Курсовая работа по Механике жидкости и газов. Расчёт системы смазки врд курсовая работа по курсу "Гидрогазодинамика" Вариант 21, задание

• Название: Расчёт системы смазки врд курсовая работа по курсу "Гидрогазодинамика" Вариант 21, задание
• Анкор: Курсовая работа по Механике жидкости и газов
• Дата: 12.11.2022
• Размер: 1.2 Mb.
• Имя файла: SVM_MG_V1.docx
• Тип: Курсовая; #784108
• страница: 2 из 3

.
2.9 Расчёт гидростатического и динамического давления

Самый нижний участок отмечен на схеме (рис.1) осью “0-0”. От этой плоскости отсчитаем высоту z и определим значения гидростатического давления , а также для входа и выхода каждого гидравлического элемента (от бака до форсунки).


Рисунок 1 – расчетная схема в масштабе по длинам


Масляный бак 1:



Вход в трубопровод 2:



Насос подкачки 3:



Трубопровод 4:



Запорный кран 5:



Трубопровод 6:



Отвод 7:



Трубопровод 8:



Фильтр 9:



Трубопровод 10:



Датчик наличия стружки 11:



Трубопровод 12:



Насос 13:



Трубопровод 14:



Отвод 15:



Трубопровод 16:



Фильтр 17:



Трубопровод 18:



Отвод 19:



Трубопровод 20:



Тройник 21:



Трубопровод 22:



Трубопровод 24:



Колено 25:



Трубопровод 26:



Тройник 27:



Трубопровод 28:



Трубопровод 30:


Колено 31:



Трубопровод 32:



2.10 Определение путевых потерь давления

Для начала определим коэффициент Дарси для каждого трубопровода по формуле (5):

Трубопроводы 4-12:



Трубопроводы 14-20:



Трубопровод 22:



Трубопроводы 24, 26:



Трубопроводы 28-32:


Теперь определим путевые потери каждого трубопровода по формуле (3):

Трубопровод 4,6:



Трубопровод 8



Трубопровод 10:



Трубопровод 12:



Трубопровод 14:



Трубопровод 16:



Трубопровод 18,20:



Трубопровод 22:



Трубопровод 24:



Трубопровод 26:



Трубопровод 28,32:



Трубопровод 30:


2.11 Определение местных потерь давления

Вход в трубопровод 2:

Является частным случаем входа в прямую трубу постоянного поперечного сечения: вход в трубу, заделанную в стенку на конечном расстоянии.

По заданию дано, что



По таблице №3 коэффициент местного сопротивления равен из работы [5]:



Вычислим местную потерю давления по формуле (2):



Запорный кран 5:

Д
ано по заданию:


Так как в таблице из работы [5] нет значения , то воспользуемся методом интерполяции, о котором упомянули и использовали ещё в начале работы.



Вычислим местную потерю давления по формуле (12):



Отвод 7,15:

Дано:



Отводы 7,15 являются отводами плавно изогнутыми (гладкие стенки) при , находящимися за прямым участком трубопровода.

Коэффициент местного сопротивления в данном случае вычисляется по формуле из работы [5]:

, (14)

где – коэффициент путевых потерь, определяемый по таблице .

Вычислим число Рейнольдса для каждого отвода по формуле (4):





Сверяясь с таблицей №5, примем следующие значения коэффициента путевых потерь :



Тогда по формуле (14) коэффициент местного сопротивления будет равен:



Вычислим местные потери давления для отводов 7,15 по формуле (2):



Фильтр 9:

Дано:



Расчёт фильтра сводится к определению трёх местных потерь давления: при внезапном расширении, при течении жидкости через металлическую сетку и при внезапном сужении.

1. Внезапное расширение (работа [5]).

Местное сопротивление в таком случае определяется по формуле:

(15)

Ввиду малости коэффициента в данной работе им можно пренебречь.

