1.6 Кинематический расчет Подбор механизма электрического прямоходного

1.Необходимое усилие на штоке привода

Для осуществления работы устройства на штоке привода должна быть развита сила превосходящая усилие, действующее на неразгруженную часть золотника со стороны рабочей среды.

Неразгруженной частью золотника является кольцо с внутренним диаметром 110 (мм) и внешним диаметром 116 (мм).

1.1 Площадь неразгруженного участка определим по формуле:

S=π*((D/2)²- (d/2)²)

где D=116 - внешний диаметр неразгруженной области золотника, (мм)

d=110 - внутренний диаметр, (мм)

S=3.14*(58²- 55²); S=1064, 46 мм²

1.2 Усилие созданное рабочим давлением определим по формуле:

F=P*S

где P=22 –рабочее давление клапана, (МПа)

S- площадь неразгруженного участка, (м²)

F= (22*10⁶)*0.00106446; F= 21418.12 Н

C учетом того что при герметизации корпуса было использовано сальниковое уплотнение требующее увеличения силы на штоке в зависимости от коэффициента трения μ_тр­=0.15, получим: F= 24630 Н

где F- сила, которую необходимо развить штоку для поднятия золотника.

Для обеспечения подъема золотника выбираем механизм развивающий усилие на штоке F= 25000 Н. МЭП 25000/100-50-IIBT4-02 (механизм электрический прямоходный).

Следовательно, подъем золотника будет обеспечиваться.

1.6.1 Кинематическая связь штока арматуры и двигателя мэп

1.Исходные данные:

H= 40 - рабочий ход штока, (мм)

T­_р.х=1.6 - время рабочего хода, (мин)

P= 5 - шаг винта ШВП (шарико- винтовой передачи), (мм)

i= 150 передаточное отношение планетарного редуктора

N_дв= 750 количество оборотов двигателя в минуту (об/мин)

2. Количество оборотов совершаемых гайкой ШВП за время рабочего хода штока определим по формуле:

N_об.р.х=H/P

N_об.р.х=40/5=8 (об)

3.Угловую скорость гайки определим по формуле:

ω= N_об.р.х/ T­_р.х

ω= 8/1.6=5 (об/мин)

4.Зависимость перемещения штока на 1 (мм) от оборотов двигателя

При перемещении штока на 1 (мм) гайка совершит 0.2 оборота, учитывая передаточное отношение редуктора i= 150, двигатель совершит 30 оборотов

за 2,4 (сек)

1.6.2 Расчет расхода рабочей среды

1.Расчет расхода рабочей среды в 5-ти положениях штока.

Начальное положение: «шток прижат к седлу по уплотнительной поверхности»

Золотник приводится в движение при перемещении штока свыше 3 (мм)

На каждой ступени дросселирования изменение площадей проходных сечений при перемещении штока одинаково, следовательно, рассмотрим сечение около уплотнительной поверхности, чтобы найти необходимые данные.

1. Площадь проходного сечения при поднятии золотника на 4 мм относительно уплотнительной поверхности определим по формуле:

S=π*((D/2)²- (d/2)²)

где D=110 - диаметр рассматриваемого сечения седла, (мм)

d=107.037 – диаметр золотника в рассматриваемом сечении, (мм)

S=3.14*(55²- 53,52²); S=448 мм² (4.48*10^-4 м²)

- при поднятии золотника на 8 мм.

где D=110 (мм)

d=104.074 (мм)

S=3.14*(55²- 52,04²); S=995 мм² (9,95*10^-4 м²)

- при поднятии золотника на 12 мм.

где D=110 (мм)

d=101,11 (мм)

S=3.14*(55- 50,55²); S=1473 мм² (14,73*10^-4 м²)

- при поднятии золотника на 16 мм.

где D=110 (мм)

d=98,15 (мм)

S=3.14*(55²- 49,075²); S=1936 мм² (19,36*10^-4 м²

- при поднятии золотника на 20 мм.

где D=110 (мм)

d=95,19 (мм)

S=3.14*(55²- 47,6²); S=2385 мм² (23,85*10^-4 м²)

2. Скорость рабочей среды при прохождении площади проходного сечения

определим по формуле:

V=K_v / f_c*60

где K_v=3.2 - максимальная пропускная способность, (м³/ч)

f_c- проходное сечение седла, (м²)

- проходное сечение 4.48 (см² )

V=3.2/0.000448*60= 119 (м/с)

- проходное сечение 9,95 (см²)

V=3.2/0.000995*60= 53 (м/с)

- проходное сечение 14,73(см²)

V=3.2/0.001473*60= 36,2 (м/с)

г) проходное сечение 19,36 (см²)

V=3.2/0.001936*60= 27,5 (м/с)

д) проходное сечение 23,85 (см²)

V=3.2/0.002385*60= 22,36 (м/с)