Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Статическая характеристика клапана р = ((ч) определяется отношением прироста давления ка единицу расхода: лр л0 Для большинства клапанов этот параметр колеблется в пределах Ь = — Р = 0,04 —: 0,25 кГ мин(скз л. л0 Качество клапанов в статнческом (установившемся) режиме определяется также их чувствительностью к изменениям давления б=- —, где Лр — превышение давления над номинальным давлр Р лением р. Чувствительность предохранительного клапана зависит от силы трения затвора, от формы седла и конструкции аатвора и моясет колебаться в широких пределах (б = — =0,03 —: 0,1~.
лр Р Из схем клапана, представленных на рис. 218, а и б, условие равновесия затвора клапана, посаженного ка острые кромки гневда, выражается (без учета сил трения) р,=(лр= — "~ лр, где Р, и Ы вЂ” усилие начального натив<ения (сжатия) пружины и диаметр посадочного гнезда клапана; Лр = р, — р, — перепад давления, соответствующий началу открытия затвора. Очевидно, обеспечить полную стабильность давления с точки зрения рассматриваемой зависимости можно лишь в том случае, если будет обеспечено при открытом затворе постоянство сил, действующих на затвор. 372 йо рн дна ДаВленое жидкоапи 373 Этим условиям отвечает (без учета гпдродинамических сил) идеальный клапан с пружиной бесконечно большой длины.
Характеристика подобного клапана по давлению в функции расхода выражается вертикальной прямой а (см. рис. 220) как при увеличении расхода от нулевого до максимального значения, так и при снижении от максимального до нулевого. Точки давлений в начале (р„) и в конце подъема (р „), а также в конце закрытия затвора (р„) для этого клапана совпадают. Однако в реальных одноступенчатых клапанах изменение расхода приводит к существенным изменениям давления (клапаны имеют возрастающую характеристику). Обеспечить получение в одно- ступенчатых клапанах прямого действия (в клапанах с одной дросселирующей щелью) постоянного давления при переменном Снижение расхода расходе практически невозможно.
Обычное превышение давле- й а гааледехоса ния при перепуске через клапан 3 Ь полного расхода жидкости прак- 'Я тически составляет 5 — бсо дав- дег ладсданил пения, имеющего место в начале Ъ открытия. ооыш ение На рис. 220 связь между рас- сх,;;: ' расхода ходом и давлением при подъеме затвора одноступенчатого клапана (при повышении расхода) выражается кривой Ь и при закры- Рвс. 220. Характеристики расхода тии (при пони~кении расхода) — предохранительного клапана в фУнк- цпв Лазлеккя кривой с. Причем давление р„, соответствующее началу открытия затвора клапана, при повышении давления выше давления ро, при котором затвор клапана садится в седло, при снижении давления. Разница в этих давлениях определяет гистерезис предохранительного клапана, под которым понимается разница между давлением в начале открытия и давлением в конце закрытия затвора, величина которой должна быть возможно малой.
Причинами, приводящими к нарушению при изменении расхода стабильности давления (и к появлению гистерезиса), являются в основном жесткость пружины и трение подвижных деталей клапана, а также изменения прн подъемах затвора клапана (в переходных режимах) действукнцих на него сил давления жидкости, в том числе сил инерции и сил гидродинамического происхождения (см. стр. 379). Особенно существенное влияние на характеристику клапана оказывает трение подвижных его частей. Последнее обусловлено тем, что трение в момент страгивания затвора клапана (отрыва его от седла) может значительно превышать трение при дальнейшем его движении на открытие. Это рааличие трения вызывает аабросы (всплески) давления вначале, а также приводит, в результате знакопеременности направления сил трения, к тому, что наименьшему расходу (ч жО) в процессе закрытия клапана соответствует давление более низкое, чем давление, которое соответствует давлению в начале открытия клапана при цикле повышения давления.
Причинами, приводящими к нарушению при изменениях расхода стабильности давления, являются также изменения при подъемах клапана действующих на него сил давления жидкости, в том числе и сил гидродинамического происхождения. Условие равновесия сил (беэ учета гидродинамической силы потока жидкости и силы инерции клапана), действующих на конусный затвор клапана с острыми кромками контакта в момент начала открытия (отрыва от седла) затвора и в конце его закрытия, (Ь жО; („) жО) имеет вид Рд — — Лф+-В=сЬр.+ В; Лр= ' = ', (384) Ро + В с"о +' В где Рэ — усилие предварительного сжатия Ьэ пружины (прн нулевом подъеме клапана); Ьэ — предварительное сжатие пружины (при нулевом подъеме клапана); с — жесткость пружины; Ы~ у= — ~- — площадь сечения клапана по линии контакта его с кромками седла (проекция поверхности клапана, омываемой жидкостью под давлением при подъеме затвора Ь = — 0); Лр — перепад давления жидкости в начале открытия и в конце закрытия клапана;  — сила трения покоя клапан» (статическое трение).
