Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 84
Текст из файла (страница 84)
(1Х.58) 1 ( 6 Р— тк А»(клрвх Таким образом получено уравнение характеристики редуктора, т. е. зависимость р от рк,. Произведение г"„а„называют приведенной площадью мембраны и обозначают Г, =Га„, (1Х. 59) Тогда уравнение (1Х. 58) запишется в виде р...= (а.— а — р.,У,— (К,+К,) ). (1Х.5О) 1 ( О " пркв — (кл 4аклРвх Проведем анализ уравнения характеристики редуктора. Таким образом, при любом режиме истечения газа через клапан (докритическом или закритическом) перемещение клапана Ь можно определять по формуле Л = (1Х. 55) Л~клРвх При расходе газа через редуктор гл-вО получится уравнение статической характеристики редуктора вида 1 ж.— а — р.,Л.), Риаи — Укл (! Х.
61) нли (Ра — Я вЂ” )р,.У..) = 1 Рприв ллкл Рвнт кл О,— Е, (1Х. 62) Рприв Унл Рприв Укл Эта характеристика приведена на фиг. 165. Фиг, 166. Характеристики редуктора. Уравнение статической характеристики показывает, что с уменьшением давления на входе р„„давление на выходе р,„„ несколько возрастает. Такая зависимость характерна для редукторов обратного действия. Крутизна характеристики зависит от величины отношения '" . При этом чем меньше эта вел кл Рипи — тнл личина, тем более пологой будет статическая характеристика редуктора. Уменьшать отношение " можно или путем Р„а„— Унл увеличения Р„или путем уменьшения у'„,.
Уменьшение 1„л для редуктора, проектируемого на заданный расход, производить нецелесообразно. Поэтому для уменьшения наклона характеристики необходимо увеличивать площадь мембраны г'„. Из уравнений (1Х. 61) и (1Х. 62) также видно, что для получения заданной величины р, при увеличении значения (г„а„ вЂ” 1„„) надо увеличивать и величину (Яа — Ят). Как видно из выражения (1Х. 60), на протекание динамической характеристики влияет еще третий член уравнения. Влияние этого 442 члена на изменение Ри обратно влиянию второго члена уравнения, входящего в уравнение статической характеристики. При заданном расходе газа через редуктор и давлении Р, необ- ходимо так подобрать жесткость пружины и диаметр клапана, чтобы уменьшение величины второго члена уравнения (1Х.
60) за счет паде- ния давления р„компенсировалось ростом третьего члена этого урав- нения. При очень малых разностях давлений (р„— р, ) степень влия- ния третьего члена динамической характеристики в значительной мере определяется величиной коэффициента А, значение которого в соответствии с формулой (1Х. 47) прн ~ — ""* -в 1 стремится к нулю. Рвх Нормально (без крутого падения характеристики) редуктор смо- жет работать только до определенной разницы давлений ЬРш~ =Ри — Рвы*. (1Х. 63) Эта наименьшая разность давлений др пи как видно из (1Х.
60), зависит от величины (Кв+Кх) и 6. Чем меньше (Кв+Кх), т, е. чем мягче пружины, и меньше рас- ход через редуктор 6, тем менее существенно влияние третьего чле- на, тем до меньшей разности Ьр „может работать редуктор. Обычно величина Ьр ы=(0,25 —:0,50)р Практически при Р -вр, и при Р, меньшем, чем заданное р,в, будет наибольшее открытие клапана 2. При этом клапан 2 утрачивает свое регулирующее значение и представляет собой уже простое гидравлическое сопротивление, в связи с чем давление на выходе будет падать так же, как и давление на входе, отличаясь от него только на величину потерь от гидравлического сопротивления; кривая р =1(р ) пойдет так, как показано на участке 0 — 1 фиг.
165. Так как для редуктоРа ракеты А-4 (фиг, 164,а) (Рвн. Рвых) Укн то уравнение динамической характеристики (!Х. 60) после всех пре- образований для этого редуктора будет иметь вид: 1 Г 6 Р ~Рв Я (Кв+К ) и"крив АИкнрвх 1 При расходе газа 6-+0 давление на выходе р„,= ' ' =сопз1, е,— е, н крив т. е. для редуктора данной схемы при 6-вО давление на выходе тео- ретически не зависит от давления на входе в редуктор Р., Редуктор прямого действия Газ высокого давления входит в полость 1 (фиг. 166 и 167). Дросселирование газа происходит в дросселирующем отверстии 8 между клапаном 2 и седлом клапана 8. Газ пониженного да~вления поступает в полость низкого давления 9 и оттуда к потребителю. В редукторе, изображенном на фиг. 167, работающем по схеме фиг. 166,а, проведена разгрузка усилия, действующего на клапан 2 со стороны пружины Б, и высокого давления в полости 1 путем постановки двух поршней 7.
В полости 1 и 9 над поршнями по каналам 10 и 12 поступает газ, давлением которого поршни 7 разгружаются. В случае редуктора, работающего по схеме фиг. 166,б, разгрузка усилия, действующего на клапан 2 со стороны пружины б, и давления Вход газа 2 Ва иод В газа Вход 7 Выход газа Фиг. !66. Схемы редукторов прямого действия. à †полос высокого давления, у †клап, 3 †сед клапана, 4 — регулировояный винт. б — основная пружина, б — шток, 7 — поршень (плунжерн г — двссселируюшее отверстие, у — полость низкого давления, Гг — канал низкого давлении.
