Методика расчета Исходные данные:

1. p_1min, p_1max − наибольшее и наименьшее подводимые давления газа, Па.

2. Q_max – наибольший расход газа, м³/с.

3. р_2min – наименьшее давление в рабочей полости, Па.

4. р_доп – допустимый перепад давлений в рабочей полости, Па.

5. Т_min, Т_max – температурный диапазон применения КР, К.

6. К_max, К_min − наибольшее и наименьшее допустимые значения жесткости мембранной пружины.

р_доп можно задать, опираясь на опыт проектирования редукторов, по эмпирической формуле:

(3.11)

Нужно иметь в виду, что для обеспечения закритического режима истечения р_2min не должно быть больше половины минимального давления на входе в проектируемый редуктор

р_1min > 2р_2min.

Диапазон температур, в котором аппаратура должна сохранять работоспособность обычно 50С.

Порядок расчета:

1. По заданному значению наибольшего подводимого давления следует выбрать материал подушки клапана, глубину h₀ ее промятия (3.9) под действием усилия герметизации R_c и выбрать радиус r закругления кромки седла клапана из диапазона от 0,1 мм до 0,6 мм.

2. Согласно (3.6) надо выбрать значение отношения d_D.

3. Из диапазона (6 … 10) следует задаться значением отношения  = d_кл/h_кл.

4. По графику рис. 3.5 или по формуле (3.11) определить коэффициент истечения .

5. Для G = Q_max₀, где ₀  нормальная плотность газа, р_вх = р_1min, Т = Т_max, m_ = 1 надо по формуле (3.10) вычислить эффективную площадь s проходного сечения клапана при наибольшем его открытии.

6. Зная s = d_кл h_кл и  = d_кл/h_кл, можно найти d_кл и h_кл. Диаметр d_кл надо округлить до ближайшего большего стандартного значения и пересчитать высоту поднятия клапана над седлом h_кл = s/(d_кл).

7. По данным п. 1 и п. 7 полный ход клапана h_п = h_кл + h₀.

8. Установочное давление в рабочей полости редуктора р_у = р_2min +p_доп. После замены p_доп на p_доп/2 новое значение р_2min станет равно р_у −p_доп/2.

9. По формуле (3.4) для р_вх = р_1max определится удельное усилие герметизации _г.

10. Формула (3.3) определит требуемое усилие герметизации R_c.

11. Установочное усилие клапанной пружины определяется по формуле: (3.8).

12. Жесткость клапанной пружины К_к можно определить, задавшись ее установочной осадкой l_ос = (5 …10) мм. Тогда К_к = N_к/ l_ос.

13. Равенство (3.7), в котором р_2max = р_доп/2, с учетом (3.5) дает зависимость К(D) жесткости мембранной пружины от диаметра мембраны. По этой зависимости, выбрав подходящий из конструктивных соображений диаметр мембраны, определяется соответствующее значение жесткости мембранной пружины.

14. По формуле (3.6) диаметр жесткого центра мембраны d_ц = d_DD.

15. Эффективная площадь мембраны F_эм определится по формуле Ликтона (3.5).

16. Теперь есть все данные, чтобы по формуле (3.2), приняв р_Н = р₀ = 101,3 кПа, вычислить требуемое установочное усилие мембранной пружины N_м.

16. Ход клапанной пружины h_к = h_п, ход мембранной пружины h_м = h_п.

Результаты расчета:

Конструктивные параметры редуктора: d_кл, h_кл, D_м, d_ц.

Функциональные технические требования к пружинам:

К клапанной: N_к, K_к, h_к.

К мембранной: N_м, K_м, h_м.

Теперь можно переходить к проектированию пружин.

Пример

Схема редуктора, который надо спроектировать показана на рис. 2.8.