2.1.3. Регулирующий орган - элемент асутп

Выбор типоразмера (Dy и Куу) P.O. учитывает только его способность пропустить через себя заданное количество вещества.

Но P.O. является одновременно и элементом системы регулирования, и без учета его свойств анализ работы САР будет неполным.

Студент должен представить, что управляющий поток исполнительного устройства является носителем двух видов воздействий: корректирующего и возмущающего. Корректирующее воздействие заключается в перемещении за­твора P.O. в соответствии с командным сигналом независимо от причин от­клонения регулируемого параметра от заданного значения или изменения ус­тавки регулятора.

Возмущающее воздействие проявляется в том, что при неизменном поло­жении затвора P.O. расход среды через него меняется при изменении парамет­ров потока (давление перед P.O., температура, вязкость, плотность, концентра­ция и др.).

Так как исполнительный механизм и P.O. соединены последовательно, то входной величиной P.O. является перемещение затвора, а выходной расход среды через P.O., следовательно, статической характеристикой является рас­ходная.

В динамическом отношении P.O. можно рассматривать как безинерцион-ный статический элемент с переменным коэффициентом передачи. Поэтому свойства расходной характеристики оказывают влияние на статику и динамику системы автоматического регулирования в целом, а выбор необходимой рас­ходной характеристики зависит от требований, предъявляемых САР, и харак­тера основных возмущающих воздействий.

Графики зависимости коэффициента усиления от относительного расхода P.O. с линейной и равнопроцентной пропускной характеристиками при значе­ниях гидравлического модуля системы от 0 до 10 дают предельно ясное пред­ставление о влиянии сопротивления трубопровода на диапазон изменения ко­эффициента передачи. Выбор между линейной и равнопроцентной пропускной характеристиками производится из условия минимального отклонения коэф­фициента передачи от расчетного.

Допустимое отклонение коэффициента передачи P.O. определяется при анализе САР. Верхний допустимый предел К_Р0. определяется из условия соз­дания определенного запаса устойчивости обеспечивающим стабильность ка­чественных показателей системы при изменении параметров объекта.

Нижний допустимый предел Кр о. определяется условиями, налагаемыми на систему требованиями к точности регулирования, в зависимости от типа применяемого регулятора.

Выбор формы расходной характеристики производится на основании ана­лиза основных возмущающих воздействий в системе: если основные воз­мущающие воздействия связаны с регулирующей средой, то их действие про­является в переходе с одной расходной характеристики на другую и в этом случае предпочтительной является равнопроцентная расходная характерис­тика, которая обеспечивается равнопроцентной пропускной при изменении

гидравлического модуля в пределах от 0 до 1.2.

В противном случае предпочтительней является линейная расходная ха-­рактеристика, которая может быть получена из линейной пропускной при 0<n<1.2 или равнопроцентной пропускной при 2<n<10.

При 1.2<n<2 обе характеристики приблизительно равноценны.

Форма расходной характеристики стандартного P.O., определяющая его коэффициент передачи, может не удовлетворять требованиям САР по допус-­тимому отклонению коэффициента передачи от расчетного.

При необходимости изменения формы расходной характеристики можно достичь различными способами: изменением гидравлического модуля, пере-­профилированием затвора P.O., введением нелинейного преобразования ко-­мандного сигнала в тракте «регулятор - шток регулирующего органа».

2.1.4. Методика расчета и выбора регулирующих органов.

В данном разделе приведены основные методики, по которым для боль-­шинства случаев могут быть произведены расчеты регулирующих органов. Здесь важно иметь ввиду, что для насосов постоянной производительности ус-­тановка регулирующего органа на выкидной линии недопустима.

2.1.5. Конструктивный и силовой расчеты.

Конструктивная характеристика регулирующего органа представляет со-­бой зависимость площади прохода между затвором и седлом от хода его за-­твора. Эта характеристика необходима для профилирования затвора регули-­рующего органа с целью корректирования расходной характеристики и расче-­та перестановочного усилия. Профилирование и перепрофилирование затвора P.O. в производственных условиях проводят крайне редко. Коррекция расход-­ных характеристик чаще осуществляется сочленением исполнительного меха-­низма и регулирующего органа с помощью нелинейной связи.