Из приведенного следует, что для повышения стабильности давления при работе клапана необходимо снижать трение подвижного элемента клапана (затвора), а также применять эластичные пружины, для уменьшения трения детали скользящих пар клапанов и в особенности клапанов, предназначенных для работы в условиях высоких температур, покрывают серебром. При приближенных расчетах трением часто пренебрегают, в результате выражение (384) примет вид Ро сьо 4 сэо Ьр= — = — =— Очевидно, беэ учета трения перепад давления ЬР, соответствующий началу открытия клапана с острой кромкой, будет равен перепаду давления в момент закрытия клапана.
После того, как клапан оторвется от своего гнезда, перепад давления может существенно измениться. Последнее в основном обусловлено тем, что (сы. выражение (384) и рис. 219, а! подъем Ро=с(йо+5) =ЫР ю Рг аз' д Ро+ э(~о+В) + э+ Р1+ 77д Лр— (э (385) где Ь вЂ” текущее аначенке подъема затвора клапана; Лэ — сила трения движения затвора клапана; Ы', 7',= — '(~ — эффективная площадь клапана (см.
рис. 2(9, а). а После открытия клапана составляющая ш обращается в нуль, а Р, изменяется по величине. 375 затвора клапана, вызываемый увеличением расхода жидкости, сопровождается увеличением обжатия (и соответственно увеличением жесткости) пружины и уменьшением эффективной площади затвора 7„на которую действует давление жидкости, а также изменением сил трения. Из расчетной схемы, приведенной на рис. 219, а, следует, что при закрытом клапане давление жидкости будет действовать на его затвор по сечению диаметром И, тогда как при от.
крытом клапане это сечение определится переменным диаметром Н, ( И сечения конуса затвора по точкам, лежащим на пересечении с ним перпендикуляров, опущенных иа вершины кромки седла. В соответствии с этим эффективная площадь клапана после лэ) ял~ открытия у,=- 4'- будет меньше площади 7= 4, соответствующей закрытому затвору. Для отрыва клапана от седла и для его открытия на величину, требующуюся для прохода жидкости, должна быть преодолена также сила инерции клапана и, обусловленная ускорением и массой затвора клапана и присоединенной массой пружины, величина которой при расчетах обычно принимается равной ч)э массы пружины.
При расчете клапанов больших размеров учитывается также масса жидкости над клапаном. Для приближенных расчетов присоединенную массу пружин и жидкости выражают величиной, равной 0,5 массы пружины. Ускорение затвора клапана принимают 2й при расчетах иа условия равноускоренного движения 1= —,, где Й и г — высота и время подъема (открытия) аатвора клапана.
Испытания показали, что всплеск (заброс) давления при открытии клапана, обусловленный силой и, может достигать 50% номинального максимального значения давления. После отрыва затвора от седла (Ь ) О) в месте дросселироваиия жидкости появится также гидродинамическая сила Р, (см. стр. 379), стремящаяся закрыть клапан (противодействующая дальнейшему его открытию). С учетом этих сил равновесие клапана в процессе открытия определится выражениями При максимальном открытии клапана (максимальном расходе окидкостоо) условие равновесия снл, действующих на клапан с острыми кромками гнезда, примет вид Ртах= йргпах1г Рг)7 с(йо+йгпах) Рг ~ Л готах + ~ г П о ()го+)ггпах) + гпг Ш П (380) где Ртах ) Р, — усилие пружины при сжатии ее на величину ("о + йппах)' "тах — подъем клапана, соответствующий максимальному расходу.
Без учета сил трения выражение (386) примет вид ) тах + Рг г (йо + )гтах) + Рг Артах— Анализ показывает, что для клапанов с неболыпим подъемом запора уменьшение эффективной площади клапана, обусловленное разницей (и) — с(г), незначительно н им в большинстве случаев можно пренебречь, приравняв (, = 1. Испытания показывают, что в балансе действующих сил значительное место занимает сила Р, гндродинамнческого воздействия (см.
стр. 379), хотя она часто и игнорируется. В большинстве конструкций клапанов гнездо представляет собой не острые кромки, а некоторую поворхность (рис, 219, о), ввиду чего стабильность сил давления жидкости, действующих на клапан, а следовательно, и разница в давлениях р„и ро с изменением расхода нарушается еще в болыпей степени. Ип ркс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
