Расчет статической характеристики клапанов давления заданной структуры (стр. 2 из 2)

(4.7)

C1 - жесткость пружины упр. клапана;

х0- предварительное сжатие;

p0- давление настройки клапана;

Fу- площадь упр. клапана.

p2- давление слива.

8. Геометрические зависимости, определяющие изменение площадей проходных сечений рабочих щелей для основного и вспомогательного клапанов ЗРЭ(см. рис.3):

(4.8)

fщк-площадь проходного сечения рабочей щели основного ЗРЭ;

D - диаметр основного клапана(рис.1);

h - открытие рабочей щели основного клапана;

α1- угол (рис.1)

-для вспомогательного клапана:

(4.9)

fщу-площадь проходного сечения рабочей щели упр. ЗРЭ;

d1 - диаметр упр. клапана(рис.1);

x - открытие рабочей щели упр. клапана;

α2- угол (рис.1).

9. Уравнение гидродинамической силы Rгд для основного ЗРЭ, определяемой по следующей эмпирической зависимости:

(4.10)

fщк-площадь проходного сечения рабочей щели основного ЗРЭ;

fк - площадь клапана основного ЗРЭ;

μк- коэф. расходаосновногоЗРЭ;

β- угол истечения струи из щели;

p1 - давление под нижнем торцом основного ЗРЭ;

p2- давление слива.

5. Определение площадей проходных сечений

Рис.5.1. Расчётная схема по определению площадей проходных сечений.

Площадь проходного сечения основного ЗРЭ:

(5.1)

Площадь проходного сечения управляющего ЗРЭ:

(5.2)

Площадь проходного сечения дросселя:

(5.3)

6. Расчёт и построение статических характеристики

Найдём предварительное сжатие пружины управляющего клапана из уравнения настройки вспомогательного клапана:

(6.1)

Составим систему статических уравнений, из которых мы определим открытие вспомогательного клапана x, открытие основного клапана h, регулируемое давление p1 и давление в междроссельной камере p3 в зависимости от расхода:

(6.2)

Решая эти уравнение в математическом пакете MathCAD получим необходимые нам величины:

Найдём изменение площадей проходных сечений рабочих щелей для вспомогательного клапанов ЗРЭ по уравнению (4.9) и расход через управляющий клапан использую уравнение расхода, протекающего через рабочую щель управляющего клапана (4.4):

Рис. 6.1. Статическая характеристика клапана.

На основе полученных данных построим статическую характеристику и оценим пригодность его эксплуатации по показателю качества:

Определим неравномерность давления, выступающее в роле показателя качества:

Вывод: По результатам расчета и графику статической характеристики клапана видно, что неравномерность давления клапана выходит за допустимые пределы работы клапана (Δp=0,8 МПа), которые даны в задании (Δpрасчет>Δp), следовательно, данный клапан не удовлетворяет техническим требованиям и не пригоден к эксплуатации.

Изменение давления Δp в рабочей зоне изменения расхода от минимального до номинального зависит от диаметра клапана и жесткости пружины, следовательно, для уменьшения неравномерности давления клапана нужно изменять эти параметры для входа в допустимые пределы работы клапана.

7. Построение графической зависимости коэффициента расхода рабочей щели основного клапана от числа Рейнольдса и гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана

Для определения числа Рейнольдса воспользуемся формулой:

(16)

где, Q - –асход через клапан; ε – коэффициент сжатия( он у нас равен 1); D – диаметр основного ЗРЭ; ν – кинематическая вязкость(ν=0,12 Ст)

Для определения коэффициента расхода рабочей щели воспользуемся данной формулой:

(17)

где, соответственно, μк - –оэффициент расхода основного ЗРЭ; Rei – i-ое значение числа Рейнольдса( для каждого значения расхода); Reк- постоянная коэффициента коррекции, вычисляемая по формуле:

где, Kμ =0,045 (для всех щелей он одинаков)

В итоге мы имеем:

Рис.7.1. Зависимость коэффициента расхода от числа Рейнольдса.

Теперь построим зависимость гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана. Для этого воспользуемся уравнениями из математической модели, а именно уравнениями (8) и (10). Для разных значений открытия рабочей щели имеем:

По полученным данным строим искомую зависимость:

График 7.2. Зависимость гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана.

Вывод: Все необходимые зависимости были успешно получены, графики соответствуют виду теоретическим типовым характеристикам напорного клапана непрямого действия.

8. Вывод по проделанной работе

В результате проделанного расчётного задания я закрепил и углубил знания, полученные в процессе изучения лекционного курса, приобрел навыки расчёта статической характеристики клапанов давления заданной структуры, а также усвоил методику оформления технической документации, изложенной в методическом пособии [2].