|
| |
|
Главная Промышленность
< г= а. а Р. Переменные дроссели могут иметь каналы меньших поперечных размеров так как их можно поднастраивать и прочищать перемещением подвижного элемента без разборки. Особенностью щелевых дросселей является более высокий, чем у цилиндрических дросселей, граничный перепад давления Аргр, при котором в дросселе происходит переход ламинарного режима течения в турбулентный. В этом состоит одно из преимуществ щелевых дросселей, когда требуется получить ла.минарныи режим при сравнительно высоком значении Ар. Для турбулентного режима течение воздуха по гладким каналам [1] средняя по сечению скорость iv = Qlf, где Q - объемный расход воздуха; / - площадь поперечного сечения; потеря давления Ар = ?тр где Гг - гидравлический радиус (см. табл. 5.1). Коэффициент сопротивления ьтр, характеризующий потери на трение при движении жидкости, при Rcpp <! Re •< 10 определяют по формуле Блазиуса тр= 0,314 Re-°-% а при 10*-<Re-<10 по формуле Никурадзе £тр = 0,00332 -{-0,221 Re<•3 полный коэффициент сопротивления дросселя , . ?=и + ?тр/Я где Sbx - коэффициент местных потерь на входе в дроссель, определяемый по графикам (рис. 5.4); d - диаметр канала. Массовый расход воздуха определяется по приближенным формулам для докритического истечения Р2 Ар  во J20  0,П D.Zl bji WO(f° о 0,2 0,4 0,5 0,8l,d Рис. 5.4. Значение коэффициента прн различных формах входной кромки дросселя: а - со скругленной кромкой; б - с фаской для l/d = 0.6; в - с фаской для (!> ~ вО°; г - с выступающей цилиндрической частью: д-с Экранированным входом 1.2 h/d  Рис. 5.5. Расчетные схемы регулируемых дросселей: а - щелевого цилиндрического; б - щелевого конического И ДЛЯ надкритического истечения где ]i - коэффициент расхода воздуха, определяемый из выражения \i = = l/ll -f t, или по графику (рис. 5.3, б); f - площадь поперечного сечения канала дросселя; pi и Рг - абсолютное давление воздуха на входе и выходе дросселя; R - газовая постоянная; Т2 - температура воздуха на выходе из дросселя. Граничное число Rerp для каналов круглого и прямоугольного сечений различных размеров лежит в пределах 800-1200 (уменьщается с уменьшением размера сечения) [1], а для щелевых цилиндрических и щелевых конических - 1100 [2, 3]. Для дросселей с ламинарным течение.м воздуха характерны небольшие размеры поперечного сечения, большая длина каналов {l/d > 10) и докритические перепады давления. При большом значении l/d и малом Re преобладающее значение имеют потери на трение в канале дросселя, а сопротивлением на входе в канал можно пренебречь и считать £ = р- К таким типам дросселей можно отнести щелевые цилиндрические, щелевые конические, цилиндрические дроссели (капилляры), дроссели с винтовыми каналами и др. Дроссели с турбулентны.м течением воздуха имеют относительно большой размер сечения канала при его малой длине. Поэтому преобладающее значение имеет сопротивление на входе в канал, т. е. можно принять t, = вх- К этим дросселям можно отнести дроссели типа конус-отверстие, шарик-отверстие, отверстия с малым значением lid и др. Настроечная характеристика дросселя представляет собой зависимость расхода от перемещения дросселирующего элемента. Настроечная характеристика щелевого цилиндрического дросселя (рис. 5.5, а) G-CJl, где Ci =-- Ар- коэффициент пропорциональ- 12г1д иости. Настроечная характеристика щелевого конического дросселя [3] с малым , где Са = - Др; и - сред- углом конуса (рис. 5.5, 6)0= С-,- , -а- ,о - нее значение среднего диаметра щели; а - угол наклона образующей к оси конуса, S и /о - указаны на чертеже. Для дросселей типа конус-отверстие настроечная характеристика имеет вид G = Сз (Dp - S cos а sin а) s, где Dq - диаметр отверстия; С3 = цл sin а х X / для докритического режима и С3 = sin а -у~= для над- критического режима истечения через дроссель. Характеристики пневматических дросселей различных типов подробно рассмотрены в работах [1, 2, 3]. 