Жидкостные ракетные двигатели Добровольский М.В. (1014159), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Всегда при каком-то Рвюпмп)рве|в давление Р,„„начинает уменьшаться. Таким образом, мы не можем использовать весь запас газа в баллоне. Количество недоиспольРвнв зованного запаса газа определяется величиной ЛР,,„= — Р,„,„— Р„„„.
(9. 49) Величину ЛР„, можно определить из графика характеристики редуктоРвв=Рвыв Рвхпгсп Риг ра (рис. 9.18). Чем меньше величина Лрр,д, тем лучше использование запаса газа из баллона. Н д е а л ь н о й характеристикой любого редуктора являлась бы характеристика, по которой при заданном постоянном расходе сг независимо от изменения давления на входе р„обеспечивалось бы нсизмениое давление на выходе р„,„.
Выше было показано, что на протекание характеристики влияют второй и третий члены уравнения характеристики (9. 39) или (9. 46). Так как с изменением Р,„эти члены изменяются по разным законам, очевидно, получить характеристику с неизменным р„„ (идеальную характеристику) нельзя, поэтому задача состоит в том, чтобы получить характеристику, возможно более близкую к идеальной. Для этого конструктивные элементы редуктора (мембрана, пружина, поршень, размеры клапанов и т, д.) должны быть подобраны так, чтобы изменение упругих сил действия пружин и мембраны (последний член уравнения) наилучшим образом компенсировало бы воздействие сил давления. Рассмотрим как влияют различные параметры работы редуктора на его характеристику.
Рис. 9. 18. К определению Лррв» Влияние изменения давления иа входе р,„иа изменение Р„„ Рассмотрим, во-первых, как влияет изменение давления на входе рве на величинУ отклонениЯ Р,, от заданного номинального значениЯ Р„,„о, т. е. на величину (9. 50) Рв о= , (1г ()г Р, оХ ь" (9 5() о ср 860 Очевидно, что величина Лр,„, определяет качество нашей характеристики. Наиболее желательной является характеристика, для которой ЛРвв» равно или близко к ИУлю. Для этого напишем уравнение характеристики для какого-либо фиксированного значения давления на входе Р„„ при котором давление на выходе равно р„,„о. (В дальнейшем, для конкретности, будем рассматривать уравнение характеристики (9.39) как более обгцее, хотя весь анализ, разумеется, справедлив для характеристики любого редуктора).
Для определения ЛР,ы„вычтем почленно уравнение (9. 51) из уравнения (9.39), тогда А " Ае ар 1 Р.ых= Р (9. 52) нли (9. 53) ~Р«ых ВРвыхх ~Рвыхз где (Рпхе — Рпх) Увл Рвыхл = Ры — У'«л (9. 54) (9. 55) аРаых с Рнс. 9. 19. ВлиЯние изменениЯ Рвх на Ьрвых РассмотРим изменение ЛР,ы, пРи изменении Р„. 1, Влияние изменения Р„на ЛР хь Уравнение (9. 54) — уравнение, прямой.
При Рвх Рвхе ПРвыхз при,р =р Рпхе — Рп» внв Рвыхх, .«пл Зависимость ЛР,ы, з — — 1(Р,х) показана на рис, 9. 19 прямой аль. 2. Влияние изменения Р,„на ххрвв«ха. При Р =ре П Рвыхз пРи Р,«=-Р ~ 6 1 1 йРвыхз «з А Р х пнв Рпхе злят,„м Аа тл~'„„ при Р— з оо 361 пл... — < 1 1 Рп» Р «е ,/йт,„е ~l'Рт,„е я««1 е,г Рт. Зависимость Лр„„~=)(р„) показана на рис.
9.19 кривой спг(. Так как в уравнении (9. 53) знаки воздействия Лр... и Лр,„, на величину Лр„„ противоположны, то очевидно, что заштрихованная область между линиями сЫ и апЬ является в соответствующем масштабе эпюрой изменения Лр„„=Лр„, ~ — Лр,,ь Давление на выходе из редуктора р,„, задается с определенным допуском Лр„,„, на отклонение от заданного: (9. 56) Величина Лр„„, определяется заданными требованиями к работе редуктора. Заданная величина допуска на отклонение р х от рв о для данного редуктора определяет наибольшее р„з и наименьшее р„~ давления на входе, при которых работа редуктора удовлетворяет предъявляемым требованиям.
Для редуктора прямого хода, работающего на схеме рис. 9. 13, "Ч (9. 57) Анализ этого уравнения, аналогичный приведенному выше анализу уравнения (9. 54), показывает, что и в этом случае влияние р,, на Лр„,, выражается графиком рис. 9. 19, только в другом масштабе. Влияние площади поверхности чувствительного элемента (мембраиы, сильфона, плуижера) Для редуктора, работающего по схеме рис. 9.
10, это влияние очевидно: чем больше величина Р„, тем при прочих равных условиях меньше значения величины Лр„,„(9.52). Таким образом, увеличение Р повышает точность работы редуктора или при заданной точности увеличивает допустимый диапазон давлений газа (р„з — р,~ ~), при котором редуктор обеспечивает заданное давление на выходе, т. е.
