Методи розрахунку та вибору регулювального органу
Розрахунок гідравлічного опору тертя, вибір регулювального органу та перепускної характеристики клапана. Визначення втрат тиску на заданому відрізку трубопроводу. Графічний метод розрахунку з'єднання регулювального органу з виконавчим механізмом.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 02.12.2014 |
| Размер файла | 604,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти і науки молоді та спорту
Запорізька державна інженерна академія
Кафедра автоматизованого управління технологічними процесами
РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
з курсу "Виконавчі механізми та регулюючі органи"
Виконала: ст.гр. АТП-11-1д
Фокіна Ю.О.
Перевірив: каф. АУТП
Ніколаенко А.М.
Запоріжжя 2014
Завдання
Розрахувати та вибрати регулювальний орган, розрахувати з'єднання регулювального органу з виконавчим механізмом і вибрати виконавчий механізм. Накреслити переріз регулювального органу та принципову електричну схему з'єднування пускача, виконавчого механізму та дистанційного покажчика положення вала виконавчого механізму. Побудувати безрозмірну статичну характеристику з'єднання виконавчого механізму з регулювальним органом та з'єднання регулювального органа з виконавчим механізмом.
Таблиця 1. Вхідні дані
|
№п/п |
Середовище |
Макс. витрата |
Надмірний тиск, поч |
Надмірний тиск, кін |
Абс. Темп. |
Характеристика мережі |
Стат. хар-ка об. |
|
|
14 |
Пара |
1 кг/с |
10 кг/см2 |
8 кг/см2 |
623К |
Довжина прямих частин трубопроводу до та після РО 12 і 8 м. До РО - заворот на 90о униз на 8м, перекривальний вентиль. Після РО - заворот на 90о, мірча діафрагма та раптове розширення. |
Реферат
Розрахунково-пояснювальна записка складається з 18 сторінок, містить 4 таблиці, 1 графік, додаток на одному аркуші формату Al, літературні джерела.
Курсовий проект виконується з метою розрахунку та вибору регулювального органу, розрахунку з'єднання регулювального органа з виконавчим механізмом і вибору виконавчого механізму.
Регулювальний орган (РО), виконавчий механізм (ВМ), статична характеристика, витрачальна характеристика, трубопровід, пускач, середовище, двохсидільний клапан, тиск, витрачення, перепускна здатність
Зміст
- Вступ
- 1. Розрахунок та вибір регулювальних органів
- 1.1 Визначення втрат тиску на заданому відрізку трубопроводу
- 1.2 Розрахунок пропускної здатності, вибір регулювального органу та його перепускної характеристики
- 2. Розрахунок з'єднання регулювального органу з виконавчім механізмом
- 2.1 Будова безрозмірної статичної характеристики з'єднання виконавчого механізму з регулювальним органом
- 2.2 Графічний метод розрахунку з'єднання регулювального органу з виконавчим механізмом
- 3. Вибір виконавчого механізму
- Висновок
- Література
Вступ
Виконавчі пристрої - це пристрої автоматичних систем керування, призначені для безпосереднього впливу на об'єкт керування.
Одною з відповідальних ланок системи автоматичного регулювання є виконавчий пристрій, що містить дросельний регулювальний орган (клапан, затулка та ін.), виконавчий механізм та пусковий пристрій. Від того, наскільки правильно розрахована перепускна здатність і зроблено вибір характеристик регулювального органу, залежіть якість регулювання, оскільки вигляд перепускної характеристики регулювальних органів обумовлений деякими зовнішніми чинниками.
Правильно розрахований регулювальний орган не повинен спотворювати характеристики лінійного агрегату. Більше того, він може усувати нелінійності статичної характеристики об'єкта. Для цього, наприклад, запроваджують проміжну ланку з відповідною нелінійною статичною характеристикою між регулювальним органом і виконавчим механізмом.