Ы вЂ” канал высокого давлении. газа в полости 1 производится за счет давления на плунжер 7, который штоком б жестко связан с клапанами 2. Отличие редуктора, изображенного на схеме 166,а, от редуктора 166,б заключается в том, что в первом редукторе полости высокого и низкого давления 1 и 9 состоят из двух частей, соединенных соответственно каналами 10 и 11; во втором редукторе этого соединения нет. Работа редуктора прямого действия происходит следующим образом. В случае превышения давления в полости 9 сверх чаданного и установленного путем соответствующей затяжки пружины 5 сила на клапан 2, действующая вверх, возрастет, при этом клапан 2 поднимется и величина дросселирующего отверстия уменьшится, что вызовет понижение давления на выходе до заданной ве. личины.
444 В случае понижения давления в полости 9 клапан 2 будет опускаться, дросселирующее отверстие 8 увеличиваться и давление снова повысится до заданного. Веигд гага -и-чв ж Фиг. !67. Редуктор прямого действия. Обеачаченнн те же, что и на фиг, !бб. Характеристика редуктора прямого действия Уравнение равновесия подвижных частей редуктора составляется аналогично уравнению (1Х. 44) и для редукторов, работающих по схеме фиг. 155, будет иметь вид р ~ +д — К.й — р У. — ~;) — р.~.
— р, 1 =О, (1Х 54) где 1аее — площадь поверхности поршня (плунжера). После несложных преобразований с учетом уравнения (1Х. 55) ура~внение характеристики редуктора будет иметь вид 1 р,„,= — ~Р— рнн Иней — ~на) -К 1. (1Х. 55) Аанарнн 1 445 Сопоставление полученного уравнения с уравнением (1Х.
60) показывает, что они отличаются только постоянными. Влияние второго и третьего членов полученного уравнения аналогично влиянию их в уравнении (1Х. 60). Следовательно, и характеристика редуктора (статическая и динамическая) будут иметь вид, аналогичный характеристике, показанной на фиг. 165. Порядок расчета редуктора В ЖРД с баллонной подачей редуктор является главным органом, регулирующим постоянство подачи компонентов л камеру сгорания, а следовательно, и постоянство режима работы ЖРД.
Поэтому главное требование, предъявляемое к редуктору ЖРД, состоит в том, что давление газа на выходе,из редуктора должно быть постоянным и не зависеть от давления газа в баллоне, т. е. на входе в редуктор. Если давление на выходе из редуктора будет переменным, то давление подачи компонентов, а следовательно, и режим работы ЖРД будут переменными. В некоторых пневмогидравлических системах к редуктору предьявляется еще требование герметичности закрытия дросселирующего сечения 8. При проектировании редукторов необходимо определить или подобрать следующие величины. 1.
Размер дросселирующего сечения и размеры клапана редуктора. 2. Необходимое усилие пружин Я, и Я, и их жесткость К~ и Кь 3. Геометрические размеры мембраны или сильфона и приведенную поверхность г". =г"„а„. Если редуктор работает по схеме фнг. 166, необходимо определить размеры поршня илн плунжера. Расчет редуктора ведем в следующем порядке: !.
Определяем размер дросселирующего сечения и задаемся размерами клапана редуктора. 2. При работе редуктора по схеме фиг. 163 определяем силу Я давления пружины 7 на клапан 2. 3. Задаваясь размерами мембраны, сильфона, плунжера или поршня, определяем усилие основной пружины в момент открытия клапана редуктора. 4. Зная необходимые усилия пружин, определяем размеры и жесткость пружины. 5. По уравнению динамической характеристики проверяем, удовлетворяет ли редуктор заданным условиям работы. Для этого, задавшись рядом значений давления на входе в редуктор, например, с интервалом 20 ага, по уравнению динамической характеристики определяем давление на выходе из редуктора. Если значения р .
не укладываются в заданные пределы, приходится задаваться новыми размерами элементов редуктора (клапана, мембраны, сильфона, пружин и др.).'При этом задача состоит в том, чтобы подобрать такие размеры указанных элементов, при которых второй и третий члены в уравнении характеристики редуктора (1Х.
60, 1Х, 65) в наибольшей степени взаимно компенсируют друг друга. Определение размера дросселирующего сечения Расчетным режимом для определения размеров дросселирующего сечения будет режим, при котором необходим наибольший размер дросселирующего сечения, открываемого клапаном. Такой режим имеет место при окончании работы редуктора, В этот период давление газа, поступающего в редуктор Р„, будет наименьшим за весь период работы редуктора, а следовательно, удельный объем газа, подходящего к редуктору, будет наибольшим. В то же время скорость протекания газа через дросселнрующее сечение в этот период будет наименьшей, так как наименьшим будет перепад давлений, идущий на создание скорости газа в дросселирующем сечении редуктора.
дР 1 =Рв.— Рвв*. Давление выхода из редуктора р, будет, очевидно, примерно равно (несколько~ больше за счет гидравлических потерь) давлению подачи Ра. При дР ы= (0,25 —:0,50) р, ага отношение давления выхода газа из-под клапана р, к давлению входа р будет больше критического, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
