АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Диапазон давлений

Читайте также:
  1. Величины всех парциальных давлений р и барометрического давления В в формулах (51-52) должны иметь одинаковую размерность (например бар или Па).
  2. Датчик содержит электроакустический излучатель акустической волны в ультразвуковом диапазоне, приемник (акустоэлектрический преобразователь) и электронный блок.
  3. Диапазон представления для вещественных типов
  4. Для измерения воздушного ультразвука применяется следующая аппаратура: шумомеры для измерений в диапазоне частот до 50000 Гц и до 100000 Гц; микрофоны и полосовые фильтры.
  5. Подход к предмету и общий диапазон
  6. Поправка на диапазон вариаций
  7. Ссылки на ячейки и диапазоны.
  8. Упражнение 2. Расширение диапазона измерения электроизмерительных приборов.
  9. Уровень адаптации—психологически нейтральная точка или участок в диапазоне некоторого параметра стимула, относительно которых оцениваются все остальные стимулы данного типа.

 

Как правило, он определяется минимальным и номинальным (максимальным) значениями. Под номинальным давлением понимают наибольшее мано­метрическое давление, при котором оборудование должно работать в течение ус­тановленного срока службы с сохранением параметров в пределах установленных норм.

Выбор оптимального рабочего давления сжатого воздуха для пневматических элементов и систем является одним из важнейших условий их эффективной экс­плуатации. Повышение уровня давления позволяет уменьшить размер силовых исполнительных устройств при неизменном развиваемом усилии, что в некоторых случаях имеет решающее значение. Однако при повышении давления увеличива­ется расход сжатого воздуха и возрастает шум.

В 1978 году международная система стандартов (СИ) определила Паскаль (Па) как единицу измерения давления: 1Па = 1 Н/м2 =1 кг/м-с2; 105Па = 0,1 МПа = 1 бар.

Соотношение между единицами измерения давления даны в таблице 2.2.

Различают следующие виды давления (рисунок 2.2) [15]:

1) атмосферное (барометрическое);

2) абсолютное давление (давление в сравнении с абсолютным вакуумом,
принятым за 0);

3) дифференциальное давление (давление которое является разницей между
двумя значениями абсолютного давления);

4) избыточное давление (превышение над атмосферным, которое для него
принимается за 0);

5) вакуумметрическое давление (ниже атмосферного, которое для него при­нимается за 0);

 

6) давление потока (динамическое давление в расходном устройстве при
проходе воздуха);

7) давление подпора (давление в линии питания, когда нет потребления воз­
духа).

При температуре 20°С атмосферное или абсолютное давление

 

ра = 1,013 бар = 0,1013 МПа.

 

 

Рисунок 2.2 — Диаграммное представление давлений

 


Таблица 2.2 - Соотношение между единицами измерения давления

 

Перевод кГ/см2 (ат.) мм рт.ст. (Тоор.) мм рт.ст. мбар бар МПа П/м2 (Па) кгс/см2 дюймы вод.ст. дюймы рт.ст. фунт/дюйм2 (psi)
в из
кГ/см2 (ат.) 1,0   104 980,665 0,9807 9,807х10-2 9,807х104 1,03322 393,7 28,94 14,22
мм рт.ст. (Тоор.) 1,36х10-3 1,0 13,6 1,33322 1,333х10-3 1,333х10-4 133,3 0,0013591 0,535 3,937х10-2 1,934х10-2
мм рт.ст.   10- 4 7,36х10-2 1,0 0,09807 9,81х10-6 9,81х10-6 9,81 0,999х10- 4 3,937х10-2 2,695х10-3 1,422х10-3
мбар 1,02х10-3 0,750062 10,197 1,0 0,001 10- 4   0,0010197 0,401463 0,02953 0,014504
бар 1,0197 750,06 1,02х104 103 1,0 0,1 105 1,0197 401,6 29,54 14,50
МПа 1,02   1,02х105 104   1,0 106 10,1967   295,3  
П/м2 (Па) 1,02х10-5 7,5х10-3 0,102 10-2 10-5 10-5 1,0 1,019х10-5 4,016х10-3 2,953х10- 4 1,45х10- 4
кгс/см2 1,000278 735,559 10002,78 980,665 0,9807 9,807x10-2 98066,5 1,0 393,700 28,959 14,2233
дюймы вод.ст. 2,54х10-3 1,868 25,4 2,49089 2,49x10-3 2,49x10- 4   0,00254 1,0 7,36x10-2 3,513x10-2
дюймы рт.ст. 3,455х10-2 25,4 345,4 33,8039 3,387x10-2 3,387x10-3   0,034532 13,6 1,0 0,491
фунт/дюйм2 (psi) 7,031х10-2 51,71 703,1 68,9476 6,895x10-2 6,895x10-3   0,070307 27,68 2,035 1,0

При движении воздуха различают два вида давления: статическое £>ст и дина­мическое р дин.

Общее давление робщ = рст + р дин.

Зная скорость потока воздуха, динамическое давление (Н/м2) можно опреде­лить с помощью выражения

р дин = ρV2/2. (2.1)

где ρ = 1,29 кг/м2 – плотность воздуха при 0°С и 101,3 кПа [26]; V – скорость пото­ка, м/с (при 20°С и 101,3 кПа плотность ρ = 1,99 кг/м3).

В таблице 2.3 приведены значения плотности воздуха при различных давле­ниях и температуре.

 

Таблица 2.3 - Плотность р воздуха при различных давлениях и температурах

Давле-ние р·105, Па Плотность воздуха, кг/м3, при температуре, °С
                     
0,98 1,25 1,21 1,17 1,13 1,09 1,06 1,03 1,00 0,97 0,94 0,92
1,96 2,51 2,42 2,33 2,26 2,19 2,12 2,05 1,99 1,94 1,88 1,83
2,94 3,76 3,62 3,50 3,38 3,27 3,18 3,08 2,99 2,91 2,83 2,75
3,43 4,39 4,23 4,08 3,95 3,83 3,71 3,60 3,49 3,39 3,30 3,21
3,92 5,01 4,83 4,67 4,51 4,37 4,24 4,11 3,99 3,88 3,77 3,67
4,41 5,64 5,44 5,25 5,07 4,92 4,77 4,62 4,49 4,36 4,24 4,13
4,90 6,26 6,04 5,84 5,64 5,46 5,30 5,14 4,99 4,85 4,71 4,59
5,39 6,89 6,64 6,42 6,20 6,01 5,82 5,65 5,49 5,33 5,18 5,04
5,88 7,52 7,25 7,00 6,77 6,56 6,35 6,16 5,98 5,81 5,65 5,50
6,37 8,14 7,85 7,59 7,33 7,10 6,88 6,68 6,48 6,30 6,13 5,96
6,86 8,77 8,46 8,17 7,90 7,65 7,51 7,19 6,98 6,78 6,60 6,42
7,35 9,40 9,06 8,75 8,46 8,20 7,94 7,70 7,48 7,28 7,07 6,88
7,85 10,02 9,66 9,34 9,02 8,74 8,47 8,22 7,98 7,75 7,54 7,34
8,33 10,55 10,27 9,92 9,60 9,29 9,00 8,73 8,48 8,24 8,00 7,80
8,83 11,28 10,88 10,51 10,16 9,84 9,53 9,25 8,98 8,72 8,48 8,25
9,32 11,90 11,48 11,09 10,72 10,38 10,06 9,76 9,47 9,21 8,95 8,71
9,81 12,53 12,09 11,67 11,29 10,93 10,59 10,27 9,97 9,69 9,47 9,17

 

На основании опыта эксплуатации и технических характеристик пневматиче­ских элементов рекомендуются следующие значения на входе: для приводов и систем механизации различного технического оборудования - 0,7... 1,0 МПа и выше, если размер исполнительного механизма играет решающую роль в получе­нии необходимого для реализации техпроцесса рабочего усилия; для пневматиче- ских систем автоматического управления приводами - 0,4...0,6 МПа; для форсу­нок, обдувочных сопел, пескоструйных аппаратов, краскораспылителей, распу­шающих устройств - 0,2...0,4 МПа.

При значительном количестве потребителей сжатого воздуха с разным уров­нем давления целесообразно иметь сети высокого (0,7... 1,0 МПа и выше) и низко­го (0,2...0,6 МПа) давлений, что дает экономию энергетических затрат на произ­водство сжатого воздуха.

Для получения разных уровней давления предназначены специальные бата­реи регуляторов давления типа LRB-K (Фесто) с одним входным давлением р] и несколькими выходными р2 (от 2 до 5).

Представителем данного вида устройств для подготовки сжатого воздуха яв­ляется представленная на рисунке 2.3 батарея регуляторов типа LRB-1/4-D-7-0-K4-MINI, имеющая присоединительные отверстия GV4, серии D, с диапазоном регули­рования давления от 0,05 до 0,7 МПа (от 5 до 7 bar), без манометра (0), насчиты­вающая 4 регулятора и имеющая минимальные размерные параметры (монтажная ширина 40 мм).

Каждый входящий в состав батареи регулятор давления (рисунок 2.3, б) име­ет два входных отверстия Р(1) и два выходных Р(2), причем вторые расположены на передней и задней стенках сборного корпуса 10 (верхняя, надмембранная часть - из алюминия; нижняя - из цинка).

Настройка требуемой величины давления осуществляется с помощью махо­вика 6 из полиацетала с винтом 8, при вращении которых происходит перемеще­ние вдоль оси регулятора зафиксированной от проворота гайки 7, вызывающей изменение напряженного состояния пружины 9 и перемещение мембраны 11 с центральным перепускным отверстием 4 и штока 13 с чашечным клапаном, в ре­зультате чего происходит изменение величины зазора между клапаном и седлом 2 в сборном корпусе 10 регулятора.

При увеличении давления р2 в выходном канале Р(2) сжатый воздух через от­верстие 12 в сборном корпусе 10 поступает под мембрану 11, вызывая ее прогиб в направлении сжатия пружины 9. Мембрана отрывается от штока 13, в результате чего открывается центральное отверстие 4 и избыточное давление в канале Р(2) сбрасывается через него и выхлопное отверстие 5 в атмосферу.

Пружиной 15 шток 13 с клапаном вновь поджимается к мембране, перекры­вая центральное отверстие 4 и уменьшая зазор между клапаном и седлом 2, что приводит к уменьшению давления р2 в канале Р(2) до требуемой настроенной ве­личины.

Уменьшение давления в канале Р(2) ниже требуемого приводит к перемеще­нию штока 13 с клапаном в сторону увеличения зазора между клапаном и седлом 2, а следовательно, к восстановлению заданного давления на выходе регулятора.

Осевое расположение штока 13 с клапаном обеспечивается двумя направ­ляющими: верхней, в виде отверстия в корпусе 10, и нижней 1 в виде пальца, за­прессованного в крышку 15 из поликарбоната и снабженного кольцевой манжетой, предотвращающей поступление сжатого воздуха из канала Р(1) в полость чашеч­ного клапана, соединенную отверстием 14 в его донышке с центральной полостью корпуса.

Встроенный обратный клапан 3 обеспечивает быстрый выхлоп воздуха из ра­бочей магистрали во входной канал Р(1).

Объединение регуляторов в батарею осуществляется с помощью соедини­тельных наборов, состоящих из верхней 13 и нижней 15 частей (рисунок 2.3, д), охватывающих головки фиксаторов 12, ввернутых в корпусы регуляторов, и стя­гиваемых между собой винтами 3.

Предотвращение несанкционированного изменения давления, способного вы­вести из строя технологическое оборудование и снижающего безопасность обслуживания обеспечивается с помощью навесных 4 или встроенных в маховик 10 замков.

Используемые для батарейного монтажа регуляторы давления имеют два ис­полнения - MINI и MIDI, отличающиеся размерными параметрами проходных сечений и расходными характеристиками - от 1600 до 3800 л/мин, соответственно, и обеспечивающие изменение давления на выходе в диапазонах 0,05...0,7 МПа и 0,05... 1,2 МПа при входном давлении pt = 1,6 МПа и температуре окружающей среды от -10° до +60° С.

Для снабжения потребителей сжатого воздуха давлением свыше 0,8 МПа обычно применяют индивидуальные компрессоры или усилители давления [32].

При выборе давления необходимо принимать во внимание возможные его колебания в питающей пневмосети предприятия при одновременном подключении большого числа потребителей и потери давления при транспортировании воздуха по трубопроводу от компрессорной до потребителя. В правильно построенных пневмосетях предприятий колебания давления обычно не превышают 0,05 МПа, а потери давления составляют 5...10% от рабочего давления.

Пневмоаппараты низкого давления общепромышленного назначения рас­
считаны в основном на номинальное давление 0,63 и 1,0 МПа. Для пневматиче­
ских устройств высокого давления минимальное давление составляет
0,05...0,35МПа[36]. |

Чтобы следить за давлением в сети, задается максимальное и минимальное значение давления (диапазон давления). Если давление выходит за эти пределы, срабатывает встроенный в систему датчик давления, что предотвращает выход из строя оборудования и травмирование персонала.

По стандарту ISO 4399 принят следующий ряд давлений: 0,25; 0,63; 1,0; 1,6; 4,0; 10,0 МПа и т.д.

Проектируя сети питания пневмоприводов следует знать, какие потери дав­ления можно ожидать. Чем длиннее трубопроводы, тем больше потери давления до точки отбора воздуха потребителем. Главным образом потери вызваны шерохо­ватостью стенок трубы и изменяющейся скоростью потока.

Представленная на рисунке 2.4 номограмма позволяет быстро подсчитать по­тери давления в зависимости от длины трубы и ее диаметра.

Обычно клапаны, фитинги, изгибы трубы и т.п. увеличивают сопротивление потоку. Чтобы учесть влияние этих элементов на потери давления, их представ­ляют в виде участков трубы эквивалентной длины, которые прибавляются к ес­тественной длине трубы до того, как графическим методом определяют ее диа­метр.

Эквивалентные длины трубопровода показаны на рисунке 2.5.

Пример 1. В трубопроводе с внутренним диаметром 23 мм будут установле­ны: 2 шаровых крана, 4 уголка, 1 переходник и 2 тройника. Какую эквивалентную длину нужно добавить к длине магистрального трубопровода?

Решение: Используя рисунок 2.5, подсчитываем эквивалентную длину:

Lэкв = 2·0,3 + 4·1,5 + 1·0,6 + 2·2,0 = 11,2 м.

Пример 2. Определить, какие потери давления будут иметь место при про­хождении сжатого воздуха по трубе длиной 200 мм с внутренним диаметром 40 мм при объемном расходе равном 6 л/с и давлении 0,7 МПа.

Решение: Выполнив на номограмме (рисунок 2.4) переходы с 1 по 7, на 8 пе­реходе получим потерю давления Δр = 0,00034 МПа.

 

 

Для проточного пневмоэлемента расходная характеристика определяет коли­чество (массу или объем) воздуха, проходящего через него в единицу времени в зависимости от величины и соотношения давлений на входе и выходе элемента.

Расходная характеристика является одним из основных параметров, опреде­ляющих быстродействие и величину потерь давления в пневмосистемах.

Параметром, задающим расходную характеристику, является пропускная способность к„ представляющая собой расход жидкости, м3/ч, с плотностью, равной 1000 кг/м3, при перепаде давле­ния на пневмоэлементе 0,098 МПа (ГОСТ 14691-69).

Зарубежные фирмы задают расход­ную характеристику параметрами cv и ƒ v, которые являются аналогами пропускной способности kv, но выражены вамериканской и британской системах единиц соответственно. Соотношения между kv, cv, и ƒ v приведены на рисунке 2.6 [32]. На этом рисунке: S (мм2) – эк­вивалентное сечение;

Qп (н-л/мин) – нормальный объемный расход; Рис. 2.6 – Соотношения между

kv (н-л/мин) –коэффициент; KV (н-м3 /мин) – параметрами расходных

коэф­фициент. характеристик

В соответствии с ГОСТ 14768-69

, (2.2)

 

где Qв - объемный расход воды, м3/час; Δр - перепад давления, Па.

Существуют следующие зависимости между пропускной способностью к v, перепадом давления и объемным расходом воздуха, приведенным к нормальным условиям, т.е. к температуре 293 К (20°С) и давлению 101325 Па:

для подкритического режима течения

 

; (2.3)

 

для надкритического режима течения

 

Q = ckvр1/2, (2.4)

 

где р1 и р2 абсолютное давление сжатого воздуха соответственно на входе и вы­ходе, Па; с – постоянная (с = 4,7 при Q в м3/мин и kv в м3/час; с = 284 при Q и kv в л/мин).

При изменении температуры на 10°С ошибка расчетов объемного расхода Q не превышает 2%.

Данный способ определения расходной характеристики позволяет находить любую величину из четырех Q, kv, р1, р2 . Например, на практике часто возникает задача определения падения давления 1 – р2) на пневмоэлементе при заданных давлениях р2 на выходе и расходе Q. Если известно kv элемента, то

 

. (2.5)

 

Другой типовой задачей является выбор пневмоэлемента, например, распре­делителя, с требуемой пропускной способностью, если известны Q, p1 и р2.

В этом случае определяют

 

, (2-6)

 

и выбирают пневмоэлемент с требуемым значением kv.

Пропускная способность kv пневмоцепи, состоящей из проточных элементов (участков), каждый из которых характеризуется пропускной способностью kvi (i = 1 ,2,...п), определяются следующим образом:

при параллельном соединении

 

kv = kv1 + kv2 +... + kvn; (2.7)

 

при последовательном соединении

 

1/k2v = 1/k2v1 + 1/ k2v2 +... + 1/k2v4. (2.8)

 

При расчетах пневматических элементов расходную характеристику выра­жают также через эффективную площадь проходного сечения пневмоэлемента

 

ƒэ = μ ƒ, (2.9)

 

где μ – коэффициент расхода пневмоэлемента (пневмоаппарата); ƒ – геометриче­ская площадь проходного сечения, м2.

Для гладкого трубопровода

 

ƒэ л = μ т · ƒт,

 

где μ т – коэффициент расхода трубопровода, который можно найти по графику на рисунке 2.7 в зависимости от коэффициента сопротивления [36]

 

ξ = λ np l т /(2d т ), (2.10)

 

где l т - длина трубопровода; d т- внутренний диаметр трубы; λпр = 0,01... 0,04 – приведенный коэффициент трения, зависящий от шероховатости стенок, диаметра

 

Рисунок 2.7 — Зависимость коэффициента расхода μ от

коэффициента сопротивления трубопровода:

а - для малых значений ξ; б - для больших значений ζ

Эффективную площадь проходного сечения пневмоэлемента можно полу­
чить, зная приведенный к нормальным условиям объемный расход воздуха Q
3/мин):

, (2.11)

 

где р1 и р2 абсолютное давление на входе и выходе пневмоэлемента (Па); (p(p2/pi) - расходная функция, значения которой приведены рисунке 2.8 21 =σ – безразмерное давление). Числовой коэффициент в вы­ражении для f э определен при допущении, что темпе­ратура на входе в пневмоэлемент равна 293 К (20°С). -При изменении температуры на 10°С погрешность расчетов не превышает 2%.

Если при работе пневмоэлемента отношение p2 /p1

изменяется в широких пределах, то для умень­шения

погрешности расчетов с использованием рас­ходной Рисунок 2.8 – Расходная

функции φ(p2 /p1) данного вида рекомендуется вводить функция φ(σ)

поправочный коэффициент 0,95, т.е.

 

. (2.12)

 

 

где Q max – наибольшее при данном р1 значение расхода (соответствующее надкри­тическому режиму течения); φ(р21) = 0,2588 (см. рисунок 2.8).

Выражения для определения эффективной площади /э проходного сечения цепи последовательно и параллельно соединенных элементов аналогичны при­веденным выше выражениям для пропускной способности kv. Пропускная спо­собность (м3/ч) и эффективная площадь (м2) связаны между собой выражением [36]

 

(2.13)

 

Для наиболее часто используемых в составе пневмоприводов цилиндров од­ностороннего и двустороннего действия расход воздуха, приведенного к нормаль­ным условиям, определяется с помощью выражений:

для цилиндра одностороннего действия с бесштоковой рабочей полостью

 

; (2.14)

для цилиндра двустороннего действия

 

. (2.15)

где D – диаметр цилиндра; Dш диаметр штока; S – ход поршня; pм – минималь­ное абсолютное давление в магистрали; ра – атмосферное давление; пд число двойных ходов.

Расход воздуха для пневматиче­ских цилиндров может быть опреде­лен через удельное потребление воз­духа туд, которое представляет собой массу воздуха, подаваемого в ци­линдр для того, чтобы поршень со­вершил ход 1 мм. Эта величина зави­сит от рабочего давления и диаметра цилиндра и ее можно определить с помощью диаграмм, представленных на рисунке 2.9. Удельная масса возду­ха показана в функции рабочего дав­ления и диаметра поршня при темпе­ратуре Т =20°С = const.

Для двойного хода поршня мас­совый расход [15]

М=2S·mуд. (2.16)

где S – ход поршня, мм; туд – удель­ный массовый расход воздуха, кг/мм хода.

После того, как определена масса потребляемого воздуха, можно под­считать

Рисунок 2.9 – Диаграммы для объемный стандартный рас­ход для двойного

определения потребления воз- хода поршня ци­линдра, используя выражение


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.025 сек.)