液壓系統(tǒng)中鋼管的尺寸和壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算
在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí), 需要優(yōu)化設(shè)計(jì), 以實(shí)現(xiàn)最小的壓力降。選擇正確的液壓軟管或硬管是非常重要的。軟管和硬管需要適當(dāng)?shù)闹睆? 長度, 平滑度和形狀來適應(yīng)液壓流量的要求。尺寸太小的軟管或硬管會(huì)引起湍流和過熱。過大的軟管或硬管會(huì)增加系統(tǒng)的成本, 尺寸和重量。
要了解什么是液壓軟管和管道的"正確的尺寸", 需要首先了解流體和摩擦的性質(zhì)。當(dāng)流體流動(dòng)時(shí), 就會(huì)失去機(jī)械能, 以克服流體中的粘性作用力。在液壓系統(tǒng)中, 這種損耗被視為流動(dòng)方向的壓降。
液壓管路中摩擦系數(shù)很大程度上取決于管路內(nèi)壁的光滑度，摩擦系數(shù)對(duì)壓力損失影響很大，一般認(rèn)為液壓類管路內(nèi)壁是比較光滑的，設(shè)計(jì)人員根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了液壓流體在油路中比較合適的流速推薦值：
表1.推薦液體流速
管路內(nèi)徑的確定
液壓油路中流量可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的流量進(jìn)行估算，流速采用推薦值，這樣就可以確定管路的內(nèi)徑了，管路內(nèi)徑計(jì)算公式如下：
Q=每分鐘流量（L/min）V=流速(m/s) K=21.2025(常數(shù)) d=油管內(nèi)徑（mm）則內(nèi)徑d
設(shè)計(jì)計(jì)算管路壁厚
管路的直徑（內(nèi)徑）確定后，需要計(jì)算鋼管的壁厚，以確保管路的安全并使材料的利用率達(dá)到最佳，這里介紹兩種計(jì)算方法，德國標(biāo)準(zhǔn)和挪威船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)。
依照德國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算
P=管路最大工作壓力（MPa）
OD=鋼管外徑（mm）
a=管路厚度制造公差（=±10%）
σb=材料抗拉強(qiáng)度（MPa）
σ0.2=材料屈服強(qiáng)度（MPa）
t=所需鋼管的最小厚度（mm）
tn=鋼管公稱厚度（mm）
s=安全系數(shù)（見表1）
σf2=材料許用強(qiáng)度（MPa）
id=管路內(nèi)徑（mm）
表2.材料安全系數(shù)
材料拉斷伸長率
材料安全系數(shù)s>25%1.5=20%1.6=15%1.7
依照挪威船級(jí)社計(jì)算
P=管路最大工作壓力（MPa）
OD=鋼管外徑（mm）
a=管路厚度制造公差（=±10%）
b=折彎余量
c=液壓管路腐蝕厚度（0.3mm）
σb=材料抗拉強(qiáng)度（MPa）
σ0.2=材料屈服強(qiáng)度（MPa）
t=所需鋼管的最小厚度（mm）
to=包含折彎余量和腐蝕余量的鋼管厚度（mm）
tn=鋼管公稱厚度（mm）
σf2=材料許用強(qiáng)度（MPa）
id=管路內(nèi)徑（mm）
R=折彎半徑（mm）
舉例：
現(xiàn)有一液壓系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)壓力油路的管路，管路外露，需防腐，選用硬管設(shè)計(jì)，流量要求20L/min,最大工作壓力22Mpa，試選用合適的管路。
根據(jù)要求，選用304不銹鋼流體輸送無縫管，依據(jù)表1選取液壓油路中流速V=5m/s
則油管內(nèi)徑d
經(jīng)查GB/T14976不銹鋼，拉斷伸長率大于等于35%，σ0.2=205MPa
依據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鋼管厚度
依據(jù)表2，取安全系數(shù)s=1.5 則
計(jì)算鋼管厚度
OD=id+tn=9.2+0.98=10.18mm
查GB17395，可選外徑10mm厚1mm不銹鋼管。
參考標(biāo)準(zhǔn): DIN2413 DNV GB/T14976 GB/T17395
全文下載：液壓配管內(nèi)徑及壁厚的合理計(jì)算與選用
PDF文件（可以在線查看）
如何根據(jù)管道壁厚確定壓力等級(jí)？
設(shè)計(jì)上會(huì)針對(duì)不同的介質(zhì)情況作出說明。一般以4.0MPa為界
合理的管壁厚可以按管子表號(hào)(Sch．)表示壁厚系列