5.2. РЕДУКЦИОННЫЕ ПНЕВМОКЛАПАНЫ Применяемые в пневмоприводах редукционные пневмоклапаны (регуляторы давления), различают по следующим основным признакам: по типу нагрузочного элемента (пружина, давление - с управлением от вспомогательного регулятора); по степени разгружеиности редуцирующего клапана (со сбалансированной и несбалансированной площадью клапана); по возможности сброса избыточного выходного давления воздуха (с клапаном сброса и без клапана сброса); по виду уплотнения редуцирующего клапана по седлу (с эластичным уплотнением, с металлическими уплотняющими поверхностями); по типу чувствительного элемента (мембранные и поршневые). Схемы редукционных пневмоклапанов основных типов приведены на рис. 5.6. При выборе типа редукционного клапана следует учитывать давление воздуха в сети, необходимый диапазон регулирования выходного давления воздуха и его допустимые колебания; диапазон изменения расхода воздуха; возможность превышения давления воздуха сверх заданного и необходимость перенастройки с большего давления на меньшее путем сброса сжатого воздуха через редукционный пневмоклапан; необходимость дистанционного управления. Наибольшее применение получили редукционные пневмоклапаны с пружинным нагрузочным элементом. Так как с увеличением условного прохода размер редукционных пневмоклапанов, площадь чувствительного элемента, а следовательно, и усилие пружины возрастают, пружинные редукционные пневмоклапаны с условным проходом более 25 мм применяют редко. Увеличение усилия, а следовательно, и жесткости пружины (при сохранении приемлемого размера), отрицательно влияет на точность редукционного клапана. Это объясняется тем, что при изменении параметров потока воздуха на входе или выходе редукционного клапана (по сравнению с теми, которые были в момент настройки) чувствительный элемент, реагируя на изменение, обеспечивает соответствующее перемещение редукцирующего клапана. При этом изменяется длина пружины и, следовательно, в новом установившемся состоянии усилие, развиваемое пружиной, будет отличаться от усилия в условиях настройки на величину, определяемую ходом редуцирующего клапана и жесткостью пружины, что вызовет соответствующее изменение выходных параметров потока воздуха. Редукционные пневмоклапаны с нагрузкой давлением сжатого воздуха (при дистанционном управлении от вспомогательного редукционного клапана малого условного прохода) имеют условные проходы 16-40 мм и более, и обеспечивают лучшую стабилизацию давления, чем клапаны с пружинным нагрузочным элементом. Редукционные клапаны с несбалансированным редуцирующим клапаном наиболее просты и их применяют при относительно постоянном давлении в воздушной сети или при сравнительно невысоких требованиях к точности стабилизации выходного давления. Редукционные клапаны со сбалансированным реду-   Рис. 5.6. Схемы редукционных клапанов основных типов: а - с пружинной нагрузкой, с несбалаисироваииой площадью клапана, без клапана сброса; б - с пружинной нагрузкой, с несбалансированной площадью клапана, с клапаном сброса; в - с пружинной нагрузкой, со сбалансированной площадью клапана, с клапаном сброса; г - с нагрузкой давлением сжатого воздуха;со сбалансированной площадью клапана, с клапаном сброса 0,55 0,28 0,21 0,07 0 0,n 0,28 0,12 0,56 0,70 р.МПа  0,28 0,5S 0,85 1,П 1,4211,и/мип Рис. 5.7. Регулировочные характеристики редукционного клапана при ра.адичном давлении настройки и расхода Рис. 5.8. Расходные характеристики редукционного клапана пирующим клапаном обеспечивают большую (в сравнении с указанными выше клапанами) точность поддержания выходного давления при изменении входного давления сжатого воздуха. Показателями точности редукционных пневмоклапанов являются изменение выходного давления при изменении входного давления сжатого воздуха (регулировочная характеристика) и изменение выходного давления при изменении расхода воздуха через пневмоклапан (расходная характеристика). Типичные регулировочные характеристики приведены на рис. 5.7, расходные характеристики - на рис. 5.8. 