Зміст
1. Мета розрахункового завдання
2. Постановка завдання і вихіднідані
3. Призначення, пристрій і принципдії клапана
4. Математична модель
5. Визначення площ прохіднихперетинів
6. Розрахунок і побудова статичноїхарактеристики
7. Побудова графічної залежностікоефіцієнта витрати робочої щілини основного клапана від числа Рейнольдса ігідродинамічної сили від відкриття робочої щілини клапана
8. Висновок за виконану роботу
9. Список використаної літератури
1. Мета розрахунковогозавдання
Метою розрахункового завданняє закріплення і поглиблення знань, отриманих в процесі вивченнялекційного курсу, а також набуття навичок розрахунку статичноїхарактеристики клапанів тиску заданої структури.
2. Постановка задачі івихідні дані
клапан Рейнольдс гідродинамічнийробочий щілину
Для заданоїконструктивної схеми клапана, відомих базових параметрів, умов таобмеженнях задачі необхідно:
Розрахувати залежністьрегульованого тиску від витрати рідини;
Визначити розрахунковезначення показника якості клапана, що характеризує точність регулюваннятиску, порівняти його з граничним значенням, визначальним порігконкурентоспроможності апарату;
Провести якіснийаналіз можливостей поліпшення аналізованого показника якості за рахунокзміни конструктивних розмірів клапана;
Вихідними даними длярозрахунку є:
Конструктивна схемаклапана.
Рис.2.1. Конструктивнасхема клапана непрямої дії.
Лінійні розміри і кути(Див. рис.1):
Жорсткість іпопереднє стиснення пружини основного клапана С, h0
, жорсткість пружиникеруючого клапана С1:
Максимальна витратаробочої рідини через клапан Qmax:
Тиск настроювання клапанаp0:
Тиск на виході зклапана (для напірного клапана) p2:
Щільність робочоїрідини ПЃ:
Зміна регульованоготиску в діапазоні витрат від Qmin до Qmax, яке повинно бути не більшеО”p:
Коефіцієнти витратищілин основного клапана Ојк, керуючого клапана Оју і дроселяОјдр (діафрагмовий):
-основного ЗРЕ (циліндр-конус):
-допоміжногоЗРЕ (конус-циліндр):
-дроселя:
3. Призначення, пристрійі принцип дії клапана
Напірні клапанипризначені для обмеження тиску в подводимого до них потоці робочоїрідини.
В залежності відвпливу потоку рідини на запірно-регулюючий елемент напірні клапаниділяться на клапани прямої і непрямої дії. У клапанах прямої діїробоче прохідний перетин змінюється в результаті безпосереднього впливупотоку рідини за запірно-регулюючий елемент.
Напірні клапани прямоїдії прості, надійні, дешеві. Однак для великих витрат і тисків вони незастосовні, оскільки потрібні більш потужні пружини. При цьому збільшуютьсягабарити, важко забезпечити допустиму нерівномірність тиску.
У цих умовах застосовуютьклапани тиску непрямої дії, конструктивна схема, яких показані нарис. 2.
Напірні, клапанинепрямої дії складаються з основного клапана 1 і допоміжного(Управителя) клапана 4. Значення тиску, який обмежує клапан,встановлюється за допомогою регулювального гвинта, що впливає на пружину 3допоміжного клапана.
Напірний, клапаннепрямої дії може працювати в двох режимах. При роботі в режимізапобіжного клапана він обмежує тиск у гідролінії, до якоїклапан під'єднується. Якщо тиск в ній не перевищує допустимого значення,то конус клапана 4 притиснутий до сідла; сили тиску, що діють на клапан 1зверху і знизу, однакові, і основний клапан 1 під дією пружини 2 займаєнижнє положення, перекриваючи при цьому підводиться до клапану гидролінію.
Коли тиск рперевищує значення, установлене пружиною 3, конус 4 підводиться, рідиначерез дросель 5 йде на злив, на дроселі виникає перепад тиску, піддією якого клапан 1 піднімається, відкриваючи прохідний перетин іперепускаючи витрата робочої рідини Q на злив.
Рис. 3.1. Схемарозташування робочих органів клапана.
