пр4

Практическая работа №4. ПР 4

Решение задач на тему «Расчет параметров г/аппаратуры.

Прежде, чем приступить к решению задач, следует ответить на следующие вопросы темы:

1. Какие устройства называют гидравлическими аппаратами, для чего они предназначены?

2. Назвать основные элементы и параметры г/аппаратуры.

3. Направляющая г/аппаратура (гидрораспределители) принцип работы, их условные схемы.

Начертить схему г/распределителей и показать по ней движение рабочей жидкости.

4. Гидроаппаратура для регулирования и контроля давления (гидроклапаны) — как

подразделяются, их конструкция и принцип действия.

5. Гидроаппаратура для расхода рабочей жидкости (гидродроссели) — для чего

предназначены, их конструкция и принцип действия.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Теоретическая часть расчета предохранительного клапана.

Принцип работы клапана основан на уравновешивании силой пружины Fо силы

давления Fд на запорно-регулирующий элемент (без учета сил трения и инерции) по

формуле: Fд = (Р··Dу²) /4 = Fо 1

Где: Р — давление в напорной линии; Dу — условный проход.

Давление Ро, при котором клапан начинает открываться, преодолевая силу пружины,

называют давлением открытия. Полное открытие клапана сопровождается его подъёмом от

седла на высоту h: ______

h = [Q /(µ··dср·Sin)]· /2Ркл 2

Где: Q — расход жидкости через открытую щель клапана, м³ /с;  — плотность РЖ, кг /м³;  — коэффициент

расхода через щель; dср — средний диаметр щели клапана, м;  — угол конусности клапана (для шарика

 = 45°; для конуса  = 30  60°); Ркл = Ро + ∆РQ — потеря давления в клапанной щели, Па;

∆РQ — изменение давления в линии г/системы при пропускании РЖ через клапан с расходом Q.

Изменение давления ∆РQ объясняется изменением силы пружины при подъёме клапана при

пропускании РЖ до значения:

Fт = Fo + k·h 3

Где k - жесткость пружины.

Значение ∆РQ задают или выбирают по возможности минимальным, по заданному ∆РQ

можно определить жесткость пружины:

k = ∆РQ (·Dу² /4h) 4

При закрытии клапана сила пружины превышает силу давления жидкости на ЗРЭ,

т.е Рзакр·S < Fo, где S — площадь затвора, на которую действует давление РЖ. Площадь

затвора при закрытии клапана равна сумме площадей конического опорного пояска ЗРЭ и

седла:

S = ·Dу² /4 + ½· /4·(D² - Dу² ) 5

Где D — наружный диаметр конического опорного пояска.

Давление закрытия клапана в этом случае: Рзакр = Fo /S 6

Разность между давлениями открытия и закрытия называется гистерезисом клапана:

∆Ргист = Ро - ∆Рзакр . На практике стремятся к минимальному его значению, это достигается

уменьшением опорного пояска, уменьшением сил трения (мы их не учитывали).

Стабильность работы клапана тем выше, чем меньше значение ∆Ргист .

Внутренняя герметичности клапана обеспечивается, если между ЗРЭ и седлом под

действием силы пружины создается замкнутая линия контакта, а контактное напряжение на

опорной поверхности значительно превышает давление жидкости:

Задача №1

Определить основные размеры конического предохранительного клапана прямого

действия со следующими параметрами:

- давление открытия клапана Ро = 16 МПа; увеличение давления ∆РQ = 0,5 МПа при

пропускании жидкости в количестве Q = 2 дм³ /с.

Рабочая жидкость — минеральное масло с плотностью  = 900 кг /м³. Условный проход

подводящего канала при скорости течения РЖ в щели  = 4 м /с.

 = Fo / [·(D² - Dу² ) /4] > Ро 7

**************

Решение: Sоп

____ ________

Условный проход подводящего канала Dу = 1,13·Q / = 1,13·2000 /400 = 2,52 см.

Принимаем по стандарту Dу = 25 мм,  = 45°.

Средний диаметр dср = Dу + 0,5 = 25,5 см.