Перестановочное усилие P.O. учитывает статическую и динамическую неразгруженность затвора, усилие за счет давления среды шток, усилие трения в сальнике и направляющих и усилие, требуемое для создания герметичности. Хотя расчетные формулы для определения динамической неуравновешенности в литературе приводятся, многие авторы считают их недостаточно надежными и рекомендуют это усилие не учитывать. Следует иметь ввиду, что усилие трения всегда действует в направлении, противоположном движению, за счет чего возникает гистерезис. Величина перестановочного усилия используется для выбора исполнительного механизма.

2.1.6. Исполнительные механизмы.

В указанном разделе необходимо иметь представление об областях при­менения различных видов вспомогательной энергии, их преимуществе и не-­достатках. Особое внимание обратить на мембранные исполнительные меха-­низмы. Расчет мембранных исполнительных механизмов сводится к опреде-­лению диаметра заделки мембраны, диаметра опорного диска, диаметра штока, толщины мембранного полотна, расчету пружины в пружинных МИМ. В кон-­це расчета проверяется величина развиваемого механизмом перестановочного усилия. Обратить внимание на расчет связей исполнительного механизма и ре-­гулирующего органа.

Контрольные вопросы по изучению дисциплины.

1. Какие функции выполняют регулирующие органы в системах управ­ления?

2. Какие исполнительные устройства применяются для целей регулиро­вания технологических процессов?

3. Проведите классификацию регулирующих органов по принципу орга­низации регулирующего воздействия.

4. Назовите основные типы дроссельных регулирующих органов.

5. Какие бывают способы уплотнения штока P.O. и в чем их отличие?

6. Объясните значение таких параметров P.O. как условный проход, услов­ный ход, степень открытия.

7. Что такое пропускная способность и условная пропускная способность P.O.?

8. Что такое диапазон регулирования?

9. Что такое пропускная характеристика и рабочая расходная характерис­тика P.O.?

10. В чем состоит регулирующее воздействие дроссельного P.O.?

11. Назовите наиболее употребительные источники напора.

12. Нарисуйте гидравлические характеристики наиболее употребительных источников напора.

13. Объясните наиболее распространенные схемы управления потоком среды.

14. Что такое располагаемый напор?

15. Нарисуйте гидравлические характеристики источника переменного на-­ пора и гидравлической цепи без P.O. Как изменяется доля общего пере­пада давления, рассеиваемого на P.O., с увеличением расхода?

16. Какие режимы течения жидкости Вы знаете?

17. От каких параметров зависит критерий Рейнольдса?

18. Объясните график зависимости расхода невязкой, несжимаемой жидкос­ти, протекающей через P.O., от перепада давления.

19. Для какого режима течения жидкости рассчитывают стандартные P.O.?

20. Что такое кавитация, когда она возникает и какое влияние оказывает на работу технологических аппаратов?

21. Какое влияние оказывает вязкость жидкости на пропускную способ­ность P.O., величину расхода и перепада давления?

22. Объясните особенности течения сжимаемой жидкости.

23. Что характеризует гидравлический модуль, от каких параметров трубо­проводной линии и P.O. он зависит?

24. Какие формы пропускных характеристик Вы знаете?

25. Какая характеристика P.O. (линейная или равнопроцентная) предпочти-тельнее в зависимости от величины гидравлического модуля системы?

26. Носителем каких видов воздействий является P.O. в системах автоматического управления?

27. Почему изменяется коэффициент передачи P.O. при изменении положе-­ ния затвора и как он влияет на качество регулирования?

28. Какой характеристике (линейной или равнопроцентной) следует отдать

предпочтение в зависимости от вида возмущающего воздействия?

29. Какими способами можно провести коррекцию расходной характеристики стандартного P.O.?

30. Какие виды сочленения выходного устройства исполнительного механизма и штока P.O. Вы знаете?

Правила выполнения и оформления контрольных заданий.

Студент должен выполнять контрольные задания по варианту, номер ко­торого совпадает с последними цифрами его учебного номера (шифра).

Контрольная работа должна быть выполнена в отдельной тетради в клет­ку чернилами любого цвета, кроме красного, или на листах формата А4, скре­пленных в скоросшивателе.

Курсовая работа должна быть выполнена согласно СТП ИрГТУ 05-99 на листах формата А4 в печатном виде или рукописно, сшита или скреплена в скоросшивателе.