1. Розрахунок та вибір регулювальних органів
Вихідні дані для розрахування:
1. Абсолютний тиск на початку Рпоч та в кінці Ркін частини трубопроводу;
2. Абсолютна температура середовища Т (незмінна для всієї частини трубопроводу);
3. Характеристика мережі
4. Статична характеристика об'єкта.
1.1 Визначення втрат тиску на заданому відрізку трубопроводу
Загальні втрати тиску на заданому відрізку трубопроводу складаються з втрат а відрізку трубопроводу до ?Рл1 та після ?Рл2 регулювального органу, а також на самому РО ?Рро. Розрахунок вміщує визначення спочатку ?Рл1, а потім ?Рл2 по одній і тій же схемі ата по одним і тим же формулам, але для різних умов і властивостей середовища до і після РО.
Втрати на Р визначаються з різниці загального перепаду тиску в мережі ?Рмер та сумарних втрат тиску на лінії до ?Рл1 та після ?Рл2 РО.
Густина повітря при робочій температурі при початковому тиску, кг/м3
= 0,3416* = 1,77 кг/м3
Розрахункова максимальна витрата повітря для умов од РО G1, та після РО G2, кг/год.
Оскільки масова витрата Gmax не залежить від тиску, та температури
Gmax1 = Gmax2= Gmax 362 кг/год
Qmax = Gmax / с
Об'ємна витрата залежить тільки від густини
Динамічна в'язкість середовища при Р та Т = 2,21*10-5 Па*с.
Розрахункова швидкість середовища V1 в трубопроводі до РО, м/с для повітря:
= 204,63 м3/год
тут - діаметр трубопроводу, мм
V - допускна швидкість середовища, м/с, V = 30 м/с.
D = 18,85* = 49,23 мм
Знайдену величину D округляють до близького стандартного Dст значення:
Dст = 50мм.
V1 = = 28,97 м/с
Число Рейнольдса для середовищ до Re РО для пара:
Re1 = 0,354* = 115971
Коефіцієнт тертя для частини трубопроводу до РО, л1 та для частини трубопроводу після РО, л2.
Для круглих сталевих труб при турбулентному режимі (Re > 2300)
= = 0,028
Втрати тиску в лінії до РО ?Рл1 при максимальних витраченнях Qmax1
ДРл1=ДРпр1+ДРм1
де
тут ?Pnp1(2)- - втрати тиску на прямих відрізках трубопроводу при максимальному витраченні до PO, Па;
?Pм1 - втрати тиску в місцевих опорах при максимальному витраченні до PO, Па;
л1(2)- коефіцієнти гідравлічного опору тертя, який залежать від режиму руху потоку до PO;
о1(2) - коефіцієнти місцевих гідравлічних опорів (зворотів, раптових звужень, розширень) до PO;
L1(2) - довжина прямих частин трубопроводу до PO;
Dст - діаметр прямих частин трубопроводу до та після PO, м;
V1(2)- - середня по перерізу швидкість потоку в трубопроводі до PO, м/с;
р1(2)- - густина середовища до PO, кг/м3;
h1(2)- перевищення в трубопроводі на відрізках до та після РО, м.
?Рпр1 == 4991,25Па
?Рм1 = = 185,69 + 148,55 = 334,24Па
?Рл1 = 4991,25 + 334,24= 5325,49 Па
Знайдемо Р1 - абсолютний тиск середовища до РО та Р2 - абсолютний тиск середовища після Р, МПа:
Р2 = Р1 -0,35 * (Рпоч - Ркін)
Р1 = Рпоч - ?Рл1
Р1 = 1,1-0,00532549=1,09467451 МПа
Р2 = 1,09467451 - 0,07 = 1,0246745 МПа
Густина повітря при робочій температурі після РО, кг/м3
с2 = = 0,3416* = 1,65 кг/м3
Розрахункова швидкість середовища V2 в трубопроводі після PO, м/с для повітря:
V2 = 354*
Qmax2 = == 219,4 м3/год
V2 = = 31,067 м/с
Втрати тиску в лінії після PO ?Рл2 при розрахунковому максимальному витраченні Qmax2
ДРл2 = ДРпр2 + ДРм2
де
?Рпр2 = 0,028* = 3567,23Па
?Рм2=0,25*+0,5*+1* +1*= =199,06 + 402,95 + 796,25 + 796,25 = 2194,52Па
?Рл2 = 3567,23 + 2194,23 = 5761,75Па
Втрата тиску в регулювальному органі при максимальній розрахунковій витраті, МПа:
?Рро = ?Рмер - (?Рл1 + ?Рл2)
де ?Рмер - загальний перепад тиску в мережі, МПа.