Высота подъёма клапана (Ф. 4)

______ ___________

h = [Q /(µ··dср·Sin)]· /2Ркл = [Q /(µ··dср·Sin)]· /2 ( Ро + ∆РQ ) ;

____________________

h = (2000 / 0,61·3,14·2,55·0,707)·900 / 2·(16·10⁶ - 0,5·10⁶ ) = 0,017 м = 1,7 см.

Жесткость пружины (Ф. 4): k = ∆РQ (·Dу² /4h) = (0,5·100·3,14·6,25) / (0,031·4) = 8000 Н /см.

Сила пружины при предварительной деформации (Ф. 1):

Fо = Ро·(·Dу²) /4 = 16·10²·(3,14·6,25 /4) = 7840Н.

Предварительная деформация: ho = Fo /k = 7840 /6000  1 см. 8

Давление закрытия клапана (Ф. 6 и 5):

•закр = Fo /S = Рзакр = Fo / [ ·Dу² /4 + ½· /4·(Dу + 0,1)² - Dу² ) ] = 15,33 МПа.

Гистерезис клапана: ∆Ргист = Ро - ∆Рзакр = 16 — 15,33 = 0,67 МПа.

Площадь опорной фаски: Sоп =  /4·[(Dу + 0,1)² - Dу² ] = 3,14 /4 (6,76 - 6,25) = 0,4 см².

Контактное напряжение на опорной фаске (Ф. 7):

 = Fo /Sоп = 1,5·(7840 /0,4) = 294 МПа > Ро = 16 МПа.

Для самостоятельного решения: Ро = 18 МПа, ∆РQ = 0,6 МПа, Q = 2,5 дм³ /с,  = 4 м /с.

Теоретическая часть расчета распределителя.

Распределитель — это регулирующий г/аппарат, предназначенный для управления

расходом и направлением потока РЖ в нескольких г/линиях одновременно в соответствии с

изменением внешнего управляющего воздействия. Его ЗРЭ может занимать бесконечное

множество промежуточных рабочих положений, образуя дросселирующие щели. На г/схеме

об этом говорят две дополнительные линии, которые обозначают как бы бесконечное

множество промежуточных позиций ЗРЭ.

Расход жидкости через золотниковый распределитель определяется по формуле (1):

______

Q = µ·b·n·x·2∆P / 1

Где:  = 0,61  0,65 коэффициент расхода;

b — ширина окна золотника;

n — число напорных окон распределителя;

x — смещение золотника, м;

∆P — перепад давлений в щели распределителя;

 — плотность РЖ, кг /м³;

 = 10  15 м /с — скорость РЖ в каналах распределителя.

Преимущество золотниковых распределителей — их компактность и разгруженность от

осевых сил давления РЖ.

Задача №2.

Определить основные размеры цилиндрического золотника распределителя 4 /3.

Номинальное давление на входе Рном = 20 МПа; перепад давлений на золотнике

∆Р = 18 МПа; расход через распределитель Q = 60 л /мин. Рабочая жидкость с плотностью

 = 900 кг /м³.и Учтем, что 1Па = 1кг /1м·с².

Решение:

Перепад давлений на одной щели золотника:

∆Рзол = (Рном - ∆Р) /2 = (20 — 18) /2 = 1 МПа.

Расход через распределитель: Q = 60·10³ /60 = 1000 см³ /c.

Принимаем, что щель образуется двумя окнами (n = 2), ширина окна b = ½·dзол, ход

золотника х = 1,4 мм.

_____ _____

Определим диаметр золотника по формуле 1: Q = µ·b·n·x·2∆P / = µ·½· dзол ·n·x2∆P /

______

dзол = (2Q /µ·n·x)·  /2∆P =

______________________

= (2·1000см³ /с·0,61·2·0,14см)· 900 кг /м³ / 2·1·10 кг /м·с² = 2,48 см

Принимаем dзол = 25 мм.

Для самостоятельного решения: Рном = 18 МПа, ∆Р = 16 МПа, Q = 50 л/мин.