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压力液压管路的推荐流速
发布时间:2021-04-22
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某试验台液压系统分别由三台液压泵供油,液压站放置在远离试验台的一个工作间,距试验台近60m,管路要求布置在地下通道里,额定工作流量分别是32L/min、114L/min、114L/min,其额定工作压力是21MPa,管道压力波动值<2%,试验台共一根油管回油,要求回油压力损失小于0.1MPa。液压系统使用的介质是10号航空液压油,由于航空液压油易泄漏,压力波动和压力损失有要求,施工场所不容易施工等原因,在施工时要进行充分的计算和合理施工。

一、油管管径的计算

① 32L/min压力管的计算。压力液压管路的推荐流速v为2.5~6.5m/s,考虑到管路较长,取v=4m/s,则油管的内径d1为

d1=4.61√Q/v=4.61√32/4=13(mm)

式中;v为管路中油液的流速,m/s;Q为通过油管的流量,L/min;d1为高压油管内径,mm。

根据其额定工作压力是21MPa和地下通道的潮湿环境,选用Ф22mm×2.5mm的不锈钢管,其内径为Ф17mm,实际流速为2.35m/s。

② 114L/min压力管的计算。压力液压管路的推荐流速v=2.5~6.5m/s,考虑到管路较长,取v=4m/s,则油管的内径d2为

d2=4.61√Q/v=4.61√114/4=24.6(mm)

式中:v为管路中油液的流速,m/s;Q为通过油管的流量,L/min;d2为大高压油管内径,mm。

根据其额定工作压力是21MPa和地下通道的潮湿环境,选用Ф34mm×4.5mm的不锈钢管,其内径为Ф25mm,实际流速为3.87m/s。

③ 回油管的计算。回油液压管路的推荐流速v=1.5~4.5m/s,考虑到管路较长,取v=1.5m/s,则油管的内径D为

D=4.61√Q/v=4.61√260/1.5=60.6(mm)

式中:v为管路中油液的流速,m/s;Q为通过油管的流量,L/min,应该为三台泵流量的总和260L/min;D为大高压油管内径,mm。

选用Ф75×3.5mm的不锈钢管,其内径为Ф68mm,实际流速为1.19m/s。

Manuli玛努利橡胶工业公司(总部在意大利)是一个多国设计跨国公司,流体输送增强橡胶和金属液压油及部件和系统的制造和销售;海洋应用。其中玛努利液压胶管产品有:胶管总成,液压油管,高压软管,高压油管,液压高压软管总成,液压高压油管总成,,软管总成液压胶管总成液压软管,液压油管高压胶管,高压软管。意大利MANULI液压胶管品牌MANULI玛努利橡胶工业集团是一家跨国性,是欧洲大的液压软管及接头制造商。其软管和接头已分获ISO9001和ISO9002认证。玛努利软管系列符合SAE和DIN标准,同时也提供适于特殊应用场合的产品。经过了大量而缜密的开发和实验程序,玛努利橡胶工业公司已推行全新的MF2000系列接头。应用MF2000技术的缠绕管总成的脉冲性能指标已达一百万次,大大超过DIN和SAE标准要求的40万次和50万次。完整的系列MANULI橡胶工业公司为客户提供拥有广泛品种的产品系列。公司已与业内诸多优质供应商,如ContiTech (康迪泰克)  Manuli (玛努利)  Aeroquip (爱罗奎普)  Trelleborg (特瑞堡) GOODYEAR (固特异) SUNFLEX (双威) MTG Parker (派克) IVG TGT EATON (伊顿) Gates (盖茨) Alfagomma (阿法格玛) 等建立起紧密的合作关系,并通过所搭建的开放式供应平台,可提供全世界范围内的绝大多数品牌产品。这将会使我们能够提供几乎所有类型的软管产品及配套方案。

大兰液压油管

二、管路压力波动和压力损失的计算或验证

① 小压力管路蓄能器的计算与选择。为了达到管道压力波动值<2%的要求,必须配备蓄能器,用于吸收液压冲击,以保证系统压力稳定。

蓄能器的容积按经验公式计算为

V0=0.0000656QL/(1-p1/p2)

=0.0000656×32×60/(1-21/21.42)=6.42

式中:V0为蓄能器的容积,L;p1为工作压力,MPa; p2为系统允许的最高冲击压力,MPa,根据要求p2=1.02×21-21.42MPa;Q为管路中的流量,L/min;L为管路的长度,m。

选用10L公称压力为31.5MPa的蓄能器,蓄能器的充气压为为21MPa,考虑其介质为10号航空油,选用法兰安装形式。

② 大压力管路蓄能器的计算与选择。同上所述,蓄能器的容积按下面的经验公式计算为

V0=0.0000656QL/(1-p1/p2)

=0.0000656×114×60/(1-21/21.42)=22.87

式中:V0为蓄能器的容积,L;p1为工作压力,MPa;P2为系统允许的最高冲击压力,MPa,根据要求p2=1.02×21=21.42MPa;Q为管路中的流量,L/min;L为管路的长度,m。

选用两个25L公称压力为31.5MPa的蓄能器,蓄能器的充气压力为21MPa,考虑其介质为10号航空油,选用法兰安装形式。

③ 回油管压力损失的验证。按要求回油管的压力损失应该小于0.1MPa。按以下方法进行验证。

a、计算回油管的沿程损失。雷诺数Re为

Re=vD/u=1.19×1000×68/10=8092

式中:v为回油管路中的液体流速,mm/s;D为回油管的内径,mm;u为回油管内流体的运动黏度,10号航空液压油的运动黏度为10mm/s。

沿程阻力系数λ为

λ=0.3164/Re0.25=0.3164/80920.25=0.03336

根据达西公式可以计箅出回油管的沿程损失p沿为

p沿=λLpv2/2/D=0.03336×60×850×1.192/2/0.068=17715.4(Pa)

式中:p沿为回油管的沿程损失,Pa;ρ为液体密度,kg/m3,10号航空液压油的密度为850kg/m3;L为油管路的长度,m;。为回油管路中的液体流速,m/s;D为回油管的内径,m。

b、弯头的局部损失。在回油管路中还有四处90°的弯头,这些地方的局部损失也不可小视,其弯管半径尺为管外径的2.5倍,即为190mm,根据雷诺数Re和R/D值,可以查得局部阻力系数ξ为0.21。

每个弯头的局部损失p弯为

p弯=ξw2/2=0.21×850×1.192/2=126.4(Pa)

式中:船为回油管的弯头的局部损失,Pa;ξ为局部阻力系数,ξ=0.21;ρ为液体密度,kg/m3,10号航空液压油的密度为850kg/m3;h为回油管路中的液体流速,m/s。

c、回油管的高度压力损失。液压站的油箱回油处与工作台相差2m,要克服这一高度回油,其高度压力损失p高为

p高=10ρh=10×850×2=17000Pa

式中:p高为回油管的高度损失,Pa;ρ为液体密度,kg/m3,10号航空液压油的密度为850kg/m3;h为回油管两端的高度差,m,h=2m。

回油管路的压力损失总和应该为沿程损失、四处弯头的局部损失及高度损失之和,即

p损失=p沿+4p弯+p高=17715.4 +4×126.4+17000=35220.6Pa

回油管路的压力损失为0.035MPa,小于0.1MPa的要求。


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