這是1938年美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ANSIB36.10(焊接和無縫鋼管)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。
管子表號(hào)(Sch．)是設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力的比值乘以1000，并經(jīng)圓整后的數(shù)值。
即：Sch .=P/[ó]t×1000
式中 P—設(shè)計(jì)壓力，MPa； [ó]t—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。
無縫鋼管與焊接鋼管的管子表號(hào)可查資料確定。
ANSI B36.10和JIS標(biāo)準(zhǔn)中的管子表號(hào)為；Schl0、20、30、40、60、80、100、120、140、160。
ANSI B36.19中的不銹鋼管管子表號(hào)為：5S、10S、40S、80S。
管表號(hào)(Sch．)并不是壁厚，是壁厚系列。實(shí)際的壁厚，同一管徑，在不同的管子表號(hào)中其厚度各異。不同管子表號(hào)的管壁厚度，在美國和日本是應(yīng)用計(jì)算承受內(nèi)壓薄壁管厚度的Barlow公式計(jì)算并考慮了腐蝕裕量和螺紋深度及壁厚負(fù)偏差-12．5％之后確定的，計(jì)算壁厚徑圓整后才是實(shí)際的壁厚。
如果已知鋼管的管子表號(hào)，可計(jì)算出該鋼管所能適應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力，即: P=Sch..× [ó]t/1000
例如，庫存Sch40，碳素鋼20無縫鋼管，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度為350oC時(shí)給鋼管所能適應(yīng) 設(shè)計(jì)壓力為：
P=40×92/1000①=3.68 MPa
其中“STD”為標(biāo)準(zhǔn)管壁厚系列代號(hào)，“XS”這加強(qiáng)管壁厚系列代號(hào)，“XXS”為特加強(qiáng)管壁厚系列代號(hào)。
具體的表格數(shù)據(jù)可參照GB12459-2005的附錄B——無縫鋼管壁厚分級(jí)表
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的負(fù)載和工作壓力怎么換算的誰知道啊?光書上所記錄的》5至MPa是壓強(qiáng)的單位，是液壓系統(tǒng)常用單位。1MPa＝1000KPa=1000000Pa,1Pa=1N/㎡
對(duì)于鋼管，其中的[σ]=σb/n，σb為抗拉強(qiáng)度，與鋼號(hào)有關(guān)，n為安全系數(shù)，壓力小于7MPa時(shí)n取8，小于17.5MPa時(shí)n取6，更大時(shí)，n取4
根據(jù)流量正使用壓力來確定，具體請(qǐng)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第5卷，
鋼管壓力：P=2*單邊壁厚*141/鋼管外徑（注：141=Q235*60% 鋼管應(yīng)力系數(shù)）最后求出安全系數(shù)：P/1.5
如何根據(jù)管道壁厚確定壓力等級(jí)?_
…… 1. 首先要搞清楚管道設(shè)計(jì)壓力和壓力等級(jí)兩zhidao個(gè)不同的概念,很多人把這兩個(gè)概念混淆了. 2. 設(shè)計(jì)壓力是根據(jù)最高操作溫度下的最高操作壓力確定的,用于管道強(qiáng)度計(jì)算,確定試壓條件等.壓力等級(jí)則是比設(shè)計(jì)壓力要高,根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選定的特定壓力值,主要用于管件的選用回.不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓力等級(jí)的規(guī)答定也不同.3. 要確定壓力等級(jí):1、根據(jù)操作條件確定設(shè)計(jì)壓力;2、選定項(xiàng)目采用標(biāo)準(zhǔn);3、根據(jù)設(shè)計(jì)壓力按照標(biāo)準(zhǔn)選定壓力等級(jí).
請(qǐng)教如何根據(jù)管道壓力和材質(zhì)確定管道的壁厚等級(jí)
…… 磅級(jí)跟溫度有關(guān)系的,150磅級(jí)在不同溫度下對(duì)應(yīng)的壓力不一樣.詳情查詢ASME B16.5 里面有對(duì)應(yīng)溫度,對(duì)應(yīng)的承受壓力范圍(MPa).壁厚得根據(jù)你選擇的材質(zhì),以及用途來考慮,計(jì)算方法不盡一樣的.
壓力管道的壁厚等級(jí)SCH如何確定?
…… sch=(設(shè)計(jì)壓力/許用應(yīng)力)*1000,圓整值,常見有SCH40,SCH80,SCH160
如何根據(jù)管道的材質(zhì),管道的壓力來選擇壁厚_ …… 腐蝕裕量應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器壽命B和介質(zhì)對(duì)金屬材料的腐蝕速率K來確定,即:C2=K*B.一般容器壽命按10年考慮,塔、反應(yīng)器等按20年考慮.腐蝕速率可從腐蝕手冊(cè)、化工物性手冊(cè)及國外有關(guān)資料等查取或者實(shí)際運(yùn)行“掛片”試驗(yàn)確定.也可參考以下參數(shù)確定:1、腐蝕程度:無腐蝕,腐蝕速率小于0.05mm/年,腐蝕裕量為0mm;2、腐蝕程度:輕微腐蝕,腐蝕速率0.05~0.13mm/年,腐蝕裕量為大于等于1mm;3、腐蝕程度:有腐蝕,腐蝕速率0.13~0.25mm/年,腐蝕裕量為大于等于2mm;4、腐蝕程度:嚴(yán)重腐蝕,腐蝕速率大于0.25/年,腐蝕裕量為大于等于3mm.
液壓 管道 壁厚與 壓力等級(jí)_
…… 壁厚(毫米)= 壓力(兆帕)x 內(nèi)徑(毫米)/(2 x 許用應(yīng)力) 許用應(yīng)力=屈服強(qiáng)度/安全系數(shù),20鋼管的屈服強(qiáng)度=330,安全系數(shù)=2(正常情況,高頻疲勞時(shí)=3) 許用應(yīng)力=330/2=165兆帕 壁厚=30x70(假設(shè)內(nèi)徑)/(2x165)=6mm.
管道壁厚與管道壓力怎么對(duì)應(yīng)的?_
…… 壓力與壁厚的關(guān)系只是一個(gè)公式計(jì)算后加上富余量 壁厚=壓力*外徑/(2*屈服強(qiáng)度*設(shè)計(jì)系數(shù)*焊縫系數(shù)*溫度折減系數(shù))+富余量
如何根據(jù)管道的材質(zhì),管道的壓力來選擇壁厚呢?
…… 若管道內(nèi)徑為D,管材的許用應(yīng)力[σ],考慮缺陷及銹蝕影響,取管壁的銹蝕厚度e,管內(nèi)流體最大壓力為Pmax.則管壁厚 δ = PmaxD/(2[σ]) + e
如何確定管道設(shè)計(jì)壓力?
…… 工程上,工藝操作參數(shù)不宜直接作為壓力管道的設(shè)計(jì)條件,要考慮工藝操作的波動(dòng)、相連設(shè)備的影響、環(huán)境的影響等因素,而在工藝操作參數(shù)的基礎(chǔ)上給出一定的安全裕量作為設(shè)計(jì)條件.這里所說的設(shè)計(jì)條件主要是指設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度. 管道的設(shè)計(jì)壓力:應(yīng)不低于正常操作時(shí),由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的壓力. 最苛刻條件:是指導(dǎo)致管子及管道組成件最大壁厚或最高公稱壓力等級(jí)的條件.設(shè)計(jì)壓力確定:考慮介質(zhì)的靜液柱壓力等因素的影響,設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)略高于由(或)外壓與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的最高工作壓力.
請(qǐng)問已知管道的壁厚,如何知道能承受多大的壓力? 采用哪個(gè)公式? 有沒有國家標(biāo)準(zhǔn)?最好提供標(biāo)準(zhǔn)號(hào)?
…… 像美國跟日本一般用P=(S*[σ])/1000 (式中P為設(shè)計(jì)壓力 S為壁厚 [σ]為設(shè)定溫度下的許用應(yīng)力 )作為基礎(chǔ)計(jì)算公式,但計(jì)算出的結(jié)果還要進(jìn)行圓整,因?yàn)橐紤]到流通介質(zhì)、腐蝕余量和壁厚負(fù)偏差等;而在我國,比如石油管道,就用P=(S*2*[σ])/ D (式中P為設(shè)計(jì)壓力MPa S為壁厚mm [σ]為設(shè)定溫度下的許用應(yīng)力MPa ,一般等于鋼的最低屈服強(qiáng)度 D為管道外徑mm)
關(guān)于壓力管道等級(jí)的確定_
…… 只需要GC2級(jí)壓力管道安裝資質(zhì)就可以了.工業(yè)管道 類別 GCGC1級(jí)1輸送下列有毒介質(zhì)的壓力管道:a)極度危害介質(zhì);b)高度危害氣體介質(zhì)c)工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的高度危害液體介質(zhì).2輸送甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃液體(含液化烴)...
相關(guān)計(jì)算器下載：
液壓系統(tǒng)管路內(nèi)徑及鋼管壁厚計(jì)算
相關(guān)文章:
液壓系統(tǒng)管路漏油原因探討及對(duì)策
| |
|
? 請(qǐng)關(guān)注 微信公眾號(hào): steeltuber. 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留鏈接: http://www.jmdakun.com/Steel-Knowledge/yyg.html
|