Завдання 5. Визначення основних розмірів конічного запобіжного клапана

Схему клапана показано на рис.5 , де: 1 – робочий елемент конічного клапана; 2 – хвостовик клапана; 3 – циліндричний поясок; 4 – направляючий отвір.

Вихідні дані наведені у таблиці 9.

Таблиця 9

Тиск відкриття р0, МПа	Збільшення тиску рідини за її кількістю	Швид- кість потоку рідини V1, м/с	Кут конусності , град	Коефіцієнт витрат 	Густина рідини , кг/м3
5…35	0.1…1.0	0.8…5.4	30…60	0.6…0.7	860, 870, 890, 910, 980
	0.25…8.5

Рисунок 5 – Конструктивна схема конічного запобіжного клапана із демпферуючим пристроєм

Приклад обчислення. Визначити основні розміри конічного запобіжного клапана прямої дії з наступними параметрами: тиск відкривання клапана Р₀=16 МПа, збільшення тиску р₀ = 0,5 МПа в разі пропускання рідини в кількості Q =2 дм³/с. Робоча рідина – мінеральне масло;  = 900 кг/м³.

Умовний прохід підвідного каналу за швидкості рідини у щілині v = 4м/с:

_.

Приймаємо D_y=25 мм; =45 

Середній діаметр d_ср=D_y+0.5=25.5 мм.

Висота підіймання клапана

cм.

Жорсткість пружини:

.

Сила пружини за попередньою деформацією:

.

Попередня деформація:

N₀=F₀/K=7840/8000 1 cм.

Тиск відкриття клапана:

.

Гістерезис клапана:

р_гіст=р₀ - р_закр=16 - 15,33=0,67 МПа.

Площа опорної фаски:

.

Контактне напруження на опорній фасці

.

Програму обчислення на ЕОМ наведено далі:

Program Klapan;

Var

PO, PQ, Q, RO, V, A,

M, DY, DYn, H, K, F0, N0,

PZ, ds, PG, S, SI :Real;

BEGIN

Writeln('Программа определения основных размеров клапана');

Writeln('Введите: давление открытия, МПа; увеличение давления, МПа;');

Writeln('расход жидкости, л/с; плотность, кг/м.куб; скорость, м/с');

Readln(PO, PQ, Q, RO, V);

DY:=1.13*sqrt(Q*1000/(V*100));

Writeln('Условный проход, см', DY);

Writeln('Введите: условный проход, см; угол конусности, рад; коеф. расхода');

Readln(DYn, A, M);

ds:=DYn+0.05;

H:=Q*100/(M*Pi*ds*sin(A))*sqrt(RO/(2E+10*(PQ+PO)));

K:=PQ*Pi*10*(sqr(DYn))/(4*H);

F0:=PO*1000000*Pi*(sqr(DYn/100))/4;

N0:=F0/K;

Pz:=F0*0.01/((Pi*(sqr(DYn))/4)+Pi/8*(sqr(DYn+0.1)-sqr(DYn)));

PG:=PO-Pz;

S:=Pi/4*(sqr(DYn+0.1)-sqr(DYn));

SI:=1.5*F0*0.01/S;

Writeln('Результаты:Средний диаметр,см', ds );

Writeln('высота поднимания клапана,см',H);

Writeln('жесткость,Н/см ',K);

Writeln('сила за предварительной деформацией, Н',F0);

Writeln('предварительная деформация, см',N0 );

Writeln('давление закрытия,МПа ', Pz);

Writeln('гистерезис, МПа',PG, 'площадь фаски, кв.см', S);

Writeln('контактное напряжение на фаске, МПа', SI);

END.

Умовні позначення, які прийняті у програмі: р₀ – РО – тиск відкривання; р₀ –PQ – збільшення тиску; Q – Q – витрати;  – RO – густина рідини; v –V –швидкість рідини;  – А – кут конусності;  – М – коефіцієнт витрат.

Результати обчислень зводять до таблиці 10.

Таблиця 10

Тиск відкри-вання р0, МПа

Швид- кість потоку V, м/с

Кут конус-ності , град

Умов-ний прохід Dy, см

Висо- та підій-мання кла-пана h, см

Жор-сткість пружини к, Н/см

Тиск закри- ття рзакр, МПа

Гісторезис Ргістор, МПа

Площа опорної фаски Sоп, см2

Розра- хункове контакт-не нап-руження , МПа