На титульном листе (или на обложке тетради) следует указать название учебного заведения, кафедры, дисциплины, тему и номер задания, написаны фамилия студента, его инициалы, учебный номер, а также должность, фамилия и инициалы преподавателя. В работу должны быть включены только задачи, указанные в задании, строго по положенному варианту. Контрольные задания не своего варианта не зачитываются.

Задание для выполнения контрольной работы и краткие методические указания.

Цель выполнения студентами контрольной работы - овладение методи­кой расчета и выбора дросселирующего регулирующего органа применительно к заданной схеме трубопроводной линии.

Достаточно полное описание методики, а также различные справочные данные представлены в учебном пособии:

Баев А.В. Дроссельные регулирующие органы в системах управле­ния. - Иркутск, 1996.

Перед решением задачи нужно полностью выписать ее условие, нарисо­вать структурную схему расположения всех элементов гидравлической цепи с указанием длин участков трубопровода и углов поворотов. Решения задач сле­дует излагать подробно и аккуратно, объясняя все действия по ходу решения.

Внимание студентов! При проведении расчетов используйте значе­ния размерностей величин указанных в примере.

Исходными данными для решения задачи являются:

1. Вид жидкости, протекающей по трубопроводу.

2. Максимальный и минимальный расход жидкости в трубопроводной ли­нии.

3. Начальное и конечное давление в трубопроводе.

4. Схема трубопроводной линии.

5. Диаметр участков трубопровода и их длина.

6. Виды местного сопротивления в трубопроводе.

7. Расходная характеристика P.O.

Варианты контрольной работы.

1. Жидкость.

Номе]	ра вариантов		Жидкость
1	2	3	Ацетон
4	5	6	Бензол
7	8	9	Вода
10	11	12	Гексан
13	14	15	Диэтиловый эфир
16	17	18	Изопропиловый спирт
19	20	21	Метиловый спирт
22	23	24	Пропиловый спирт
25	26	27	Сероуглерод
28	29	30	Толуол
31	32		Уксусная кислота

2. Расход:

• нечетный вариант Qmax = 10 м /час; Qmin = 5 м³/час;

• четный вариант Qmax =15; Qmin = 8 м³/час;

3. Давление в магистрали.

Давление начальное				Давление конечное
Рн=0,4 МПа	Рн=0,5 МПа	Рн=0,45 МПа	Рн=0,6 МПа
Номера вариантов
1	2	3	4	Рк=0,25МПа
5	6	7	8	Рк=0,20МПа
9	10	11	12	Рк=0,30МПа
13	14	15	16	Рк=0,22 МПа
17	18	19	20	Рк=0,28 МПа
21	22	23	24	Рк=0,27 МПа
25	26	27	28	Рк=0,24МПа
29	30	31	32	Рк=0,26 МПа

4. Диаметр трубопровода.

Для всех вариантов Dy =40

5.Схема трубопроводной линии

Высота конечного участка					Высота начального участка
hк=8м	hк=7м	hк=9м	hк=6м
Номера вариантов
1	2	3	4	hн=0,4м
5	6	7	8	hн=1м
9	10	11	12	hн=0,9м
13	14	15	16	hн=0м
17	18	19	20	hн=1,5м
21	22	23	24	hн=1,2м
25	26	27	28	hн=0,5м
29	30	31	32	hн=1,4м

6. Длина патрубков от источника напора до P.O.

L₁=9m; L₂=5m; L₃=4m; L₄=3m; L₅=2m;

7. Длина патрубков от P.O. до емкости.

L₆=3 м; L₇=2м

8. Данные для расчета коэффициентов местного сопротивления.

После P.O.				До P.O.
пп60°; выход из трубы	пп120°; выход из трубы	рп90°; выход из трубы	рп80°; выход из трубы
Номера вариантов
4	7 !	10	13	пп90°; пп120°; рп90°; кран угловой.
8	11	14	17	пп60°; пп170°; рп80°; рп90°.
12	15	18	21	Пп100°; пп80°; рп90°; клапан обратный пов.
16	19	22	25	пп90°; пп60°; пп1200;рп90°.
28	31	2	5	пп1000;пп80°;пп1700; вентиль проходной н.
32	3	6	9	пп90°; пп160°; рп90°; пп170°.
20	23	26	29	Пп1000;пп120°;кран уг­ловой; пп80 .
24	27	30	1	пп110и;пп90°;пп140и; рп90°.