?Рмер = Рпоч - Ркін
?Рмер = 1,1-1,025=0,075 МПа
?Рро = 0,075-(0,00532549 + 0,00576175) = 0,0639128 МПа
1.2 Розрахунок пропускної здатності, вибір регулювального органу та його перепускної характеристики
Розрахувати необхідне значення перепускної здатності Kvмах в залежності від Qmax і ?Рро, м3/год.
Рівняння для потоку водяної пари:
Для до критичного режиму течії пари (?Рро<Р1/2)
Kvмах = = 23,44м3/год
Стосовно переліку типорозмірів дросельних PO, вибираємо PO з умовною перепускною здатністю Kvy, яка більше розрахункового значення Kvmax на 20%:
Kvy ?1,2 Kvмах
Kvy = 1,2* 23,44 = 28,13 м3/год
Таблиця 2. Вибір РО
|
Діаметр умовного проходу, мм |
Умовний тиск, МПа |
Умовна перепускна здатність Kvy, м3/год |
|
|
50 |
10 |
28,13 |
Коефіцієнт n визначаємо по відношенню перепаду тиску в лінії до перепаду тиску на PO.
n = = = 0,17
Потрібно зробити вибір між лінійною та рівно відсотковою перепускними характеристиками PO, виходячи з того, що при п<1,5 переважна лінійна перепускна характеристика, при п>3 - рівновідсоткова. Для проміжних значень 1,5<п<3 може бути вибрана будь-яка з двох форм перепускної характеристики.
По прийнятому значенню Kvy визначаємо уточнене значення максимальної витрати через РО Q`max, використовуючи необхідну формулу Kvмах
G`max = = 361.83м3/год
Знайдемо відносне значення витрачень qmax та qmin діленням Qmax і Qmin на Q`max
Gmin=0.25*Gmax = 0.25*361.83=90.45 кг/год
qmax = = =1.00047
qmin = = =0.25
Вибираємо перепускну характеристику регулювального органа. Аналіз збурень показав, що основними збуреннями в об'єкті є зовнішні збурення (зміна навантаження об'єкта та ін.), тому бажано мати лінійну витрачальну характеристику.
У нас n<1,5, тому вибираємо лінійну перепускну характеристику. Для забезпечення лінійної витрачальної характеристики клапану визначаємо діапазон переміщення PO за витрачальною характеристикою PO з лінійною пропускною характеристикою.
При відомих значеннях n, qmax, qmіn знаходимо значення аmax та аmіn (діапазони навантаження) для РО з лінійною пропускною характеристикою:
аmax = 56є
аmіn = 32є
При цьому коефіцієнт передачі Кро знаходимо для qmax та qmіn.
Кроmax = 0.96
Кроmіn =1
==0.96
2. Розрахунок з'єднання регулювального органу з виконавчім механізмом
Для якісного регулювання коефіцієнт передачі CAP повинен бути незмінним. Його величина визначається добутком
К = Коб Кр Квм Кз Кро,
де Ko6 - коефіцієнт передачі об'єкта,
Kp - коефіцієнт передачі регулятора,
Kвм - коефіцієнт передачі виконавчого механізму,
Kз - коефіцієнт передачі з'єднання,
Kpo - коефіцієнт передачі регулювального органа.
