Konspekt_zawory cis_07.pdf

Zaworyciśnieniowe

1.0Podziałzaworów

Zaworystanowiąnajbardziejrozbudowanągrupęelementówukładówhydraulicznych.Ogólny

podziałzaworówprzedstawiarysunek1.

2.0Zaworysterująceciśnieniem

Zaworysterująceciśnieniemdzielimyna:

zaworymaksymalne,

zaworyróŜnicowe,

zaworyredukcyjne,

zaworyprzełączające(przyłączająceiodłączające),

zaworyproporcjonalne.

Rys.1Ogólnasystematyka

2.1 Zaworymaksymalne

Nazwa zaworów wzięta jest od ciśnienia otwarcia zaworu, które jest najczęściej

maksymalnymdopuszczalnymciśnieniemwukładzie.Zaworymaksymalnedzielimyna:

zaworybezpieczeństwa,

zaworyprzelewowe.

RóŜnicemiędzynimiwynikajątylkozzadaniajakiespełniająonewukładziehydraulicznym.

Zaworybezpieczeństwazabezpieczająukładhydraulicznyprzedwzrostemciśnieniaponadwartość

maksymalną dopuszczalną. Po przekroczeniu tej wartości zawór otwiera się i upuszcza ciecz tak

długo, aŜ ustąpi przyczyna jego wzrostu, po czy zawór ponownie się zamyka. Zawór pozostaje

zamkniętyprzezwiększączęśćokresueksploatacjiaotwierasiętylkowsytuacjachkrytycznych.

Zaworyprzelewowemajązazadanieutrzymywaćwprzewodziedopływowymstałeciśnienie

(najczęściej maksymalne dopuszczalne). W związku z tym zawór w czasie pracy jest cały czas

otwartyiprzezniegoprzelewasięnadwyŜkacieczy(którejniepobieraodbiornik)dozbiornika.

Przykłademukładuzzaworemprzelewowymjestukładsmarowaniasilnikaspalinowego.Pompa

tłoczy więcej cieczy niŜ moŜe przepłynąć przez luzy w łoŜyskach wału korbowego. NadwyŜka

strumieniaolejuprzepływaprzezotwartyzawórprzelewowydomiskiolejowej(zbiornika).Dzięki

temuwukładzieutrzymywanejeststałeciśnieniesmarowaniasilnika.

Zuwaginakonstrukcjęorganuzamykającegozaworymaksymalnedzielimyna:

wzniosowe(elementzamykający:kula,grzybek),

Konspekt:Zaworyciśnieniowe

suwakowe(elementzamykasuwak).

ZuwaginastrumieństerującyzaworytemoŜnapodzielićna:

sterowanewewnętrznie,

sterowanezewnętrznie.

Zaworymaksymalnezewzględunabudowędzielimyna:

zaworybezpośredniegodziałania(jednostopniowe),

zaworypośredniegodziałania(dwustopniowe).

2.2Zawórjednostopniowy

Przykładem zaworu jednostopniowego jest zawór DBD produkowany w Wadowicach na lic. f.

Rexroth (rys. 2). Zawór posiada bardzo prostą budowę. Element zamykający grzybek o kącie

wierzchołkowym 40 o dociskany jest do gniazda spręŜyną, której napięcie jest regulowane śrubą.

Cieczpodciśnieniemdoprowadzonajestbezpośredniopodgrzybek(stądnazwazaworu).

Grzybekzakończonyjesttłoczkiemspełniającymrolętłumikadrgańwmomencieprzesterowania.

Wmomencieotwieraniazaworupowstajestannieustalony,którytrwaodchwiliwystąpienianagłego

wzrostuciśnieniapodgrzybkiemdochwiliustaleniasięwartościxotwarciazaworu,niezbędnejdo

ustaleniasięprzepływuQ.Okrestencechujesięwystępowaniemdrgańtłumionychgrzybkawokół

połoŜenia równowagi x. Stan ten opisują równanie równowagi sił oraz równanie bilansu natęŜeń

przepływu.

Równanierównowagisiłdziałającychnagrzybekmapostać

B(t)+T(t)+Z(t)=P(t),gdzie:

B(t)siłabezwładności(masagrzybkai1/3masyspręŜyny),

T(t)siłatarcialepkiego,

Z(t) siłazastępczaujmującadziałaniesiłyspręŜyny,siłyoddziaływaniaciśnieniaw

szczelinieisiłyoddziaływaniahydrodynamicznego,

P(t)siławymuszającaodciśnienia.

Siłahydrodynamicznajesttosiławywołanazmianąpędustrugiwzaworzeoraz(gdyruchcieczy

jestnieustalony)siłapotrzebnanaprzyspieszeniesłupacieczy.

RównaniebilansunatęŜeniaprzepływuprzezzawór:

Q 1 –Q 2 =F⋅dx/dt+(V/E)⋅dp/dt,

Konspekt:Zaworyciśnieniowe

Rys.2Zawórjednostopniowy(bezpośr.działania)f.Rexroth:1korpus,2tulejazaworu,3spręŜyna,4

śrubanapinającaspręŜynę,5grzybek

gdzie:

Q 1 natęŜenieprzepływustrumieniadoprowadzonegodozaworu,

Q 2 natęŜeniestrumieniawypływającegozzaworu,

F⋅ dx/dtczęśćstrumieniawywołanaprzemieszczeniemsięgrzybka,

(V/E)⋅dp/dtnatęŜenieprzepływuzwiązaneześciśliwościąoleju,

Fpowierzchniagrzybka,

Vobjętośćczynnikawzaworze,

E modułspręŜystościobjętościowejcieczy.

Rozwiązanie powyŜszych równań pozwala wyznaczyć zaleŜność p = f(t) w stanie nieustalonym

zaworu(charakterystykadynamiczna).

2.3Zawórpośredniegodziałania

BudowęzaworupośredniegodziałaniatypuZP1przedstawiononarys.3

Rys.3Zawórpośredniegodziałania

Zawórskładasięzdwóchstopni:pierwszystopieństanowigrzybek5dociskanydogniazda

spręŜyną6oduŜejsztywności,drugistopieńtosuwak3zespręŜyną4omałejsztywności.Dopóki

ciśnieniewprzewodziedopływowymPbędziemniejszeodciśnieniaotwarciazaworup o , tozawór

będziezamkniętyiciśnieniapoobustronachsuwaka3sąwyrównane(przezotwórdławiącynaczole

suwaka).Wprzypadku,gdysiłaodciśnieniaprzekroczysiłęnapięciaspręŜyny6,grzybek5uniesie

sięinastąpiupuszczeniecieczydokanałuspływowegoT.SpowodujetopowstanieróŜnicyciśnień

p 1 –p 2 ,któradziałającnaczołosuwakauniesiegoiolejpopłyniebezpośredniozkanałuPdoT.

JeŜeliciśnieniep 2 spadnieponiŜejciśnieniap o ,tozawórgrzybkowy5zamkniesię.Ciśnienia

p 1 ip 2 wyrównająsię,aspręŜyna4przesuniesuwakodcinającprzepływdokanałuT.

Konspekt:Zaworyciśnieniowe

Zmianęciśnieniaotwarciazaworudokonujesięprzezwykręceniewkrętem8iodpowiedni

obróttuleiregulacyjnej7.Korpus1zaworuprzystosowanyjestdomontaŜunaprzewodzie.

Zawór moŜe pracować równieŜ jako zawór róŜnicowy, utrzymujący stałą róŜnicę ciśnień

międzykanałemPiT.

3.0Charakterystykizaworówmaksymalnych

3.1Charakterystykastatyczna(przepływowa)

CiśnienieustalonezaworemzaleŜywpewnymstopniuodilościczynnikaprzepływającegoprzez

zawór. Krzywe przedstawiające zaleŜność p = f(Q) nazywa się charakterystykami statycznymi

zaworudlaróŜnychjegonastawień(rys.4).

Początkowa część wykresu charakterystyk rzeczywistych wynika z malejącego docisku elementu

zamykającego(grzybek,kula)dogniazdaiwzrostuciśnieniadowartościnastawionejspręŜyną.

Dalszaczęśćwykresu,zbliŜonadoprostej,zaleŜnajestoduginaniasięspręŜynyikątjejpochylenia

zaleŜyprzedewszystkimodsztywnościtejspręŜyny.

WzakresieprzepływówQ>Q nom ,obserwujesięzagięciekrzywejdogóry,spowodowane

szybko rąsnącymi oporami przepływu w kanałach zaworu oraz z rosnącą wartością siły

hydrodynamicznej.

Rys.5CharakterystykistatycznedlaróŜnych

nastawzaworu

3.2Współczynniknierównomiernościciśnienia

Do oceny i porównywania zaworów róŜnych konstrukcji słuŜy współczynnik

nierównomiernościciśnieniazdefiniowanynastępująco:

p −

gdzie:p max maksymalneciśnieniezcharakt.statycznej,p 0 ciśnieniepoczątkuotwarciazaworu.

Wartość tego współczynnika dla zaworów bezpieczeństwa nie powinna przekraczać 0,2 a dla

zaworówprzelewowychpowinnabyćznaczniemniejsza.

Konspekt:Zaworyciśnieniowe

Rys.4Statycznacharakterystykazaworuciśnieniowego

max

3.3Charakterystykadynamiczna

Wykresprzedstawiającyprzebiegciśnieniap=f(t)wmomencieprzesterowaniazaworu(stan

nieustalony)nazywamycharakterystykądynamiczną(rys.6).

p m

p u

p 0

t 0

t m

t r

Rys.6Charakterystykadynamicznazaworuciśnieniowego–maksymalnego

Przebieg zmian ciśnienia jest funkcją okresową i stanowi podstawę do oceny własności

dynamicznychzaworów.Wielkościamikryterialnymiwtejoceniesą:

współczynniknadwyŜkidynamicznejzwanytakŜeprzeregulowaniem

p −

gdzie:

p m wartośćpierwszegomaksimumciśnienia,

p u ciśnieniepodgrzybkiemwstanieustalonym.

czastrwaniaprocesuprzejściowego t r ,czyliczaspoupływiektóregopulsacjeciśnienianie

przekraczają5%lub2,5%ciśnieniap u ,

czast m ,wktórymzostajeosiągniętamaksymalnawartośćciśnieniap m ,

czast 0 ,wktórymporazpierwszyzostajeosiągniętawartośćciśnieniap u ,

okrespulsacjiciśnieniaT.

Danedotyczącecharakterystykdynamicznychzaworówniesąprzezproducentówpublikowane.

Konspekt:Zaworyciśnieniowe

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: