Жидкостные ракетные двигатели Добровольский М.В. (1014159), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Такой режим имеет место при окончании работы редуктора. В этот момент давление газа, поступающего в редуктор Ряхка„будет наименьшим за весь период работы редуктора, а его удельный объем — наибольшим. Скорость протекания газа через дросселирующее сечение в этот период будет наименьшей, так как наименьшим будет перепад давлений, При этом давление газа на входе согласно выражению (9.49) в Рвк ие и Рних к Ррек Величиной ЛРр,и, значение которой неизвестно, задаемся. При больших давлениях на выходе (например, при газобаллонной подаче) Определение затяжки пружин редуктора, размеров и жесткости пружин и чувствительных элементов Силой затяжки пружины клапана (если по схеме редуктора такая пружина имеется) либо задаемся в пределах 2 — 15 кГ, либо рассчитываем ее из условия обеспечения герметичности клапана. При этом кла- 364 пан необходимо прижать к седлу с силой, при которой удельное давление клапана на поверхность седла будет выше или равно удельному давлению геРметичности г1гер, гаРантиРУющемУ тРебУющУюсЯ плотность закРытиЯ клапана.
Величина г)гер опРеделЯетсЯ матеРиалом клапана и уплотняющего пояска, а также разностью давлений над и под клапаном, при которой необходимо обеспечить герметичность. На рис. 9. 21 приведены необходимые удельные давления герметичности для разных материалов клапана и уплотняющего пояска. По выбранному для заданных материалов необходимому значению гу рм в кГ/смт (или наем'), можно подсчитать силу пружины Яь Давление герметичности 1«1герм г1гермРсел (9. 61) где Р„л=яг2, 8 — площадь поверхности соприкосновения седла клапана с клапаном в слб'.
и лГ/смр Силу пружины Я, находим из уравнения Угар К,р„=- К,+ Г,„(р,„ш — Р,м,), (9. 62) откуда с учетом соотношений (9.49) и (9. 61) ойй Ю! гтгегмлс сел Гллт Ррел (9 63) Величиной Р„площади поверхности 29~Р основной мембраны или сильфона задаемся. Чем выше Рм, тем больше точность редуктора. Однако, кроме точности редуктора, при вы- гбй боре Р, руководствуются еще допустимыми габаритами и массой редуктора. При опреде- гйй фй йй гйй Гйй Яй (Рвх -Рныл) лг гг4~ Рис. 9.
2И Наименьшие удельные давления герме. тичности для некоторых материалов: г' — фибра твердая, т — фибра; а — эбонит Рм „,„„Р„а„. (9 64) Величина а для мембран с защитными дисками или без них (см. рис. 9. 1О, бг г) определяется по формуле ам=0,33 ~1+ — г+( — г) ~. (9. 65) 13 908 368 ленин размеров поршня г„или вспомогательной мембраны г„для редукторов с уравновешиванием для улучшения характеристики берут г(, (или г( ) соответственно больше или меньше с(,а на 0,2 — 1,5%.
Сила затяжки Ят основной пружины редуктора определяется из уравнения равновесия сил (9.22) или (9.45) в момент открытия клапана, т. е. при подъеме клапана Ь=О. Так как характеристика редуктора всегда проходит ниже предельной, то иногда после ее расчета бывает необходимо скорректировать силу затяжки основной пружины, увеличив ее на 5 — 10 кГ. Поэтому при расчете пружины значение расчетного усилия на пружину берется несколько больше, чем затяжка пружины, полученная из формул (9.22) или (9.45). Размеры пружин и их жесткость определяем, исходя из конструктивных соображений и используя обычные формулы, применяемые в расчетах деталей машин.
Жесткость металлических мембран рассчитывают или определяют по экспериментальным графикам, построенным для каждого данного типа и материала мембраны. Жесткость «мягких» резиновых или пластиковых мембран учитывается введением вместо Р приведенной площади Для сильфонов можно принимать а =1. После определения всех конструктивных параметров редуктора по уравнению характеристики проверяем, удовлетворяет ли редуктор заданным условиям работы. Для этого, задаваясь рядом значений рва (обычно с интервалом 20 — 50 ата), подсчитываем р„„.
Если значения рвы, не выходят из заданных пределов, расчет считается законченным. Если же характеристика редуктора вышла из заданных пределов, то руководствуясь влиянием параметров на характеристику, описанным выше, корректируются конструктивные параметры редуктора и проводится расчет снова. Действительная точность работы редуктора Точность работы редуктора определяется величиной ч-йр, , При работе редуктора действительная величина отклонения давления на выходе Лр ы,д будет больше теоретической величины Лрв „полученной из расчета. Причина отклонения заключается в невозможности абсолютно точного изготовления деталей редуктора и точной его настройки. В зависимости от класса точности изготовления редуктора действительное отклонение можно оценить величиной Арент л = [дрш„+(0,5 —; 1,5)[. [9.
66) Следует также иметь в виду, что на величину выходного давления р„„ влияет также температура редуктора, так как при изменении температуры изменяются механические свойства упругих элементов редуктора и их размеры. Пример расчета редуктора Рассчитать редуктор для редуцирования давления воздуха, подаваемого из баллона с начальным давлением 300 ага (29,4 Мн)мс) до р,и,=34 ета (3,33 Мн(мс). Расход воздуха через редуктор 0=400 е(сек. При понижении давления на входе до рос ш1с=45 ага (4,41 Мн(мс) расчетное отклонение давления па выходе не должно превышать чш0,5 ага (0,049 Мн(мс).
При начале редуцирования температура газа в баллоне равна !8'С. Решение. Определяем дросселир)ющее сечение редуктора по формуле (9.58): стлрос= р т!и рАа ,Ги,„... Задаемся )1=0,8. Для рос|с 34 — — = 0,75 Рсы лл1л 45 по графику рис. 9.!5 или по формуле (9. 29) находим Ас=1,9. Считая н=1,2$, находим Тес „сс по формуле (9.1)1 л — 1 1 22 — 1 л 45 Отсюда 0,4 /лоос лл =0;502 10 4 ма= 0,502 смтс 45 104 0,8 1,9 Принимаем схему редуктора рис.
9.12,а с диаметром клапана длл = !8 мм. Считаем с(ср 1(лл. 355 Определяем затяжку пружины. Для улучшения характеристики редуктора берем диаметр плунжера Нн на 03те больше атал, т. е. а(н=!8 05 мм. Определяем необходимую сил» пружины при отсутствии расхода, т. е. при Ь=О: О = Рных гхл + Рнх мах (Гл .Гхл) = 3,14 .1,8е 3,14 == 34 ' ' + 300 †' — (1,805т — 1,8з) = 90,7 кГ (890 и). 4 4 Пружину рассчитываем на силу Я=907 кГ' (890 н). Материал пружины — кремнистая сталь 60С2. Для вее т 75 кГ)ммх (736 Мн)мх); модуль сдвига 0=800 кГ!ммх (7850 Мк/мх). Задаемся индексом пружины с=(7М=5. Для с=5 коэффициент да=1,3.
Диаметр витка пружины / ао О Г 1,3 5 90,7 х1 = 1,6 ~/ — =- 1,6 З Г вЂ” =- 4,48 мм. т ' )х 75 Берем а(=4,5; Р=с ° о=22,5 мм, Задаемся жесткостью пружины А=б и определяем необходимое число витков Ппа 8000. 4,54 =- 7,'2. 8лОз 8 5 22,5з Берем рабочее число витков х=7. Уточняем значение жесткости пружины бата 8000 1,оа = — — — — =-.
5,14 кГ!мм (50,4 н)мм). 8ЕН 8 22,5з 7 По уравнению (9. 46) рассчитываем характеристику редуктора. Расчет сведен в табл. 9.2. Таблица 9,2 !! ы хх Х Т О х 4-й Х ы Пра расчете размеров пружин используются обычные формулы, применяемые в расчетах деталей машин. 13н 300 260 220 180 140 100 60 45 4,24 3,675 3,11 2 545 1,98 1,415 0,848 0,566 0,1135 0,131 0,1545 0,189 0,243 0,34 0,567 0,756 2,!4 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 2,13 1,88 5,37 5,37 5,37 5,37 5,37 5,37 5,34 4,72 Х ч 291 284 273 262 250 234 212 199 0,652 О, 745 0,861 1,032 1,30 1,756 2,78 4,57 85,708 86,28 86,729 87,42 87,525 87,072 85,564 33,65 33,9 34,05 34,32 34,4 34,2 33,6 Графически зависимость О,„,=Др„) представлена на рис.
9.22, откуда видим, что давление на выходе не выходит за заданные пределы. рных л47 сиз ( 1О' ~нгтсиа) баб зтб Цб У~Я ЗО бб 1ОО 14О тбб баб 2ОО р~~ ласи а ( 10 'Н)сиа) Рис. 9. 22. Пример характеристики редуктора 9, 6. Вытеснительные системы НОЛАчи С НАЛом И ЖАЛом Кроме сжатого газа, для вытеснения компонентов из баков можно использовать также горячие продукты сгорания, получаемые при сжигании в газогенераторе твердого или жидкого топлива. Такие газогенераторы называют соответственно п о р о х о в ы м а к к у м у л ятором давления (ПАД) или жидкостным аккумулятором давления(ЖАД). Поэтому различают вытеснительные системы подачи с ПАДом или с ЖАДом.
Система подачи с ПАДом Помимо применения ПАДа как привода для ТНА и, в первую очередь, как стартера для раскрутки ТНА, иногда ПАД используется еще и как основной агрегат вытеснительной системы подачи. Элементарная схема такой системы показана на рис. 9. 23, где компоненты вытесняются из баков продуктами сгорания пороха, образующимися при сгорании его в ПАДе. Рис. 9.23.
Схема вытеснительной подачи с ПАЛ; т — нтскоаоа пад; 3 — пад; 3 — отражатели 4 — баки; 5-мембраны; З вЂ каме лаигател» Преимущество системы подачи с ПАДом по сравнению с газобаллонной системой подачи состоит в конструктивной компактности и несколько лучших весовых характеристиках. Однако большим недостатком таких систем является трудность по. лучеиия стабильных и надежных характеристик их работы.
На характеристики системы подачи с ПАДом большое влияние оказывает изменение внешних условий, так как при этом изменяются как законы горения пороха, так и условия теплоотдачи от продуктов сгорания пороха в окружающую среду, к элементам конструкции и к вытесняемым компонентам. Кроме того, при подаче с помощью ПАДа в баке окислителя происходит догорание продуктов сгорания, так как обычно в порохах имеется избыток горючих элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