5.3. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ПНЕВМОКЛАПАНЫ Превышение давления в пневмосети выше допустимого может нарушить нормальную работу пневмоприводов и систем управления или привести к аварии. Обычно пневмосеть предприятий предохраняют путем установки необходимых устройств на компрессорных станциях, однако в ряде случаев это требуется и на отдельных участках сети. Устройство, открывающееся для сброса сжатого воздуха в атмосферу при превышении установленного давления воздуха и закрывающееся при восстановлении его до величины, близкой к заданной, называется предохранительным клапаном. Принцип действия клапана основан на уровновешивании усилием пружины (или весом груза) давления воздуха, действующего на запорно-чувствитель-ный элемент. Применяемые в пневмосистемах предохранительные клапаны различают по следующим основным признакам: по виду нагрузочного элемента - пружинного типа и грузового типа; по исполнению запорно-чувствительного элемента - с шариковым, коническим, плоским, мембранным элементом; по характеру управления открытием клапана для сброса избыточного давления воздуха-клапаны пря;;ого действия, в которых запорный элемент выполняет также роль чувствительного элемента, и клапаны с сервоуправлением, в которых основной клапан открывается по сигналу от вспомогательного клапана, воспринимающего давление в пневмосистеме. Принято также подразделять предохранительные клапаны по высоте подъема запорного элемента и ряду других конструктивных признаков. В промышленных пневмосистемах нашли применение предохранительные клапананы пря-  Рис. 5.9. Предохранительные клапаны: а - с плоским запорным элементом н эластичным уплотнением; б с коническим запор< ным элементом и металлическими уплотняющими поверхностями; « -• со сферическим запорным элементом; г - с мембранным запорным элементом мого действия пружинного типа (здесь не рассматриваются предохранительные клапаны для компрессорных установок) с условным проходом до 25 мм. На рис. 5.9, а изображен предохранительный клапан с плоским запорно-чувствительным элементом, имеющим эластичное уплотнение 4, нагруженным пружиной 2. Когда давление воздуха в системе достигает предельного значения, запорно-чувствительный элемент отрывается от седла, и воздух выпускается через отверстие А в колпачковой гайке У. При понижении давления воздуха в системе пружина прижимает клапан к седлу. Регулируют давление в системе гайкой /, которую затем стопорят контргайкой 3. Конструкция предохранительного клапана, изображенного на рис. 5.9, б, отличается от предыдущей только конической формой запорно-чувствительного элемента / и отсутствием эластичного уплотнения. Для обеспечения надежного уплотнения элемент J направляется по цилиндрической поверхности в корпусе 2. Элемент 1 изготовлен из коррозионно-стойкой стали, а корпус 2 - из бронзы. На рис. 5.9, в показан предохранительный клапан со сферическим запорным элементом - стальным шариком 5, центрируемым с помощью штампованного поршня 4. Заданное давление воздуха в системе настраивают с помощью разрезной гайки 2, которую стопорят винтом /. В предохранительном клапане с мембранным запорно-чувствительным элементом (рис. 5.9, г) сжатый воздух подводится в полость Б под мембраной 3. При достижении заданного давления воздуха пружина 2, усилие которой настраивают с помощью винта J, сжимается, мембрана отрывается от седла, и сжатый воздух через отверстие А сбрасывается в атмосферу. К предохранительным клапанам предъявляются следующие основные тое-бования [4]. 1. При достижении предельного давления воздуха клапан должен безотказно открываться. 2. В открытом состоянии клапан, при установленном давлении воздуха должен обеспечивать сброс сжатого воздуха в количестве, равном производительности источника питания. 3. Клапан должен закрываться прн давлении воздуха, минимально отличающемся от рабочего. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