Так как число Рейнольдса и , то для нахождения воспользуемся таблицей №6, применяя метод интерполяции, зная при этом, что







Получаем:



Тогда местная потеря давления по формуле (2):



2. Течение жидкости через металлическую сетку (работа [5]).

Для начала найдём скорость в живом сечении сетки (скорость течения между прутьями сетки), которую можно найти по формуле:

, (16)

где находится по формуле:

, (17)

где – площадь поперечного сечения до сетки (в широкой части фильтра), .

Откуда по формуле (16):



Для определения коэффициента местного сопротивления на участке сетки необходимо знать число , которое рассчитывается по формуле (4):



При местное сопротивление примерно равно:

(18)

рассчитывается по формуле:

(19)

Откуда



Для определения местной потери давление так же необходимо рассчитать скорость перед сеткой по формуле (16):



Тогда местная потеря давления по формуле (2):



3. Внезапное сужение (работа [5])

Местное сопротивление в таком случае определяется по формуле:

(20)

Ввиду малости коэффициента в данной работе им можно пренебречь.

Так как , то значение местного сопротивления найдём по таблице. ( )





Согласно таблице (работа [5]):



Тогда местная потеря давления по формуле (2):



Общая местная потеря давления фильтра 9:



Датчик наличия стружки 11:

Дано:



Тогда местная потеря давления по формуле (2):



Фильтр 17:

Дано:



Фильтр 17 рассчитаем по алгоритму, использованному при расчёте фильтра 9.

1. Внезапное расширение.

Так как число Рейнольдса и , то для нахождения воспользуемся таблицей №6, зная при этом, что



Так как при и , то и:



Тогда местная потеря давления по формуле (12):



2. Течение жидкости через металлическую сетку.

Для начала найдём скорость в живом сечении сетки (скорость течения между прутьями сетки), которую можно найти по формуле:

,

где находится по формуле:

,

где – площадь поперечного сечения до сетки (в широкой части фильтра), .

Откуда по формуле (15):



Для определения коэффициента местного сопротивления на участке сетки необходимо знать число , которое рассчитывается по формуле (4):



При местное сопротивление примерно равно:

(21)

рассчитывается по формуле:



Откуда



Для определения местной потери давление так же необходимо рассчитать скорость перед сеткой по формуле (15):



Тогда местная потеря давления по формуле (12):



3. Внезапное сужение

Рассчитаем число Рейнольдса течения в широкой части фильтра по формуле (4):



Так как , то значение местного сопротивления найдём по таблице (работа [5]). ( )



Тогда местная потеря давления по формуле (12):



Общая местная потеря давления фильтра 9:



Отвод 19:

Дано:



Отвод 19 являются отводом плавно изогнутыми (гладкие стенки) при , находящимся за прямым участком трубопровода.

Коэффициент местного сопротивления на участке отвода находится по формуле (работа [5]):

(22)

При коэффициент .

П
ри коэффициент возьмём из таблицы.
Откуда



Коэффициент для круглой трубы:



Д
ля нахождения – коэффициента путевых потерь, необходимо вычислить число , которое будет равно:


Сверяясь с таблицей (работа [5]), примем значение равным:



Вычислим местное сопротивление по формуле (17):



Тогда местная потеря давления по формуле (12):



Тройник 21:

Тройник 21 является тройником на разделение потока симметричной формы (равносторонний) с резким поворотом на угол .

Местное сопротивление в таком случае вычисляется по формуле (23) из работы [5]:

, (23)

где индекс 21.1 означает местное сопротивление левого ответвления; индекс 21.2 – правого ответвления.

Тогда местная потеря давления по формуле (2):



Колено 25,31:

Дано:



Колено 25,31 является коленом с острыми кромками в месте поворота (гладкие стенки), находящееся за прямым участком трубопровода.