При вибраних формах витрачальної та пропускної характеристик, які забезпечують сталість коефіцієнта передачі регулювального органа, незмінність K може бути отримана шляхом компенсації нелінійності статичної характеристики об'єкта нелінійністю з'єднання виконавчого механізму з регулювальним органом.
2.1 Будова безрозмірної статичної характеристики з'єднання виконавчого механізму з регулювальним органом
Статичну характеристику об'єкта регулювання подаємо у безрозмірній формі:
де Хвих об і Xвм об - безрозмірні значення вихідної та вхідної величини об'єкта регулювання;
Xівих і Xвих мах - і-те та максимальне значення розмірної вихідної величини об'єкта регулювання;
Xіbx і Xвx max - і-те та максимальне значення розмірної вхідної величини об'єкта регулювання.
Безрозмірну статичну характеристику об'єкта регулювання будуємо у першому квадранті координатної площини
Хвих об = f(Хвих ро)
У другому квадранті цієї ж площини будуємо лінійну характеристику "виконавчий механізм - об'єкт регулювання" в безрозмірному вигляді.
Праву піввісь координатної площини ділимо на десять рівних інтервалів і, відповідно до схеми, будуємо у четвертому квадранті статичну характеристику з'єднання виконавчого механізму з регулювальним органом.
Отримана характеристика лінеаризує регульований об'єкт, оскільки вона є дзеркальним відображенням його статичної залежності і забезпечує сталість коефіцієнта передачі CAP.
2.2 Графічний метод розрахунку з'єднання регулювального органу з виконавчим механізмом
Виділити на графіку цро=f(цвм), три точки, які найбільш вірогідно відображають його характеру бажаному діапазоні.
Визначити прирощення кутів повороту вихідного вала виконавчого механізму і відповідні їм прирощення кутів повороту регулювального органу.
Задаючи відстань поміж вісями валів ВМ та РО, а також, знаючи довжину кривошипа ВМ АВ=320 мм, попередньо приймається розмір кривошипа РО DС 1.
Задаючи початкові кути положення кривошипів 25є, збудувати їх взаєморозміщення у зручному масштабі(1:4).
Збудувати нові положення кривошипів ВМ та РО спочатку для прирощень кутів РО, а потім для РО.
Для знаходження положення точки Сіст:
- з'єднати прямими точки В 1 і В`2, а також В`2 і В`3;
- із середини отриманих хорд уявленого кола збудувати перпендикуляри до взаємного їх перетинання. Точка перетину і є положенням точки Сіст.
Довжина D Сіст визначає у масштабі дійсну довжину кривошипа РО.
Довжина тяги між кривошипами РО та ВМ дорівнює довжині відрізка В 1Сіст.
Довжина кривошипа РО = 205мм
Довжина тяги між кривошипами РО та ВМ = 830мм.
3. Вибір виконавчого механізму
Вибір виконавчого механізму (ВМ) базується на зусиллі, які він повинен розвивати для зміни положення РО.
Зусилля, необхідне для переміщення затвора в односідельному РО, складається з сили тиску середовища на шток, сили тертя штока по за щільнику та сили, яка створюється статичною неврівноваженістю затвору.
де
.
Рвм = 63912*490*10-6+0,785*82*10-6*1024674=83Н*м
При виборі ВМ, коли підраховані зусилля для переставлення затвора клапана, зважаємо, що між ВМ і РО існує механічне з'єднання, яке складається з двох кривошипів, та тяги між ними. Тобто зважаємо, що між зусиллям і моментом існує залежність вида
Р=М/r
де r - довжина кривошипа.
М = Р*r = 83*0,32 = 26,43 [Нм],
де r=320 [мм] - довжина кривошипу виконавчого механізму;
Після цього вибираємо ВМ:
Таблиця 3. Вибір ВМ.
|
Тип |
Номінальний крутячий момент на вихідному валу, [Нм] |
Номінальний час повного ходу вихідного вала, [с] |
Номінальний хід вихідного вала, [оберти] |
|
|
МЭО - 4/10 - 0,25 -68 |
40 |
10 |
0,25 |
Креслимо принципову електричну схему з'єднання ВМ з пускачем ПБР-2 і дистанційним покажчиком положення ДУП вала ВМ.