4. Расходная характеристика - линейная.

Последовательность расчета:

1. Определяем потери давления в трубопроводной линии до и после P.O.

2. Определяем давление , связанное с начальным давлением Р_н и гидро­ статическим давлением, связанным с hн При этом в качестве Q подставляем значение максимального объемного расхода жидкости, м /час, а р - плотность жидкости, кг/ м³ .

3. Определяем давление P₁ на P.O. Второе слагаемое из уравнения расчета Р₁ представляет собой потери давления в трубопроводной линии до РО, где Q- максималь­ный объемный расход, м³/час; z_np -приведенный коэффициент сопро­тивления,мм ^-4; d - диаметр трубопровода, мм; р - плотность, кг/ м³. В качестве поправочного коэффициента на сварные стыки и фланцы можно взять усредненный коэффициент Ко=1,18. Коэффициент сопро-­тивления трения 1_i можно определить в зависимости от критерия Рейнольдс. Критерий Рейнольдса определяется по формуле

Re=Wdρ/μ

где W - скорость течения жидкости, м/сек; d -диаметр трубопровода, м; ρ- плотность, кг/ м³;

μ.- динамическая вязкость, Па* сек.

Скорость течения жидкости определяется по формуле

W=4Q/3600pd²

где Q- максимальный объемный расход, м³/час; d - диаметр трубопровода, м.

Коэффициент сопротивления трения lj является функцией числа Рейнольдса. Если критерий Рейнольдса Re>4000, то коэф­фициент сопротивления трения lj для гидравлически гладких труб можно определить по формуле

λ=0,32/Re⁰'²⁵

4. Аналогичным образом определяем давление Р_к¹ и Р_к.

5. Определяем перепад давления на P.O.

ΔР_ро= Р₁-Р₂

6. Определяем предварительное значение пропускной способности K_vmax.

7. Исходя из полученного значения K_vmax , условного диаметра P.O. D_y (ко­ торый должен находиться в пределе 0,25 D_T<D_y<D_T, где D_T - диаметр трубопровода) и коэффициента запаса η (K_vy>η)* K_vmax) осуществляем предварительный выбор регулирующего устройства.

8. Выбор регулирующего устройства необходимо производить с учетом агрессивности жидкости, давления и температуры в трубопроводе, а также заданной расходной характеристики. При этом следует иметь в виду, что в таблицах чаще всего представлены значения K_vy при различ-­ных конструктивных особенностях седла P.O., в зависимости от проход­ного сечения которого пропускная способность P.O. соответствует 40%, 60% или 100%.

9. Проводим проверку на кавитацию. При расчете ΔР_кав коэффициент кавитации К_с выбираем исходя из типа регулирующего устройства и K_vу ,%, а давление насыщенных паров Р_нп - исходя из физических свойств жидкости. Если в результате расчета оказалось, что ΔР_кав> ΔР_ро, то считаем, что режим протекания жидкости бескавитационный и предварительный выбор регулирующего устройства осуществлен правильно. При противополож­ ном соотношении необходимо провести расчет пропускной способности регулирующего устройства по коэффициенту кавитации К_м . При расчете поправочного коэффициента г в формулу подстав­ляется давление критическое Р_кр . Если полученное значение пропускной способности соответствует ранее рассчитанному К_vmax, то считаем что выбранное регулирующее устройство обеспечит пропуск необходимого количества среды в парожидкостной форме.

При бескавитационном режиме работы P.O. проводим проверку на вязкость. Коэффициент α зависит от конструктивного типа регулирующего устройства. Значение кинематической вязкости можно определить по уравнению

ν_t= μ /ρ

Если рассчитанный индекс вязкости z>10⁴, то выбор регулирующего устройства считается законченным В противном случае необходимо рас -считать поправочный коэффициент y_Kv и уточнить значение пропускной способности с учетом вязкости K_VB (стр. 26). Если полученное значение K_VB*η>K_vy, выбранного по п.7, то необходимо выбрать новое значение K_vy и провести проверку по п.9. Коэффициент запаса η в данном расчете принять равным 1,2.

Задание для выполнения курсовой работы и краткие методические указания.

