П родолж ение табл. 9

Вид сопротивления

Значение С

I

т°	10°
k	0,17
	80°
k	1,10

.Вход в трубу под углом

toоо

0,41

90°

1,07

30°	о	50°	60°	70°
	о rt*
0,71	0,90	1,03	1,12	1,13
100°	120°	160°	180°
1,06	1,05	1,02	1, 00

			£=0,505+0,303 sin tp+0,226 sin2
Диафрагма	в трубе
	т г т
	X Ll
			формула		Идельчика
		S	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
		У
		С	226	47,8	17,5	7,8	3,75	1,8
		т	0,7	0,8	0,9	1,00
		с	|0,8 |	0,29	0,06 j	0,0
Диафрагма	в трубе переменного	сечения при		Si>20s (совершенное сжатие)
		Т о	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
	____«5 L ___ ^2	с	232	51	19,8	9,61	5,26	3,08
____J —		•S	0,7	0,8	0,9	1,00
		с	1,88 |	1,17	0,73 1	0,48

69