При роботі в режиміпереливного клапана через розглянутий гидроаппарат скидається на зливнадлишок витрати робочої рідини Q, який не в змозі пропуститидросельні пристрої гідросистеми. У цьому режимі роботи значення тискуповинно залишатися практично постійним, що напірний клапан непрямоїдії і.обеспечівает. Так як через клапан завжди повинен зливатися той чиінший витрата рідини, клапан 1 знаходиться в піднятому положенні, що можливолише за наявності витрати рідини через клапан 4 і, отже, перепаду тискуна дроселі 5. Значення цього витрати невелике і зазвичай не перевищує 0,5-1л/хв.
При збільшенні витрати Qякий клапан повинен пропустити, збільшується тиск р, конус піднімаєтьсятрохи вище усталеного положення, збільшується витрата Qдр і перепадтиску на дроселі 5. Основний клапан трохи піднімає, збільшуючипрохідне робочий перетин, що призводить до пропуску більшої витрати і,отже, до зменшення тиску р.
4. Математичнамодель
1. Рівняння рівноваги основногоЗаповніть-регулюючого елемента:
(4.1)
C - жорсткість пружиниосновного клапана;
h0-попереднєстиск;
h - відкриття робочоїщілини;
D - діаметр основногоклапана (рис.1);
p3-тиск вмеждроссельной камері.
2. Рівняння витрати,протікає через робочу щілину основного ЗРЕ:
(4.2)
Qк-витрата, що протікаєчерез робочу щілину;
Ојк-коеф. витратиосновного ЗРЕ;
fщк-площа прохідногоперетину робочий щілини;
ПЃ - щільністьробочої рідини.
p1 - тиск під нижньомуторцем основного ЗРЕ
p2-тиск зливу.
3. Рівняння витрати,протікає через дросель:
(4.3)
Qдр-витрата, що протікаєчерез дросель;
Ојдр-коеф. витратидроселя;
fдр-площа прохідногоперетину дросель;
ПЃ - щільністьробочої рідини;
p1 - тиск під нижньомуторцем основного ЗРЕ;
p3 - тиск умеждроссельной камері.
4. Рівняння витрати,протікає через робочу щілину допоміжного клапана:
(4.4)
Qу-витрата, що протікаєчерез робочу упр. клапана;
Оју-коеф. витратиупр. клапана;
fщу-площа прохідногоперерізу робочої щілини;
ПЃ - щільністьробочої рідини;
p3 - тиск умеждроссельной камері;
p2-тиск зливу.
5. Рівняннянерозривності для системи "дросель-допоміжний клапан":
(4.5)
6. Рівняння рівновагидопоміжного запірно-регулюючого елемента:
(4.6)
C1 - жорсткість пружиниупр. клапана;
х0-попереднєстиск;
х - відкриття робочоїщілини;
D - діаметр основногоклапана (рис.1);
p3-тиск вмеждроссельной камері;
Fу-площа упр. клапана.
p2-тиск зливу.
-для основного клапана:
7. Рівняння налаштуваннядопоміжного клапана:
(4.7)
C1 - жорсткість пружиниупр. клапана;
х0-попереднєстиск;
p0-тиск настройкиклапана;
Fу-площа упр. клапана.
p2-тиск зливу.
8. Геометричнізалежності, що визначають зміна площ прохідних перетинів робочих щілиндля основного і допоміжного клапанів ЗРЕ (див. рис.3):
(4.8)
fщк-площа прохідногоперерізу робочої щілини основного ЗРЕ;
D - діаметр основногоклапана (рис.1);
h - відкриття робочої щілиниосновного клапана;
О±1-кут (рис.1)
-для допоміжногоклапана:
(4.9)
fщу-площа прохідногоперерізу робочої щілини упр. ЗРЕ;
d1 - діаметр упр.клапана (рис.1);
x - відкриття робочої щілиниупр. клапана;
О±2-кут (рис.1).
9. Рівняннягідродинамічної сили Rгд для основного ЗРЕ, яка визначається за наступноюемпіричної залежності:
(4.10)
fщк-площа прохідногоперерізу робочої щілини основного ЗРЕ;
fк - площа клапанаосновного ЗРЕ;
Ојк-коеф.расходаосновногоЗРЕ;
ОІ-кут витіканняструменя з щілини;
p1 ...