Цель выполнения студентами курсовой работы - закрепление знаний, по­лученных при изучении данной дисциплины. Работа заключается в овладении методикой расчета и выбора дросселирующего регулирующего органа, расчета и выбора источника напора, построении расходной характеристики и опреде­лении зависимости коэффициента передачи регулирующего органа К_ро от хода затвора, выбора исполнительного механизма и расчета механической связи исполнительного механизма с регулирующим органом.

Перечень основной и дополнительной литературы для выполнения кур­совой работы представлен в списке литературы. Методика расчета, а также различные справочные данные представлены в учебном пособии:

Баев А.В. Дроссельные регулирующие органы в системах управле­ния. - Иркутск, 1996.

Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:

1. Позиции 1-9 задания на выполнение контрольной работы Вашего вари-­ анта.

2. Результаты выбора дросселирующего регулирующего органа, проведен-­ ного в контрольной работе соответствующего варианта.

3. Значение перестановочного усилия на штоке P.O. для перемещения его затвора N_n, ход штока P.O. h_шт, расстояние L между осями P.O. и испол­- нительного механизма, длина рычага исполнительного механизма г (для МЭО).

Nn , (Н)					L,(m)		1»ш ,(М)
2000	2500	3000	3500
Номера вариантов
1	2	3	4	0,6		0,01
5	6	7	8	0,65		0,016
9	10	11	12	0,7		0,022
13	14	15	16	0,75		0,01
17	18	19	20	0,8		0,016
21	22	23	24	0,85		0,022
25	26	27	28	0,9		0,01
29	30	31	32	0,95		0,016
г, (м)
0,2	0,25	0,3	0,35

4. Плечо силы на штоке - b = 0,045 м.

5. Отношение пускового крутящего момента ИМ к номинальному К=1,7.

4. Значение допустимого крутящего момента на шпинделе для перемеще­- ния затвора P.O., расстояние L между осями P.O. и исполнительного механизма, длина рычага исполнительного механизма г.

Допустимый крутящий момент на шпинделе, (Н*м)				L(м)
10	18	24	30
Номера вариантов
1	2	3	4	0,6
5	6	7	8	0,65
9	10	11	12	0,7
13	14	15	16	0,75
17	18	19	20	0,8
21	22	23	24	0,85
25	26	27	28	0,9
29	30	31	32	0,95
г, (м)
0,2	0,25	0,3	0,35

7. Исполнительный механизм

Механизм электрический однооборотный поворотного типа МЭО.

