Расчёт переливных клапанов.
Рассмотренные выше клапаны могут применяться как в качестве предохранительных так и в качестве переливных поддерж. пост. давление жидкости в системе путём непрерывного отвода части жидкости в бак или сброс в атмосферу.
Лекция 2
Гидравлическими пар-ми переливных клапанов явл-ся разность давлений Рн и Рсл и расход Qсл Расчётная схема переливного клапана на рисунке 7. В силу специфичности работы клапанов они обычно выполняются с плунжерным затвором Величина h0 перекрытия затвора(плунжером окна) через которое раб. жидкость перетекает в бак, должна быть несколько больше размаха возможных осевых колебаний при его вибрациях стен, чтобы он не ударялся при этом о свою опору. Для демпфирования энергии колебаний в клапане устанавливают дроссельное отверстие A. Связь между давлениями Рн и Рсл а также Qсл получим совместным решением следующих уравнений (гидродинамической силой и трением пренебрегаем) и уравнением равновесия- (а). Где d и h диаметр и ход затвора. Р0-сила предварительного сжатия пружины. С-жесткость пружины, H0-размер перекрытия плунжером окна слива, т.е. размер на который должен переместиться клапан от начала опоры. Решив совместно уравнения, получим (б). Перепад давления в начале открытия клапана будет определяться следующим образом: (в). Переливным клапанам не предъявляются требования герметичности, поэтому сила обеспечивающая герметичность может быть принята 0. В этом случае условия равновесия клапана будет иметь вид(г). Очевидно что получение кривой функции Pн=f(Qсл) следует уменьшать коэффициент C и увеличивать d проходного отверстия клапана.
Действие гидродинамической силы.
После отрыва С2 (H>0) появится в месте дросселирования гидродинамическая сила Pшидродин стремящаяся закрыть клапан, т.е. действ. в том направлении что и сила пружины. Эту силу можно рассматривать как пружину с переменной жёсткостью. Гидродинамическая сила представляет собой реакцию потока жидкости на затвор клапана, способная существенно изменить баланс действующих на него сил. В некоторых случаях усилия пружины составляет менее 50% общей силы действующей на затвор. Осевая составляющая по закону изменения количества движения имеет вид: (д). Где v1 и v2 средняя скорость жидкости перед затвором и в проходной щели клапана, альфа/2 –угол отклонения. Исследования показывают, что направление потока для распространённых углов в клапанах практически совпадают с образующей конуса затвора. В соотв. с этим угол альфа/2 может быть принят половине угла при вершине конуса затвора. Поскольку скорость v1<<v2 ей можно пренебречь, в результате получим (e). Установлено что Сгд изменяется в широком диапазоне расходов пропорционально открытию затвора, и практически не зависит от перепада давления на затворе клапана. Суммируя Сгд и Спр получим суммарную жёсткость клапана: Cрез=Сгд+Спр. Гидроадинамическая жёсткость часто превышает (в 2 и более раза) жёсткость пружины. В виду этого приращение дельтаР обусловленная суммарной жёсткостью, значительно превышает дельтаРпружины, т.е. дельтаР>>дельтаРпружины. В соотв. с этим изменение давления на пружине клапана будет определяться суммарным приращением усилия на клапане.
Влияние сил инерции
На хар-ку клапана в переходном режиме влияет его динамика, обусловленная ускорением подвижных частей. Инерционное усилие определяется массой затвора с присоединенной массой пружины, значение которое обычно принимается равным 1/3 массы пружины. В некоторых случаях(в клапанах больших размеров а так же при малом сечении большой длины) учитывается масса жидкости над клапаном и в каналах. Для приближённых расчётов присоединённую массу пружины и жидкости в этом случае обычно принимают 0.5 массы пружины, и определяется зависимостью: (ж). Опыт показывает, что заброс давления при открытии клапана может достигать до 50% номинального давления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.