Местное сопротивление в таком случае находится по формуле (24) из работы [5]:

(24)

Для круглой трубы коэффициент равен:



Коэффициент равен из таблицы:



Местное сопротивление вычисляется по формуле (25) из работы [5]:

(25)

Местное сопротивление по формуле (24):



Вычислим местную потерю давления по формуле (2):



Тройник 27:

Дано:



Тройник 27 является тройником приточным с углом поворота на боковое ответвление.





По таблице №10, учитывая, что сечения тройника одинаковы во всех направлениях, примем:



Вычислим местную потерю давления по формуле (2):

Элемент системы ВРД	Вход в элемент 1	Па	Па	Потеря давления
	Выход из элемента 2			путевые , Па	местные , Па
Масляный бак 1	1	15456.05	0	0	0
	2	15456.05	1279.06
Вход в трубопровод 2	1	15456.05	1279.06	0	345.35
	2	15456.05	1279.06
Насос подкачки 3	1	15456.05	1279.06	0	0
	2	15456.05	1279.06
Трубопровод 4	1	15456.05	1279.06	15126.45	0
	2	7728.02	1279.06
Запорный кран 5	1	7728.02	1279.06	0	98.49
	2	7728.02	1279.06
Трубопровод 6	1	7728.02	1279.06	15126.45	0
	2	0	1279.06
Отвод 7	1	0	1279.06	0	1208.71
	2	0	1279.06
Трубопровод 8	1	0	1279.06	11765.02	0
	2	0	1279.06
Фильтр 9	1	0	1279.06	0	2302.47
	2	0	1279.06
Трубопровод 10	1	0	1279.06	10084.3	0
	2	0	1279.06
Датчик наличия стружки 11	1	0	1279.06	0	1790.69
	2	0	1279.06
Трубопровод 12	1	0	1279.06	11765.02	0
	2	6010.68	1279.06
Насос 13	1	6010.68	1279.06	0	0
	2	6010.68	5836.23
Трубопровод 14	1	6010.68	5836.23	107365.20	0
	2	18032.06	5836.23
Отвод 15	1	18032.06	5836.23	0	5515.28
	2	18032.06	5836.23
Трубопровод 16	1	18032.06	5836.23	84358.38	0
	2	18032.06	5836.23
Фильтр 17	1	18032.06	5836.23	0	8414.51
	2	18032.06	5836.23
Трубопровод 18	1	18032.06	5836.23	30675.77	0
	2	18032.06	5836.23
Отвод 19	1	18032.06	5836.23	0	3563.02
	2	18032.06	5836.23
Трубопровод 20	1	18032.06	5836.23	30675.77	0
	2	21466.73	5836.23
Тройник 21	1	21466.73	5836.23	0	3015.39 3307.2
	2	21466.73	648.47 2593.88
Трубопровод 22	1	21466.73	648.47	17894.2	0
	2	21466.73	648.47
Трубопровод 24	1	21466.73	2593.88	35788.4	0
	2	21466.73	2593.88
Колено 25	1	21466.73	2593.88	0	1540.77
	2	21466.73	2593.88
Трубопровод 26	1	21466.73	2593.88	46013.6	0
	2	13738.71	2593.88
Тройник 27	1	13738.71	2593.88	0	1815.72 713.32
	2	13738.71	648.47
Трубопровод 28	1	13738.71	648.47	17894.2	0
	2	13738.71	648.47
Трубопровод 30	1	13738.71	648.47	28119.46	0
	2	13738.71	648.47
Колено 31	1	13738.71	648.47	0	385.19
	2	13738.71	648.47
Трубопровод 32	1	13738.71	648.47	17894.2	0
	2	13738.71	648.47

2.12 Давление во входном патрубке насоса

Давление во входном патрубке насоса задают равным для смазочной системы:

, (26)

где – антикавитационный запас.
2.13 Распределение статического давления во всасывающей магистрали

Расчёт ведём от насоса против течения жидкости, последовательно рассматривая все гидравлические элементы. При расчёте используем уравнение Бернулли, учитывая расположение элемента и скорость жидкости на его входе и выходе.

