Порядок выполнения работы

1.Изучить краткие теоретические сведения.

2.Из табл. 2.1 выбрать свой вариант, в соответствии с порядковым номером в списке группе.

3.Используя ГОСТы, учебную и справочную литературу изучить принцип работы, конструктивные особенности, типоразмеры и функциональное назначение клапана.

4.Произвести расчет клапана в соответствии со своим вариантом. Примеры расчетов клапанов представлены ниже.

Пример 1. Расчет клапанов давления прямого действия.

Расчет предохранительного клапана прямого действия сводится к определению условного прохода D_y и конструктивных элементов, обеспечивающих герметичность и минимальные значения гистерезиса Δр_г.

Условный проход (диаметр подводящего отверстия) рассчитывается по формуле

Наружный диаметр уплотняющего пояска (рис 2.9)

D = D_y + 2δ.

Рис. 2.9. Расчетная схема предохранительного клапана прямого действия:

D_y – условный проход (диаметр подводящего отверстия),

D – наружный диаметр, α – угол наклона щели клапана,

d_ср – средний диаметр уплотняющего пояса

Ширина уплотняющего пояска δ = 0,5...1 мм.

Высота подъёма клапана зависит от давления в отверстии р₀:

где μ – коэффициент расхода щели, μ = 0,61;

α – угол наклона (конусности) щели клапана, для шарикового клапана α = 45°, для конического клапана α = 30...60°;

ρ – плотность жидкости, кг/м;

d_cp – 0,5∙(D - D_y) – средний диаметр уплотняющего пояска;

р_кл = р₀ – Δр_а – потери давления на щели клапана, Па;

Δр_а – изменение давления в гидролинии при пропускании через клапан подачи Q, для станочных. гидроприводов с Р_Н < 6,3 МПа можно принимать Δр_а – 0,1...0,2 МПа.

Далее вычисляются:

– сила предварительной деформации пружины

p₀ = 6,3;

– жесткость пружины

– предварительная деформация

Давление закрытия клапана определяется по формуле:

где S – площадь затвора, на которую действует давление,

что позволяет вычислять гистерезис клапана

Δр_г = р₀ – р_зак.

Если Δр_г удовлетворяет условиям стабильности настройки, Δр_г≤0,05, производят проверку герметичности из условия

где σ_кд – допустимое давление, для стали σ_кд = 80 МПа, для бронзы σ_кд = 30 МПа.

Для уменьшения усилия пружин, повышения чувствительности применяются клапаны непрямого действия.

К клапанам разности давления и переливным высоких требований герметичности не предъявляют, и поэтому они выполняются в виде золотников. На схеме (рис. 2.10) показан клапан разности давлений. Он становится переливным, если соединить полость пружины с атмосферой. Для определения параметров клапанов используются следующие уравнения.

Рис. 2.10. Расчетная схема клапана разности давлений

Уравнение стационарного потока через щель клапана связывает расход Q с площадью открытия клапана f₀ и разностью давления Δр_кл на его щели:

Для кольцевого сечения коэффициент расхода μ ≈0,6, а f₀ = π∙d_зх, где d_з – диаметр золотника; х – смещение золотника из нужного положения

Δр_кл = р₁ – р₂,

где p₁, p₂ – установившееся давление соответственно до и после щели клапана.

Без учета сил трения уравнение сил, действующих на золотник в установившемся режиме, имеет вид

с₁ (х₀ + х) + с₂∙х = f_m (р₁ – р₂),

где с₁ – жесткость пружины, принимается ориентировочно с₁ = 50...79 gH/см²;

f_m – площадь торца золотника;

х₀ – предварительное сжатие пружины, определяется из соотношения

с₁ х₀ = f_m (р₁ – р₂).

По заданным значениям р₁, р₂ и принятому диаметру золотника d_з определяете и жесткость реакции гидродинамических сил:

с₂ = μ∙π∙ d_з (р₁ – р₂)∙cosΘ.

В конце расчета по заданному значению Q определяется величина смещения золотника х. Для расчета переливного клапана прямого действия принимают р₂ = 0 (полость пружины соединяется со сливной линией).

При расчете редукционного клапана прямого действия (рис. 2.11) уравнение сил записывается как

с₁ (х₀ + х) + с₂∙х = f_m ∙р₁,

где р₂ – редуцированное давление, которое задается настройкой пружины и поддерживается постоянным.

Рис. 2.11. Схема регулятора потока

Пример 2. Расчет клапанов давления непрямого действия.

В предохранительном клапане непрямого действия (рис. 2.12) усилие пружины шарикового клапана

где d₁ – диаметр отверстия под шариком, рекомендуется d₁ ≈ 4 мм.

Рис. 2.10. Расчетная схема клапана давления непрямого действия:

Р_н – давление насоса, Р_с – давление слива, d_g – диаметр дроссельного отверстия,

d_k – диаметр запорного элемента, d₁ – диаметр сливного отверстия,

d_n – диаметр поршенька, d_з – диаметр золотника

Давление настройки шарикового клапана, при работе аппарата в режиме переливного клапана,

р_кд = р_н – Δр_нк,

где р_н – максимальное давление насоса;

Δр_нк – потери в шариковом клапане и демпферном отверстии (диаметром d_д ≈ 0,25 d₁), рекомендуется Δр_нк ≈ 0,2 МПа при v_м 5 м/с. Тогда жесткость пружины

Величина подъема клапана

h ≈ 0,125∙d₁.

Диаметр поршенька d_n выбирают в 2 раза больше диаметра основного клапана (d₀ ≈ 16 мм). Максимальное усилие пружины поршенька

Жесткость пружины смещения основного клапана определяется в зависимости от затвора из соображений сбрасывания расчетного расхода Q жидкости при диаметре d₀.

5.Сделать выводы по проделанной работе.

Таблица 2.1