№пп		Тип			Номинальный крутящий момент на выходном ва­лу, Н*м		Номинальное время полно­го хода вала, с			Полный ход выходного вала, обороты
1		МЭО-16/10-0,25			16		10			0,25
2		МЭО-16/25-0,63			16		25			0,63
3		МЭО-16/25-0,25			16		25			0,25
4		МЭО-16/63-0,25			16		63			0,25
5		МЭО-16/63-0,63			16		63			0,63
6		МЭО-16/160-0,63			16		160			0,63
7		МЭО-40/10-0,25			40		10			0,25
8		МЭО-40/25-0,25			40		25			0,25
9		МЭО-40/25-0,63			40		25			0,63
10		МЭО-40/63-0,25			40		63			0,25
11		МЭО-40/63-0,63			40		63			0,63
12		МЭО-40/160-0,63			40		160			0,63
13		МЭО-100/10-0,25			100		10			0,25
14		МЭО-100/25-0,25			100		25			0,25
15		МЭО-100/25-0,63			100		25			0,63
16		МЭО-100/63-0,63			100		63			0,63
17		МЭО-250/10-0,25			250		10			0,25
18		МЭО-250/25-0,25			250		25			0,25
19	МЭО-250/25-0,63					250		25			0,63
20	МЭО-250/63-0,25					250		63			0,25
21	МЭО-250/63-0,63					250		63			0,63
22	МЭО-250/160-0,63					250		160			0,63
23	МЭО-630/10-0,25					630		10			0,25
24	МЭО-630/25-0,25					630		25			0,25
25	МЭО-630/25-0,63					630		25			0,63
26	МЭО-630/63-0,63					630		63			0,63
27	МЭО-1600/25-0,25					1600		25			0,25
28	МЭО-1600/63-0,25					1600		63			0,25
29	МЭО-1600/63-0,63					1600		63			0,63
30	МЭО-1600/160-0,63					1600		160			0,63
Механизм электрический поступательного действия типа МЭП.
№пп	Тип		Перестановочное усилие, Н					Время рабо­чего хода штока, с			Рабочий ход, мм
1	МЭП-63/16-10		63					16			10
2	МЭП-63/16-40		63					16			40
3	МЭП-63/40-10		63					40			10
4	МЭП-63/40-40		63					40			40
5	МЭП-63/100-10		63					100			10
6	МЭП-63/100-40		63					100			40
7	МЭП-160/16-10		160					16			10
8	МЭП-160/16-40		160					16			40
9	МЭП-160/40-10		160					40			10
10	МЭП-160/40-40		160					40			40
11	МЭП-160/100-10		160					100			10
12	МЭП-160/100-40		160					100			40
13	МЭП-1000/16-25		1000					16			25
14	МЭП-1000/16-100		1000					16			100
15	МЭП-1000/40-25		1000					40			25
16	МЭП-1000/40-100		1000					40			100
17	МЭП-1000/100-25		1000					100			25
18	МЭП-1000/100-100		1000					100			100
19	МЭП-1000/250-25		1000					250			25
20	МЭП-1000/25 0-100		1000					250			100
21	МЭП-2500/16-25		2500					16			25
22	МЭП-2500/16-100		2500					16			100
23	МЭП-2500/40-25		2500					40			25
24	МЭП-2500/40-100		2500					40			100
25		МЭП-2500/100-25		2500					100			25
26		МЭП-2500/100-100		2500					100			100
27		МЭП-2500/250-25		2500					250			25
28		МЭП-2500/250-100		2500					250			100
29		МЭП-63 00/40-63		6300					40			63
30		МЭП-6300/40-250		6300					40			250
31		МЭП-6300/100-63		6300					100			63
32		МЭП-6300/100-250		6300					100			250
33		МЭП-6300/250-63		6300					250			63
34		МЭП-6300/250-250		6300					250			250
35		МЭП-10000/40-63		10000					40			63
36		МЭП-10000/40-250		10000					40			250
37		МЭП-10000/100-63		10000					100			63
38		МЭП-10000/100-250		10000					100			250
39		МЭП-10000/250-63		10000					250			63
40		МЭП-10000/250-250		10000					250			250

8. Сочленение прямого действия, жесткое, при помощи рычажной переда­чи, характеристика сочленения линейная.

Пояснительная записка содержит разделы:

1. Задание.

2. Выбор источника напора.

3. Построение расходной характеристики.

4. Выбор исполнительного механизма и расчет механической связи исполни­ тельного механизма с регулирующим органом.

5. Список использованной литературы.

В первом разделе нужно подробно написать условие задания, нарисовать структурную схему расположения всех элементов гидравлической цепи с ука­занием длин участков трубопровода и углов поворотов, сформулировать цели выполнения данной курсовой работы.

Во втором разделе приводится расчет и выбор источника напора. Для этого необходимо определить пропускную способность трубопроводной сети без учета РО. (стр.70) и необходимое давление нагнетания насоса (стр.71). При этом в качестве исходных данных используются рассчитанные в контрольной работе Вашего варианта значения z_np и K_vy, а также исходные данные по расходу и свойствам жидкости. Если выбранный диаметр условного проходного сечения P.O. D_y меньше диаметра трубопровода d, то необходимо рассчитать коэффициент влияния сужения трубопровода до и после регулирующего орга­на К_т, используя ранее полученные значения K_vmax и значение коэффициента запаса η. По полученному значению давления нагнетания (или на­пора) выбирается насос, обеспечивающий необходимый расход с запасом до 20% и напором не меньше рассчитанного.

В третьем разделе приводится расчет и построение расходной характе­ристики P.O. Определяется зависимость расходной характеристики q (для не­вязкой, некавитирующей жидкости с турбулентным режимом течения) рассчи­тываемой трубопроводной системы от гидравлического модуля системы п и положения затвора l (стр.31-32). Для этого вычисляется располагаемый на­пор ΔР_С (стр.15) и потери давления в трубопроводной сети ΔР_л (стр.16). Затем рассчитывается гидравлический модуль системы. При заданной линейной пропускной характеристике P.O. зависимость пропускной способности σ от положения затвора l (расходная характеристика P.O.) рассчитывается по фор­муле

σ=σ_о+(1-σ_о)l,

а при равнопроцентной пропускной характеристике по формуле

σ=σ₀^(1-l)

Рисуется расходная характеристика P.O. при рассчитанном значении гидравли­ческого модуля системы п (стр.33).

