Расчет и выбор исполнительного механизма

Для управления регулирующим органом применяются электрические исполнительные механизмы однооборотные. Это исполнительные механизмы с постоянной скоростью, у которых выходное устройство осуществляет вращательное движение в пределах 0,25 или 0,63 оборота.

К основным элементам МЭО относятся: электродвигатель, редуктор, понижающий число оборотов, выходное устройство для соединения с регулирующим органом, ручной привод, электромагнитный тормоз, устройство обратной связи, дистанционный указатель положения и сигнализации.

Выбор исполнительного механизма осуществляется по перестановочному усилию, необходимому для перемещения затвора регулирующего органа.

Рассчитывается перестановочное усилие по формуле:

 

N_n = n (N_c + N_g + N_ш + N_тр), (2.28)

 

где N_n – перестановочное усилие, которое должен развивать исполнительный механизм, Н;

n – коэффициент запаса, 1,2 ÷ 1,3;

N_с – усилие статической неуравновешенности, Н;

N_g– усилие динамической неуравновешенности, Н;

N_ш – давление среды на шток, Н;

N_тр – сила трения, шток – направляющая втулка.

 

Усилие N_с для односедельного регулирующего органа

 

N_с = Δ Р_maх · Δ F_з 10⁶, (2.29)

 

где Δ Р_maх – максимальный перепад давления на РО, МПа;

Δ F_з – неуравновешенная площадь затвора, м²

 

Неуравновешенная площадь затвора определяется по формуле:

Δ F_з = 0, 785 · (), (2.30)

 

где Д_з – наружный диаметр затвора односедельного клапана, 0,012 ÷ 0,015 м;

Д_з=0,013м при Ду=65-100мм;

d_ш – диаметр штока, 0,01 м.

 

Расчет неуравновешенной площади затвора со следующими данными:

 

Δ F_з = 0, 785 · ( - ) = 54,165 ·

 

Определяется усилие динамической неуравновешенности:

 

N_g = , (2.31)

 

где N_g – условие динамической неуравновешенности, Н;

F_с – площадь прохода седла, м²;

ω_с – средняя скорость среды, м/с;

ρ – плотность среды, т/м³;

g – ускорение свободного падения,9,8 м/с²;

d – диаметр поршня, м;

в – ширина опорной поверхности, м;

S – перемещение затвора, м.

 

N_g =

Определяется давление среды на шток по формуле:

 

, (2.32)

где Р_и – избыточное давление регулируемой среды, МПа;

d_ш – диаметр штока, м.

 

Избыточное давление измеряемой среды определяется по формуле:

 

Р_и = Р_о – 0,1, (2.33)

 

где Р_о – давление до регулируемого органа, МПа.

 

Расчет избыточного давления измеряемой среды и давления среды на шток:

 

Р_и = 0,4 – 0,1= 0,3 МПа

 

= 23,55 Н

 

Определяется сила трения между штоком и направляющей втулкой:

 

, (2,34)

 

где µ_т – коэффициент трения для материала сталь-чугун

µ_т= 0,07÷0,15

а₁ – зазор между втулкой и штоком, м;

l – длина втулки, м;

N_ш – нагрузка на шток, Н.

 

Н

 

Определяется перестановочное усилие необходимое для перемещения регулирующего органа по формуле:

 

, (2.35)

= 1,2 · (9,17 + 61,42 + 23,55 + 0,2355) = 113,2506 Н

 

Определяется крутящий момент на валу исполнительного механизма:

 

М = N_n· l, (2.36)

 

где М – крутящий момент на валу исполнительного механизма, Н·м;

N_n– перестановочное усилие, необходимое для перемещения регулирующего органа,Н;

l – длина выходного рычага, 0,23 м.

 

Расчет крутящего момента на валу исполнительного механизма по данным курсового проекта:

 

М = 113,2506 · 0,23 = 26,05Н·м

 

Исполнительный механизм выбирается по расчетному крутящему моменту на валу. Принимается электрически исполнительный механизм однооборотного типа МЭО – 40/63 – 0,63 – 82.

 

Таблица 2.4 Технические характеристики исполнительного механизма

 

Модификация	Номинальный крутящий момент на выходном валу, Н*м	Номинальное время полного хода выходного вала, с	Номинальный полный ход выходного вала, об.	Напряжение питания при частоте 50 ГЦ, В	Потребляемая мощность, В* А
МЭО – 40/63 – 0,63 – 82			0,63