Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели, 2005 г. (1240835), страница 75
Текст из файла (страница 75)
9.15, только в другом масштабе. Влияние площади поверхности чувствительного элемента (мембраны, снльфона, плунжера) Для редуктора, работающего по схеме, показанной на рис. 9.6, это влияние очевидно: чем больше величина Г„, 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,х и при котором редуктор обеспечивает заданное давление на выходе, т. е.
улучшает использование запаса газа в баллоне. Для редукторов, работающих по схеме, приведенной на рис. 9.9, влияние площади поршня или плунжера сказывается через разность Ä— Г в уравнении (9.57). Влияние размеров клапана редуктора Для редукторов, работающих по схеме, показанной на рис. 9.6, влиянием изменения Г на величину Є— Р в уравнении (9.52) можно пренебречь, так как для таких схем р «Г„. Влияние размеров клапана на Лр,„„(или р„,„) отражается через влияние Р на Лр, ~ (9.54) и с(,р на Лр, 2 (9.55). С увеличением Г зависимость Лр, ~ = 7(Г ) пойдет более круто по прямой а'по'(рис. 9.16). С увеличением Ы,р изменение Лр, „2 пойдет по кривой с'Ы'.
Значения Ьр, =Ар, 1 — Лр,„„2 с увеличением с( (или Н,р) возросли, т. е. повысилось значение наибольшего отклонения давления на выходе от номинального значения р, в, точность работы редуктора ухудшилась. Следовательно, в редукторе обратного хода уменьшение размеров клапана повышает точность его работы. Для редукторов, работающих по схеме, приведенной на рис. 9.9, влияние изменения размеров клапана отражается через множитель 1/Г в уравнении (9.57) и через влияние Ы,р во втором члене уравнения (9.57).
Изменение Р в первом члене уравнения (9.57) не влияет на Лр,„, так как с изменением Р для 454 Глава 9. Двигательные установки с вытеснительной системой надави аР»н» с" с с' в , Ь Ь' Рис. 9.16. Влияние размеров клапана редуктора и жесткости пружин н мембран на Ьо,„„ улучшения характеристики необходимо соответственно изменять и Е„. Главное влияние размеров клапана на Лр оказывает множитель 1/Е: чем больше Г, тем меньше Лр, . Следовательно, точность работы редукторов, работающих по схеме, показанной на рис.
9.9, растет с увеличением размеров клапана. Влияние жесткости пружин и мембраны Влияние жесткости на Лр,„„отражается вторым членом уравнения (9.52) или (9.57). С увеличением 7с изменение Ьр„„з пойдет по кривой с "пй". При этом, как видно из рис.
9.16, величина наибольшего положительного отклонения арен» уменьшится. 9.5. 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.
455 9.5. Расчет редуктора 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 Ä— Р или Р' — Г,,л 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. Определение размеров дросселирующего сечения и клапана Расчетным режимом для определения размеров дросселирующего сечения будет режим, при котором размер дросселирующего сечения, открываемого клапаном, должен быть наибольшим. Такой режим имеет место при окончании работы редуктора.
В этот момент давление газа р,х вы поступающего в редуктор, 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) определяется по формуле Рвх ппп Рвых ~Ррел Определим величину Ьрр„, значение которой неизвестно: — при больших давлениях на выходе (например, при газобаллонной подаче) 5Ррел = (0*25" 0 5)Рвых ' — при малых Р, (например, при наддуве баков) ~5ррел = (2 ° ° ° 10)Рвых. Площадь дросселирующего сечения определяем по уравнению (9.25) (при Ь, = Ь): х лрпс яа'сры.
456 Глава 9. Двигательные установки с вытеснительной системой подачи Подставив в эту формулу Ь из уравнения (9.33), с учетом равенства (9.32) получим расчетную формулу: Рлрос ~~т пх пяп (9.58) где А(у) определяется в зависимости от величины отношения р,и„/р,х по формуле (9.29) или (9.36) либо по графику, приведенному на рис. 9.11.
Зададим величину коэффициента расхода р = 0,65...0,8. Если через редуктор проходит газ для вытеснения компонентов из баков и известны освобождаемый за секунду объем баков Д„давление и темпеРатУРа в баках Рб и Тв то, очевидно, ~ =О.—, Рб (9.59) и тогда 0сРб ЯТбрА(у) ~/ДТвх пйп (9.60) Зная величину Рпр, определяем Ы и Ь. В соответствии с влиянием площади клапана на Лр,, рассмотренным выше, для редукторов, работающих по схеме, представленной на рис. 9.6, диаметр с( берем возможно меньшим (3...8 мм); для редукторов схемы, приведенной на рис.
9.8, величину гг берем большей (15...40 мм). Ширина седла клапана составляет б = 0,3...0,5 мм. 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 20...150 Н, либо рассчитываем ее из условия обеспечения герметичности клапана. При этом клапан необходимо прижать к седлу с силой, при которой удельное давление клапана на поверхность седла будет выше или равно удельному давлению герметичности д, „, гарантирующему требующуюся плотность закрытия клапана.
Величина д р„определяется материалом клапана и уплотняющего пояска, а также разностью давлений над и под клапаном, при которой необходимо обеспечить герметичность. 9.5. Расчет редуктора 457 р„,м, 10-4, Нум' 34,0 На рис. 9.17 приведены необходимые удельные давления герметичности для разных материалов клапана и уплотняющего пояска. По выбранному для заданных материалов необходимому значению д „можно подсчитать силу пружины Д1. Давление герметичности определим по формуле 26,0 22,0 18,0 14,0 егери Гггер«г«сеп« (9.61) 10,0 0 4,0 В,О !2,0 16,0 20,0 Р«« -Рвм«мпа где г' д = Ы,рб — площадь поверхности соприкосновения седла клапана с клапаном (м ). Силу пружины Д1 находим из уравнения Рис. 9.17.
Наименьшие удель- ные давления герметичности для некоторых материалов: 1 — фибра твердая; 2 — фибра; 3— эбонит Огерм = Й +Реп(Р««пвп Рв«сг). (9.62) откуда с учетом соотношений (9.49) и (9.61) получим 01 г7герм Рсед Рвпд«Рред. (9.63) Зададим величину Г„площади поверхности основной мембраны или сильфона.
Чем выше Г„, тем больше точность редуктора. Однако кроме точности редуктора при выборе Рм руководствуются еще допустимыми габаритами и массой редуктора. При определении размеров поршня Рп или вспомогательной мембраны Г„для редукторов с уравновешиванием, чтобы улучшить характеристику, беруг Ы„(или а1„) соответственно больше или меньше а1 на 0,2... 1,5 е~о.
Сила затяжки Дт основной пружины редуктора определяется из уравнения равновесия сил (9.22) или (9.45) в момент открытия клапана, т. е. когда перемещение клапана Ь = О. Поскольку характеристика редуктора всегда проходит ниже предельной, то иногда после ее расчета бывает необходимо скорректировать силу затяжки основной пружины, увеличив ее на 50... 100 Н. 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 ма- 458 Глава 9. Двигательные установки с вытеснигпевьной системой подачи териала мембраны. Жесткость «мягких», резиновых или пластиковых, мем- бран учитывается введением вместо Г, приведенной площади (9.64) Еи„р„,=г",а,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
