Расчет пневматического мим.

Исходные данные

Перестановочное усилие в конце прямого хода штока , Н	2160
Перестановочное усилие обратного хода , н	295
Условный ход штока , мм	10
Давление питания ИМ , Па	25
Давление в рабочей полости при котором начинается движение штока ненагруженного ИМ , Па	2
Давление в рабочей области при котором шток ненагр. ИМ совершает ход равный , Па	10

Решение

1. Определение предварительного значения эффективной площади мембраны по формуле:

,

где - эффективная площадь мембраны, см²;

- коэффициент учитывающий жесткость мембраны и трение штока, ;

2. Зададимся соотношением:

,

где - диаметр опорного диска, мм;

- диаметр заделки мембраны, мм;

Примем

3. Определим предварительное значение диаметра заделки мембраны , см:

Полученное значение округляем до ближайшей большей величины по ГОСТ 6639-69 и принимаем

4. Для механизмов МИМ требуется выполнение условия:

5. Определяем диаметр опорного диска , мм:

Определяем диаметр штока , мм:

Полученное значение диаметра штока округляют до ближайшей большей величины и принимается по ГОСТ

6. Определяем толщину мембраны , см:

,

где - допустимое напряжение на срез материала,

полученное значение округляется до ближайшего большего, указанного в сертификате на мембранные полотна и принимаем 3 мм

7. Определяем истинное значение эффективной площади мембраны, см²:

8. Определяем жесткость пружины , Па/мм:

9. Определяем перестановочные усилия, Н:

1. В начале обратного хода:

2. В конце обратного хода

3. В конце прямого хода

4. В начале прямого хода

Расчет ПИМ

Исходные данные

Перестановочное усилие в конце прямого хода штока , Н	2550
Условный ход штока , мм	10
Давление питания ИМ , Па	61,8
Уплотнение поршня штока одним резиновым кольцом
Движение штока вертикально вверх

Решение

1. Определяем коэффициент нагрузки

2. Определяем предварительное значение усилия развиваемое поршнем , Н:

3. Задаемся давлением в выходной полости:

4. Определяем предварительное значение диаметра поршня , мм:

По ГОСТ 6540-68 принимаем

5. Определяем диаметр штока , мм:

По ГОСТ принимаем

6. Для безпружинных механизмов ПИМ требуется выполнение условия:

7. Определяем силы вредного сопротивления на поршень:

,

где - силы вредного сопротивления на поршень, Н;

- коэффициент трения, ;

- радиальное давление кольца,

- ширина кольца, см;

- число колец;

- диаметр поршня, см;

8. Определяем силы вредного сопротивления на шток:

,

где - силы вредного сопротивления на шток, Н;

- диаметр штока, см;

9. Определяем суммарную силу, Н:

10. Определяем эффективную площадь поршня:

• Для бесштоковой полости, см²:

• Для штока, см²:

11. Усилие противодавления, Н:

12. Определяем уточненное усилие развиваемое поршнем, Н:

13. Осуществим проверку по формуле:

Расчёт и выбор ЭИМ.

Данные для расчёта

Давление воды перед РО, р1, мПа	5,98
Присоединительный (условный) диаметр РО, Ду, мм	22
Диаметр седла, dс, мм	19
Диаметр штока, dш, мм	22
Плечо силы на штоке, b, мм	46
Длина рычага РО, r1, мм	440
Время запаздывания, , с	37
Необходимая характеристика сочленения	Линейная
Отношение пускового крутящего момента ЭИМ к номинальному, К	1,7

1. Определим максимальную силу давления среды на затвор и шток. Так как диаметр штока больше чем диаметр седла, то наибольшая сила давления среды на шток будет в положении «открыто», когда перепад давления будет минимален.

2. Определим силу трения штока в сальнике

3. Так как односедельный РО может быть запорным, то оценим силу, необходимую для создания уплотнительного контакта в жёсткой запорной паре «седло-плунжер»

4. Определим максимальное перестановочное усилие на штоке

5. Принимаем коэффициент запаса n=3, определяем необходимый момент на рычаге.

6. Определим необходимый крутящий момент на выходном органе ЭИМ

7. Определим номинальное время полного хода ЭИМ

8. Из кинематических схем сочленения следует, что в данном случае расчётом определяется только длина рычагов РО r. Выбранный ЭИМ имеет длину рычага R=250 мм.

Определим синус половины угла поворота рычага r из положения

«закрыто » в положение «открыто»

9. Определим длину рычага, обеспечивающую ход штока h_ш=22 мм

Для реализации полученного сочленения необходимо удлинение имеющегося на РО рычага длиной 500 мм до длины 731,8 мм. Такое удлинение сделает сочленение очень громозким и затруднит обеспечение жёсткости рычага. Поэтому целесообразно рассмотреть возможность применения ЭИМ прямоходного типа.

10. Определим необходимое усилие на конце рычага r₁ = 440 мм

11. Определим необходимое усилие на штоке ЭИМ

12. Примем ближайшее по ГОСТ 7192-80 номинальное усилие ЭИМ

Р_н=2500 Н.

13. Определим полный ход Н конца рычага РО при его длине r₁ = 500мм

Примем наиболее близкое к Н значение номинального хода выходного штока ЭИМ по ГОСТ, равное Н_Н=160 мм

14. Определим необходимую длину рычага РО r при сочленении его с прямоходным ЭИМ, имеющим номинальное усилие 2500Н и номинальный ход штока 160мм.

, что меньше r₁=440

15. Определим необходимое усилие на рычаге РО длинной

r₁=334мм.

16. Определим необходимое усилие на штоке ЭИМ

Н, что приемлемо так как не много больше Р_н=2500Н

Окончательно примем прямоходный ЭИМ по ГОСТ 7192-80, типа МЭП, имеющий номинальное усилие на выходном штоке 2500Н, ход штока 160 мм, время полного хода 63с. При этом длину рычага РО округлим до 330 мм. Характеристика сочленения – линейная.