улучшает использование запаса газа в баллоне. Для редукторов, работающих по схеме рис. 9. 13, влияние площади поршня или плунжера сказывается через разность (1,— )са) в уравнении (9. 57). Влияние размеров клапана редуктора Для редукторов, работающих по схеме рис. 9. 10, влиянием изменения („а на величину (Р— 1„.,) в уравнении 9.52 можно пренебречь, так как для таких схем ), «Р„.
Влияние размеров клапана на Лр„„(или р,„„) отражается через влияние 1, на Лр„,, и г(,р на Лр„,„р (9.54), (9. 55). С увеличением ~„а изменение Лп„„~=)(~„„) пойдет более круто по прямой а'иЬ' (рис. 9. 20). С увеличением Ы,р изменение Лр„,„р пойдет по кривой с'пН'. Значения Лр„„=Лр„„ ~ — Лр,,а с увеличением г(,а (или д,р) увеличились, т. е. повысилось значение наибольшего отклонения давления на выходе от номинального значения р,„, М точность работы редуктора ухудшилась. Следовательно в редукторе обратного хода уменьшение размеров клапана повышает точность его работы. Для редукторов, работающих по схеме рис.
9. 13, влияние изменения размеров клапана отражается через множитель 1/1, в уравнении (9.57) и через влияние Ы,р во втором члене уравнения (9.57). Изменение 1,а в первом члене уравнения (9. 57) не влияет на Лр„, так как с изменением 1, для улучшения характеристики необходимо соответственно изменять и 1,. Главное влияние размеров клапана на Лр„оказывает множитель !/1"„: чем больше ~„„, тем меньше Лр„„. Следовательно, точ- 362 ность работы редукторов, работающих по схеме рис. 9.
13, растег с увеличением размеров клапана. 2рвыв аз Рвк Рис. Э. 20. Влияние размеров клапана редуктора и жесткости пружин и мембран на Ьр,~, Влияние жесткости пружин и мембраны Влияние жесткости на Лр,м, отражается вторым членом уравнения (9. 52) или (9. 57).
С увеличением й изменение Лр,м,в пойдет по кривой смпс(". При этом, как видно из рис. 9. 20, величина наибольшего положительного отклонения +Ар,„„уменьшится. Э.В. РАСЧЕТ РЕДУКТОРА Главное требование, предъявляемое к редуктору, состоит в том, чтобы давление газа на выходе из редуктора оставалось в заданных пределах постоянным и не зависело от давления на входе. Поэтому расчет редуктора заключается в подборе таких размеров конструктивных элементов, при которых в наибольшей степени взаимно компенсировалось бы влияние второго и третьего членов уравнения характеристики редуктора. В некоторых пневмогидравлических системах к редуктору предъявляется еще требование герметичности закрытия дросселирующего сечения, При проектировании редуктора необходимо определить или подобрать следующие величины: а) размеры дросселирующего сечения и клапана редуктора; б) необходимые усилия пружин и их жесткость; в) размеры мембраны или сильфона, плунжера, поршня и их жесткость или приведенную поверхность.
Если клапан уравновешивается, то необходимо определить степень неуравновешенности как разность площадей Уп — 1кл) или (ока 1м). Расчет редуктора проводим в следующем порядке: 1. Определяем размеры дросселирующего сечения и клапана. 2. Определяем силу затяжки пружин редуктора и размеры мембраны, сильфона или плунжера. 3.
Зная усилия пружин и размеры мембран, определяем размеры пружин и жесткость пружин и мембран. 4. По уравнению характеристики проверяем, удовлетворяет ли редуктор заданным условиям работы. 363 Определение размеров дросселирующего сечения и клапана ПР „=(0,25 —:0,5) Р,„х. При малых Р„„(например, при наддуве баков) .1Р,к =(2 —: 1О) Р,„к. Площадь дросселирующего сечения определяем по уравнению (9. 25) (при Ь„=й): уярос=пхусрз. Подставив л из уравнения (9. 33), с учетом равенства (9.32) получим расчетную формулу: .ни с (9.
58) ро Рвх ихеи «Аи Р хек як иби ГДЕ Аб ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ В ЗаВИСИМОСтИ От ВЕЛИЧИНЫ ОТНОШЕНИЯ Р„„/Рвк М по формуле (9.29) или (9.36) либо по графикам рис. 9.15. Величиной коэффициента расхода 1р задаемся: 1е = 0,65 — 0,8. Если через редуктор проходит газ для вытеснения компонентов из баков и известны освобождаемый объем баков )'сеи, давление и температура в баках Рб и Тб, то, очевидно, )к Рб "еРт (9. 59) и тогда 1 секРб У, ярос Р к их~и РгбРАЯ рв вх ие!и Зная величину 1 р„, определяем б(, и Ь. В соответствии с влиянием площади клапана на ЬР„„, рассмотренным выше, для редукторов, работающих по схеме рис.
9. 10, б(ии берем возможно меньшим (3 — 8 мм); для редукторов схемы рис. 9. 12 величину б(„и берем большей (!5 — 40мм). Ширина седла клапана 6=0,3 —:0,5 лбс (9. 60) Расчетным режимом для определения размеров дросселирующего сечения будет режим, при котором размер дросселирующего сечения, открываемого клапаном, должен быть наибольший.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