Трубопровод 12:



Датчик наличия стружки 11:



Трубопровод 10:



Фильтр 9:



Трубопровод 8:



Отвод 7:



Трубопровод 6:



Запорный кран 5:



Трубопровод 4:



Насос 3:



Вход в трубопровод 2:



Масляный бак 1:


2.14 Сравнение давления в баке с атмосферным давлением на высоте полёта

После расчёта распределения давления во всасывающей магистралей становится известным давление в баке , при котором давление на входе в насос равно заданной величине .



Эту разницу следует обеспечить постановкой подкачивающего насоса непосредственно за баком. Таким образом, перепад давления на подкачивающем насосе:

(27)

Откуда


2.15 Нахождение давления на выходе из напорной магистрали

Для системы смазки – это давление в среде, окружающей узел опоры:


2.16 Определение базовой форсунки

Для определения базовой форсунки рассчитаем перепады давлений между общим для всех форсунок сечением системы и сечением перед каждой форсункой. Общим сечением удобно считать сечение перед первым приточным тройником системы 21 (выход из трубопровода 20). При расчёте используем уравнение Бернулли. В качестве базовой выбирается та форсунка, перепад давления до которой от общего сечения системы будет больше.



по заданию.





Форсунка 23 базовой быть не может, так как находится слишком близко к тройнику 21, что даёт понять, что она имеет наименьший перепад давлений.

Если принять форсунку 29 за базовую:



Трубопровод 28:



Тройник 27:



Трубопровод 26:



Колено 25:



Трубопровод 24:



Тройник 21:




Если принять форсунку 33 за базовую:



Трубопровод 32:



Колено 31:



Трубопровод 30:



Тройник 27:



Трубопровод 26:



Колено 25:



Трубопровод 24:



Тройник 21:





Наибольшим является перепад давлений, если выбрать базовой форсунку под номером 31, следовательно, она является базовой.

2.17 Распределение статического давления в напорной магистрали

Расчёт проведём от базовой форсунки к насосу против течения жидкости, последовательно рассматривая все гидравлические элементы. Как и при расчёте всасывающей магистрали, используем уравнение Бернулли, учитывая расположение элемента и величины его скорости на входе и выходе. Давление перед отверстием базовой форсунки (на входе в форсунку) определяется по формуле:



Трубопровод 32:



Колено 31:



Трубопровод 30:



Тройник 27:



Трубопровод 26:



Колено 25:



Трубопровод 24:



Тройник 21:



Трубопровод 20:



Отвод 19:



Трубопровод 18:



Фильтр 17:



Трубопровод 16:



Отвод 15:



Трубопровод 14:


2.18 Расчёт струйной форсунки

Расчёт форсунки сводится к определению диаметра отверстия форсунки, при этом мы считаем, что все форсунки данной системы имеют одинаковую геометрию и размеры.

Рассчитаем критическое давление по формуле:

(28)

Так как критическое давление больше, то рассчитываем отрывное истечение из отверстия в тонкой стенке при несовершенном сжатии.

Определим скорость истечения идеальной (невязкой) жидкости из отверстия форсунки по формуле:

(29)

Рассчитаем по формуле отверстие форсунки для идеальной жидкости:

(30)

Вычислим число Рейнольдса по теоретической скорости потока в отверстии форсунки:



Вычислим соотношение площадей трубопровода и отверстия:





Вычислим коэффициент сужения струи для истечения из отверстия в тонкой стенке при несовершенном сжатии:

(31)

Вычисляют коэффициент расхода :



Вычислим площадь отверстия для реального истечения:



Откуда диаметр отверстия форсунки равен:


2.19 Вычисление перепада давления на насосе



где – давления на выходе и входе в насос соответственно.

2.20 Расчёт дополнительных гидравлических сопротивлений

Форсунка 29:






Форсунка 23:







Местные потери в форсунке: