|
Показатели качества
|
Весовой коэф.
|
Пневматический
|
Пневмогидравлический
|
Электромеханический
|
Электромагнитный
|
|
Герметичность
|
0,1
|
6
|
0,6
|
5
|
0,5
|
6
|
0,6
|
9
|
0,9
|
|
Износоустойчивость
|
0,2
|
6
|
1,2
|
6
|
6
|
1,2
|
7
|
1,4
|
|
Ремонтопригодность
|
0,15
|
6
|
0,9
|
6
|
0,9
|
7
|
1,05
|
7
|
1,05
|
|
Простота конструкции
|
0,1
|
8
|
0,8
|
7
|
0,7
|
5
|
0,5
|
9
|
0,9
|
|
Заданная скорость
срабатывания
|
0,15
|
4
|
0,6
|
4
|
0,6
|
6
|
0,9
|
9
|
1,35
|
|
Точность позиционирования рабочего
элемента
|
0,2
|
6
|
1,2
|
6
|
1,2
|
8
|
1,6
|
9
|
1,8
|
|
Прочность
|
0,1
|
6
|
0,6
|
6
|
0,6
|
7
|
0,7
|
8
|
0,8
|
|
Сумма
|
1,00
|
|
5,9
|
|
5,7
|
|
6,55
|
|
8,2
|
3.2 Выбор тематического варианта и его обоснование
вентиль трубопровод кинематический механизм
1. Герметичность обеспечивается прижимом рабочего элемента привода
к уплотнителю. Прижим уплотнения в пневматических и пневмогидравлических
приводах непостоянен из-за нестабильной подачи рабочей среды (сжатого воздуха,
жидкости).
В других типах приводов прижим постоянен, т.к. осуществляется движением
привода.
.Простота конструкции.
Чем сложнее конструкция, тем меньше надёжность, так как при этом
увеличивается вероятность отказа. Вероятность безотказной работы является одним
из важнейших показателей качества.
3. Долговечность.
Свойство привода сохранять работоспособность в течении срока службы при
условии проведения технического обслуживания и ремонтов.
Электромеханический привод отличается наибольшей работоспособностью,
меньшей работоспособностью обладают электромагнитный, пневматический и
пневмогидравлический. Чем чаще ремонт, тем менее работоспособен привод.
.Износоустойчивость оценивают скоростью рабочего органа привода винта,
чем больше скорость, тем меньше износоустойчивость в трущихся парах.
. Минимальная материалоёмкость и масса конструкции определяется
габаритами. Также наличие стандартизованных и серийных элементов удешевляет
конструкцию.
Из данных приводов (пневматический, пневмогидравлический,
электромеханический, электромагнитный) выбираем наиболее подходящий для
выполнения устройством предъявляемых технических требований. На основе матрицы
оптимальных решений следует выбрать электромагниный привод вследствие:
1. Точности.
2. Простоты конструкции.
. Быстродействия.
. Долговечности.
. Прочности.
. Удобству эксплуатации.
4. Техническое задание
4.1 Наименование
Вентиль специальный.
4.2 Область применения
На трубопроводе системы АЭС с ВВЭР-1000.
.3 Основание для разработки
Курсовая работа по КПУ №6, вариант №1.
.4 Цель и технико-экономическое обоснование разработки
Цель:
разработка золотникового вентиля для установки на трубопроводе системы
АЭС с ВВЭР-1000.
разработанная конструкция является оптимальной с точки зрения
конструктивных соображений: простота, долговечность, износоустойчивость,
габаритов.
.5 Технические требования
1) температура до +3000С
) рабочая среда: раствор борной кислоты до 16 г/л.
) давление = 4 МПа.
) Скорость открытия и закрытия 0.20 м/сек.
) Вентиль присоединяется к трубопроводу сваркой.
) Рабочая среда подается под золотник.
) Вентиль устанавливается на трубопровод в любом положении.
) Вентиль выполнен с сильфонным уплотнителем шпинделя.
) Основные детали выполнены из коррозионно-стойкой стали Х18Н9Т
.6 Этапы разработки
1) Получение задания.
) Анализ технических требований.
) Подбор информационных материалов, сравнение с существующими
аналогами.
) Составление матриц оптимальных решений.
) Кинематический расчет.
) Разработка технических заданий.
) Вычерчивание миллиметровки.
) Проведение расчетов.
) Создание модели в Solid Edge( ОВ, СБ, РЧ).
) Оформление пояснительной записки.
) Защита курсового проекта.
.7 Источники разработки
1) Специальная и общетехническая информация по трубопроводной
арматуре и курсовым проектам.
) Анурьев В.И. "Справочник
конструктора-машиностроителя". Т.1,2. М.: Машиностроение, 1980г.
) Гжиров Р.И. "Краткий справочник конструктора". Л:
Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1984г.
) Милосердин Ю.В. "Расчет и конструирование механизмов
приборов и установок". М.: Машиностроение, 1985г.
) Капралов Ю.А., Кульбах А.А. "Инженерное проектирование
(курсовой проект)". М.: МИФИ, 2003г.
5. Кинематическая схема
6. Проверка механизма на избыточные связи
Кинематические пары:
1. корпус-шток, пара 5-го класса (Р5)
2. золотник-шток, пара 3-го класса (Р3)
. золотник-корпус, пара 3-го класса(Р3)
Для подсчета избыточных связей используем формулу А.П. Малышева:
,(6.1)
где
q- число избыточных связей;
n- число
подвижных звеньев;
W- число
степеней свободы механизма;
- сумма
связей всех кинематических пар;
-
количество кинематических пар i-го класса.
Используя
формулу А.П. Малышева получаем:
|
W=1
|
1
|
|
n=2
|
-12
|
|
P3=2
|
6
|
|
P5=1
|
|
q
|
0
|
Вывод: q=0, избыточные связи отсутствуют.
7. Расчетная часть
Толщина стенки трубы.
; 
= 350 МПа; (7.1)
= 
мм; берём = 4мм
Расчет усилия на штоке.
Определим усилие на штоке
(7.2)
где
- усилие вдоль штока, Н
- сила,
учитывающая трение , Н
- сила,
учитывающая действие среды, Н
(7.3)
Где
Р- удельное усилие
Р=
1100 кг/см= 110 Н/м
тогда
Н
(7.4)
тогда
Н
(7.5)
тогда
Н
Таким
образом получим:
Н
Определим
мощность - N:
(7.6)
тогда
Вт
Диаметр
штока.
;
=350МПа,
(7.7)
тогда
=3.9мм; берём = 4мм,
Определим
ход-h:
, (7.8)
,
тогда
=5мм. (7.9)
Расчёт
электромагнита.
Электромагнит
с внешним притягивающимся сердечником: ПЗ098.00
Известно:
U=220 В
Усилие
тяговое=2,5 Н
Потребляемая
мощность=215 Вт
КПД=40%
Ход
сердечника=8 мм
Диаметр
сердечника 2,2- 1,1мм
Металл
сердечника- Сталь 10895
R=9,6 Ом
Зная
мощность, можем найти ток:
(7.10)
Зная
ток, можно рассчитать число витков:
(7.11)
n= 3726 (
)
Площадь
поперечного сечения электромагнита:
(7.12)
2
Длину
провода определяем по формуле:
(7.13)
, 
, 
Расчет
пружины
Пружина выполнена из коррозионно-стойкой стали марки 30Х13 по ГОСТу
1577-93
Основные свойства стали, необходимые для расчёта:
НВ=255,
=836МПа, 
=735МПа,
%,
=588МПа,
Е=2.1
Мпа, 
,
- из справочника
напряжение
на кручение-
, возникающее в пружине во время работы:
(7.14)
- угол
подъема винтовой линии
(7.15)
Определим
диаметр проволоки пружины-d:
(7.17)
Принимаем
c=7, тогда k=1.2
P-усилие на
шпиндель 
Н,
тогда
d=6мм
-
средний диаметр пружины
=42мм
D-наружный
диаметр пружины
D=
(7.18)
D=48мм
-внутренний диаметр пружины
(7.19)
=36мм
T- шаг навивки
пружины
(7.20)
T=9мм
- высота
пружины
P - прогиб
пружины
(7.21)
(7.22)
Из
данных двух формул можно получить:
(7.23)
n=10- число
витков пружины
(7.24)
-податливость
пружины:
(7.25)
С
- жёсткость пружины:
(7.26)
8.
Описание конструкции
Разработан
вентиль для установки на трубопровод системы АЭС с реакторным блоком типа
ВВЭР-1000. Вентиль используется для полного открытия или перекрытия рабочей
среды с минимальным потоком. Вентиль работает при высоком давлении 4МПа и
повышенной температуре 200-300
.
Герметичность
данного устройства обеспечивается золотником, который прижимается к седлу корпуса
при перекрывании потока среды. Для приведения вентиля в рабочее состояние
используется электромагнитный привод, состоящий из электромагнита и якоря.
Электромагнит прост и надежен в эксплуатации, отличается малыми габаритами и
высоким быстродействием, стабильностью и точностью фиксации штока по сравнению
с другими типами приводов, обеспечивающими штоку поступательное движение.
При
подаче на катушку электромагнита пускового напряжения шпиндель с золотником
поднимается, сжимая пружину, и вентиль открывается. При отключении
электромагнита происходит закрытие вентиля, при этом пружина прижимает золотник
к седлу с усилием, достаточным для обеспечения герметичности.
В качестве материала для корпуса используется сталь марки Х18Н9Т,
обладающая высокой пластичностью, твердостью, хорошо свариваемая, устойчивая к
коррозии и воздействию высоких температур. Шток изготовлен из стали марки
Х18Н9Т.
Список
литературы
. Фролов Е.С. Вакуумная техника .М.:
Машиностроение,1985, 360 с., ил.
. Джонсон В.А. Конструирование вакуумных вводов
движения с механической связью. М.: МИФИ, 1991, 56с.
. Специальная и общетехническая информация по
трубопроводной арматуре и курсовым проектам.
. Анурьев В.И. "Справочник
конструктора-машиностроителя". Т.1,2. М.: Машиностроение, 1980г.
. Гжиров Р.И. "Краткий справочник
конструктора". Л: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1984г.
. Милосердин Ю.В. "Расчет и конструирование
механизмов приборов и установок". М.: Машиностроение, 1985г.
. Капралов Ю.А., Кульбах А.А. "Инженерное
проектирование (курсовой проект)". М.: МИФИ, 2003г.