Если гидравлический модуль системы п более 1-1,2, то P.O. с линейной пропускной характеристикой становится непригодным для применения в САР, т.к. значительно уменьшается диапазон хода, в котором может происходить регулирование. При равнопроцентной пропускной характеристике возрастание п не влечет за собой таких неблагоприятных последствий.

На полученной расходной характеристике необходимо отметить диапа­зон перемещения затвора P.O. при значении расхода равного Qmax. Если полу­ченный диапазон перемещения затвора P.O. находится в пределах 0,1-0,9l, то выбор P.O. осуществлен верно.

В четвертом разделе производится выбор исполнительного механизма, способа сочленения и расчет механической связи исполнительного механизма с регулирующим органом. Рисуется кинематическая схема сочленения испол­нительного механизма с P.O. При этом необходимо учитывать величину хода затвора и другие особенности конструкции P.O., вид перемещения выходного органа исполнительного механизма (поступательное, вращательное) и распо­ложение исполнительного механизма относительно P.O. (стр.54-57, 89-100).

Расчет произведем согласно методике, представленной в руководящем материале РМ-173-79 «Расчет электрических исполнительных механизмов при проектировании».

Необходимый момент на рычаге P.O. рассчитываем по формуле

М=п·b Nn,

где n - коэффициент запаса (при плавном управлении расходом среды n=2, а при быстром и прецизионном - 3).

Крутящий момент на выходном органе ИМ определяется по формуле

Мс =

где n₀ - коэффициент ослабления крутящего момента сочленения при­нимается равным 4.

По полученному значению крутящего момента из таблицы выбираем ис­полнительный механизм. Для определения длины рычага регулирующего ор­гана вычисляем синус половины угла поворота рычага R регулирующего орга­на из положения «закрыто» в положение «открыто» по формуле

а затем вычисляем длину рычага R, обеспечивающего ход штока P.O.

R=

Если полученная длина рычага имеет достаточно большую величину (более 0,5 м), то при таком сочленении трудно обеспечить жесткость рычага, а само сочленение становится очень громоздким. В этом случае необходимо произвести расчет сочленения с использованием прямоходного ИМ типа МЭП.

Для проведения расчета зададимся длинной рычага R P.O.

Длина рычага R ,(м)
0,3	0,35	0,4	0,45
Номера вариантов
1	2	3	4
5	6	7	8
9	10	11	12
13	14	15	16
17	18	19	20

Определим необходимое усилие на конце рычага

N=

затем определяем необходимое усилие на штоке ИМ

и подбираем из таблицы исполнительный механизм МЭП с ближайшим значе­нием номинального усилия. Определяем полный ход Н конца рычага P.O. при длине R

Выбираем из таблицы ИМ со значением номинального хода штока Н_н, близкого к расчетному и определяем необходимую длину рычага P.O.:

Если полученное значение длины рычага меньше заданного, то опреде­ляем необходимое усилие на конце рычага P.O. по рассчитанным длине рычага и усилия на штоке ИМ. Полученное значение не должно превышать номиналь­ное значение усилия на штоке выбранного нами ИМ.

В случае применения P.O. поворотного типа расчеты можно проводить по методике, представленной в учебнике. В этом случае по номограммам определяют угловые перемещения, длину рычага P.O. и соединительной тяги, строят характеристику сочленения P.O. с исполнительным механизмом.

При известных значениях угла поворота рычага ИМ ( ), угла пово­рота рычага P.O. ( ), длины рычага г ИМ, расстоянии L между осями P.O. и исполнительного механизма можно использовать другую методику. Опре­деление длины рычага P.O. R и длины тяги С в этом случае производится по следующим формулам:

= Если то расчет R проводят по формуле:

Необходимо иметь в виду, что для получения наилучшей линейности следует принимать угол минимальным, а угол – максимальным, избегая при этом возможности образования положения «мертвой точки». Следует также принимать во внимание то, что с уменьшением возрастает момент.