Описание работы исполнительного устройства

Схема исполнительного устройства (см. прил.2) содержит: электродвигатель во фланцевом исполнении (1), редуктор (2), пе­редачу винт-гайка (3), одно из звеньев которой непосредственно связано с запорным органом-задвижкой (7), устройства сигнали­зации (4), защиты (5) и ручной привод (6).

Назначение запорного органа - перекрывать проход в трубо­проводе, отделяя одну его часть от другой, если это соответ­ствует программе технологического процесса или для целей ремон­та, замены оборудования, а также в случае аварии.

Работа исполнительного устройства при закрывании задвижки протекает следующим образом: по команде с пульта управления дви­гатель включается и через редуктор передает вращательное движение гайке передачи винт-гайка, опирающейся буртом (или шарико-подпятником) на неподвижную поверхность. Вращательное движение гайки преобразуется в поступательное движение винта, который подвижно соединен с клиновой двухдисковой задвижкой (рис.1). Диски 3 и 4 задвижки висят на квадратной головке шпинделя и перемещаются в направляющих.

При закрывании, когда диски перекроют трубопровод, силы, вызванные перепадом Давления среды, прижмут один из них (4) к кольцу корпуса. За счет сил трения этот диск остановится и будет неподвижен, пока не выберется "мертвый ход" винта.

Осевая сила начнет значительно расти после того, как нижний упор клина коснется корпуса, клин остановится. Движение дисков навстречу клину будет сопровождаться их отжатием в стороны, дальнейшим увеличением удельных давлений на уплотняющих поверхностях.

Когда осевая сила винта достигает заданного (расчетного) значения, электродвигатель должен выключаться. После этого за­порный орган остается в положении "закрыто", что обеспечивается силами трения на поверхности резьбы самотормозящейся передачи винт-гайка.

При открывании задвижки двигатель, включенный по команде; е пульта управления, через редуктор передает движение винту в обратном направлении. Когда шпиндель выберет "мертвый ход", осевая сила, направленная по движению винта, уменьшится до нуля. Мощность, затрачиваемая двигателем, расходуется на преодоление; сил трения в передаче винт-гайка. После выбора "мертвого хода" начинают перемешаться диски, из которых один (4) прижат к уплотняющей поверхности корпуса средой. Силы трения, особенно большие в начале движения, будут нагружать винт осевой силой, направленной против движения. Когда осевая сила, действующая на винт, достигнет предельно допустимой величины, механизм защиты выключит электродвигатель.

Коробка концевых выключателей предназначена для сигна­лизации на пульт управления о крайних положениях запорного органа и блокировки привода в аварийных ситуациях, а также для отключения электродвигателя при верхнем положении запорного органа задвижки.

Тип коробки выключателя выбирается в зависимости от количества оборотов гайки, которые она совершает между крайними положениями запорного органа (табл.2 и рис.5).

Типы коробок концевых выключателей

Таблица 2

Число оборотов гайки	Марка или тип коробки
1-3	А
3-7	Б
7-14	В
14-35	Г
35-37	Д
75-160	Е

Примечание.

Присоединительные размеры у всех типов коробок одинаковы и соответствуют данным рис.5. Защита механизмов от перегрузок осуществляется с помощью концевого выключателя типа АВ-01 (рис.3), для его выключения служат устройства защиты.

Определение расчетных усилий

Исходными данными для проектирования редуктора исполнитель­ного механизма и выбора электродвигателя являются величина мо­мента сопротивления со стороны задвижки и скорость вращения вы­ходного вала редуктора, которые определяются расчетным путем.

Момент сопротивления определяется величиной и направлением действия силы вдоль оси шпинделя, геометрическими размерами пе­редачи винт-гайка и другими параметрами.

Для определения сил, действующих вдоль оси шпинделя, рассматриваются различные фазы работы задвижки. Условием герметич­ности задвижки является:

, (1) где q - удельное давление на поверхности контакта диска 4 и корпуса задвижки (рис.1) или уплотнительными кольцами; [q] - допустимое значение удельного давления, обеспечивающего герметичность.

Определение величины [q] является сложной задачей, так как она зависит от чистоты уплотняющих поверхностей, свойств среды, температуры, жесткости конструкции задвижки, материала уплот­няющих колец и др. Поэтому величина [q] определяется эксперимен­тально. ЦКБА рекомендует следующую эмпирическую формулу:

(2) где C – постоянная, зависящая от материала уплотняющих поверх­ностей (для чугуна, бронзы и латуни С = 30);

К – коэффициент, зависящий от материала уплотняющих колец (для чугуна, бронзы и латуни К = 1 );

Р – рабочее давление среды ( ^кгс/_см² );

В – ширина уплотняющей поверхности, которая определяется типом уплотнения.

Для уплотнения в исполнении 1 (без колец): ,(3)

Для уплотнения в исполнении 11 (с кольцами): ,(4)

d₅, d₄, d₇, d₆, см. прил.1

Уравнение (2) согласуется с экспериментальными данными, если уплотняющие поверхности на дисках и корпусе притерты до чистоты не менее 9 класса, среда - чистая жидкость (кроме керосина и бен­зина), не содержащая твердых частиц, температура 20°.

Условие (1) может быть реализовано за счет давления среда или уплотнения с поджатием за счет клина задвижки.

1 способ – одностороннее самоуплотнение. При этом виде уплотнения условие (1) имеет вид:

, (5) где – сила, прижимающая диск (4) к уплотняющим кольцам за счёт перепада давления;

– площадь уплотняющих колец (см²);

Для уплотнения типа 1 см.

Для уплотнения типа 11 см.

См. общий вид исполнительного устройства

Если одностороннее самоуплотнение не обеспечивает герметич­ности при перепаде давления (например ) от номинального, то применяется уплотнение с поджатием за счет клина задвижки.

2 способ – уплотнение с поджатием. При этом условие герметичности будет:

, (6) где – дополнительное удельное давление, возникающее за счет клина, т.е. действия горизонтальных составляющих реакции R₂₄ (рис. 1);

Дополнительное давление определяется из условия (6).

, (7) Реализуется это неравенство за счёт распорной силы R₂₄ (рис.1), прижимающей диск к уплотняющей поверхности корпуса.