Висновок
гідравлічний трубопровід тиск регулювальний
У курсовому проекті при значенні Kvy = 28,13 м3/год вибраний регулювальний орган - клапан 808-65-Р, отримана статична характеристика з'єднання регулювального органу з виконавчим механізмом, що лінеаризує регульований об'єкт, оскільки вона є дзеркальним відображенням його статичної залежності і забезпечує сталість коефіцієнта передачі CAP, вибраний виконавчий механізм - МЭО- 1,6/25-0,63.
Графічно наведені: переріз регулювального органу (односідельний клапан), побудова безрозмірної статичної характеристики з'єднання виконавчого механізму з регулювальним органом, та побудова з'єднання регулювального органу з виконавчим механізмом. Крім того, приведена принципова електрична схема з'єднання пускача ПБР-2, виконавчого механізму та дистанційного покажчика положення ДУП вала виконавчого механізму.
Література
1. Ніколаєнко A.M. Виконавчі пристрої та регулювальні органи. Методичні вказівки до курсового проекту для студентів за фахом "Автоматизоване управління технологічними процесами" ЗДІА / Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2004. -33 с
2. Ніколаєнко A.M. Технічні засоби автоматизації. Методичні вказівки до курсового проекту для студентів за фахом "Автоматизоване управління технологічними процесами" ЗДІА / Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 1999.-56 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розгляд параметрів скребкового конвеєра. Вибір робочого та тягового органу. Проведення розрахунку приводного валу і натяжного пристрою. Підбір підшипників, вибір шпонкового з'єднання, компенсуючої муфти та інших елементів машини (рами, колісного ходу).
курсовая работа [415,6 K], добавлен 29.06.2014Основні формули для гідравлічного розрахунку напірних трубопроводів при турбулентному режимі руху. Методика та головні етапи проведення даного розрахунку, аналіз результатів. Порядок і відмінності гідравлічного розрахунку коротких трубопроводів.
курсовая работа [337,2 K], добавлен 07.10.2010Обґрунтування вибору типу гідроциліндру. Розрахунок робочого тиску в об'ємному гідроприводі та робочого об'єму насоса, коефіцієнту його корисної дії, споживання насосом потужності, діаметру трубопроводу. Оцінка стійкості та навантаження гідроциліндра.
курсовая работа [282,9 K], добавлен 09.12.2010Вибір номінального тиску із ряду встановлених стандартних значень. Аналіз функцій робочої рідини. Розрахунок діаметра гідроциліндра. Вибір насоса та розподільника. Способи визначення трубопроводів, втрат тиску у гідролініях, потужності гідроприводу.
контрольная работа [77,1 K], добавлен 12.01.2011Ступінь концентрування зворотнього осмоса. Приблизний розрахунок робочої поверхні мембрани. Розрахунок гідравлічного опору нагнітального трубопроводу. Автоматизація систем контролю технологічного процесу. Механічний розрахунок мембранного модуля.
дипломная работа [1000,7 K], добавлен 28.10.2014Вибір матеріалів пар тертя та конструкції для високого ресурсу механічних торцевих ущільнень. Ступінь експлуатаційного навантаження. Обчислення витоків та втрат потужності на тертя. Застосування термогідродинамічних ущільнень, запропонованих Є. Майєром.
контрольная работа [6,4 M], добавлен 21.02.2010Вибір робочої рідини. Швидкість переміщення поршня. Потужність гідроприводу. Вибір тиску робочої рідини. Подача насосної станції. Частота обертання вала насоса. Розрахунок гідроциліндра, гідророзподільника та трубопроводів. Розрахунок втрат тиску.
контрольная работа [31,3 K], добавлен 31.01.2014Визначення складу робочої маси горючих відходів. Розрахунок топкового пристрою. Вибір конструктивних характеристик циклонної камери, розрахунок її діаметру. Визначення втрат тиску, димових газів і швидкості повітря. Ефективна товщина випромінюючого шару.
контрольная работа [25,5 K], добавлен 24.01.2015Розрахунок довжини гідролінії, розмірів гідроциліндра та необхідної витрати рідини. Вибір дроселя, фільтра. Гідравлічний розрахунок трубопроводів з урахуванням допустимих швидкостей. Визначення втрат тиску в гідросистемі. Необхідний тиск насоса.
курсовая работа [102,9 K], добавлен 08.01.2012Розрахунок і вибір посадок з зазором. Визначення мінімальної товщі масляного шару з умов забезпечення рідинного тертя, коефіцієнту запасу надійності по товщі масляного шару. Величина запасу зазору на спрацьованість. Забезпечення нерухомості з'єднання.
контрольная работа [926,1 K], добавлен 25.05.2016Методика та етапи розрахунку циліндричних зубчастих передач: вибір та обґрунтування матеріалів, визначення допустимих напружень, проектувальний розрахунок та його перевірка. Вибір матеріалів для виготовлення зубчастих коліс і розрахунок напружень.
контрольная работа [357,1 K], добавлен 27.03.2011Виконання завдань на розрахунок натягів і зазорів, контроль розміру, вибір посадки кілець підшипника. Методи центрування посадки шлицевого з'єднання. Розрахунок розмірного ланцюга, граничних відхилень нарізних сполучень. Визначення шпонкового з'єднання.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 26.03.2011Ознайомлення з результатами розрахунку безтрансформаторного вихідного каскаду. Вивчення процесу вибору передвихідних транзисторів. Визначення коефіцієнта гармонік вихідного каскаду і зворотного зв'язку. Розрахунок ланцюгів фільтрації з живлення.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 25.05.2022Аналіз шляхів удосконалення конструкцій та методів розрахунку створюваних машин. Особливості вибору електродвигуна і визначення головних параметрів його приводу. Методика розрахунку роликової ланцюгової та закритої циліндричної косозубої зубчатої передач.
контрольная работа [192,8 K], добавлен 05.12.2010Типи та характеристики технологічного обладнання. Опис схеми технологічного процесу. Параметри контролю, регулювання, керування, сигналізації та блокування. Техніко-економічне обґрунтування автоматизації. Розрахунок регулюючого органу та надійності.
дипломная работа [897,0 K], добавлен 23.08.2013Етапи проектування автоматизованого електропривода. Розрахунки навантажувальної діаграми руху виконавчого органу та вибір потужності двигуна. Навантажувальна діаграма двигуна та перевірка його на нагрівання, граничні електромеханічні характеристики.
курсовая работа [800,1 K], добавлен 11.10.2009Перемішуючий пристрій, призначення і область застосування. Опис конструкції та можливі несправності при роботі пристрою. Вибір конструкції апарату та його розмірів. Розрахунок потужності та міцності перемішуючого пристрою. Розрахунок фланцевого з’єднання.
курсовая работа [503,1 K], добавлен 19.08.2012Визначення розмірів гідроциліндра за схемою гідропривода і вихідними даними, підбір розподільника, дроселя, гідроклапана, фільтру. Методика розрахунку втрати тиску в магістралях привода та вибір насосу, потужності і ККД досліджуваного гідропривода.
курсовая работа [106,8 K], добавлен 26.01.2010Вихідні параметри для розрахунку головної водовідливної установки шахти. Тип насосу і кількість робочих коліс. Розрахунок внутрішнього діаметра трубопроводу. Визначення робочого режиму насосної установки. Приводні двигуни насосів і пускової апаратури.
контрольная работа [495,4 K], добавлен 22.09.2015Методи розрахунку циклона з дотичним підводом газу. Визначення діаметру вихлопної труби, шляху та часу руху частки пилу. Розрахунок середньої колової швидкості газу в циклоні. Висота циліндричної частини циклона. Розрахунок пилоосаджувальної камери.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 01.11.2010
