РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДНАЯ    РД 302-07- 277 -89

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ДДИТЕЛЬНОСТИ СРАБАТЫВАНИЯ ПНЕВМОПРИВОДОВ

Dama 0#е<2е#*/я / 03. 9 On Настоящий руководящий документ устанавливает методику расчета длительности срабатывания поршневых, мембранных и сильфонных пневмоприводов с постоянной нагрузкой и нагрузкой, зависящей от положения и скорости перемещения поршня. Настоящая методика может быть использована также для расчета времени наполнения и опорожнения емкости постоянного объема.

С.2 РД 302-07- 277 -89

I. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

I.I. Перечень основных обозначений указан в таблЛ

Таблица I

Обозначение	Идентификатор	Определение
I	2	3
t , с	т	Время
X , м	X	Ход поршня
, м	хмдх	Максимальный ход поршня
М		Координата, определяющая начальное положение поршня
X » М	хл?	Координата, определяющая конечное положение поршня (в тексте программ даны сокращенные определения параметров 2&,xfS)
dje , — , м/с dt	V	Скорость поршня
Рм . МПа	PM	Давление в магистрали (перед распределителем)
Pcf . МПа	рр	Давление на выходе распределителя
, МПа	Pi	Давление в I-й (левой) полости пневмопривода
Ps , МПа	Р2	Давление во 2-ой (правой) полости пневмопривода

TYPE И«

ACCEPT *.РН TYPE t16 ACCEPT *.PA TYPE 118 ACCEPT *.FEt •

TY®E 120 ACCEPT *.FE2 TYPE 122 ACCEPT *.MS TYPE 124 ACCEPT *.D1 TYPE 125 ACCEPT *.02 TYPE 12b ACCEPT *.03 TYPE 128 ACCEPT *. XMAX TYPE 130 ACCEPT *.X01 TYPE 132 ACCEPT *.X02 TYPE 134 ACCEPT *.TRP

C ***

WOO*.FALSE.

FP1 =3.1415*0.25M01**2-D3**2>

FP2 *3.1415*8.25*(01**2-02**21

Kt «2./КА

K2 MKA+l.J/KA

КЗ *(KA-1.)/КА

*K =SQRT (2. *KA / (KA-1.))

ITK »(2./O'A + t. ) )«*<KA/(KA-1.))

FIK =$GRT(BTK**K1-BTK**K21

TYPE 136.FPi.5TK.Kl.K3.FP2.FIK.K2.KK

IF (.NOT.DUBL) 60 TO 7

PA*(PA+0.1)*1.E6 TMP*TMP+273.

C •«*

10 IF (.NOT.DUBL) 60 TO 20 00 15 1*1.6 15 PRINT 180 TYPE 104 ACCEPT 200.REPLY 20 CONTINUE C ************** НАЧАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ •** TYPE 140 TYPE 142 ACCEPT *.X *vp£ M4 ACCEPT *.V TYPE 146 ACCEPT *.P1 TYPE 148 ACCEPT *.P2

С. 12 РД 302-07- 277 -69

TYPE 15*

ACCEPT *.ВТ TYPE 152 ACCEPT *.NS»

IF (NSD.LE.0) NSD= I IF (.NOT.DUBL) 60 TO 2S TYPE 154 ACCEPT * .NSP IF INSP.LE.6) NSP=i PRINT 14B PRINT 142.X PRINT 144.V PRINT I46.PI PRINT 148. P2 PRINT 150.ST DO 22 1*1.6 22 PRINT 180 TYPE 104 ACCEPT 200.REPLY PRINT 160 PRINT 180 C ************** ДАВЛЕНИЕ В "СИ" *»

25 P!*<Р1+0.1)*1.E6 ^c2* IP2+0.1)<1.E6 ISD=0 ISP*0

iss*e

T *0.

TYPE 160 TYPE 180

eo to 40

C ************** ВЫВОД РЕЗУЛЬТАТОВ ***

30 TYPE 160 TYPE 180 33 IF USD.NE.0) SO TO 35

TYPE 162.T.X.V.PI OUT.P20UT.PPOUT.61.32 ISS*!SS+!

35 IF (.NOT.DUBL) 60 TO 40 IF (ISP.NE.B ) GO TO 40 PRINT 162.T.X.V.PI OUT.P20UT.PPOUT.61.62 c *********»»»#i КАЧАЛО СЧЕТА ***

40 CALL RPSUB (T.X.V.PP)

PS =P1*FP1-P2*FP2-PP IF (V.EO.0.) W=PS-SIGN(TRP.PS)

IF IV.NE.0.) W=PS-SI6N(TRP.V )

W=W/HS

c ************** ПОРШЕНЬ MDXET ПЕРЕМЕШАТЬСЯ ***

IF (ABS(PS).GT.TRP) GO TO 55 DV=W*DT

IF <DV*V.LT.0..AND,ABS(DV).LT.ABS(V)) GO TO 55 C ************** ПОРШЕНЬ В ПОКОЕ ИЗ-ЗА ТРЕНИЯ *** V*0.

W = 0.

с ***

55 ^V(1HX DY (И = V Y (2 > — V DY < 2)=W

IF (Pl.GT.PM) СО TO 65 С ************** 1-Я ПОЛОСТЬ *** ВТЕКАНИЕ *** ВТ=Р1/РМ FI = F IК

IF (ВТ.GT.ВТК) FI=SGRT<BT*»K1-BT**K2) Gl=FEl*KK»PM*FI/SQRT(R*TMP> DY(3)=KA*R»TMP*G1-KA»P1»FP1*V DY(3)=DY(3)/(FP1*(X01+X!)

Y(3)=P 1 GO TO 70

c    1-Я    ПОЛОСТЬ    •**    ВЫТЕКАНИЕ    *»»

65 ВТ-РИ/*!

TMP1=TMP*(P1/PM)**K3 FI =F IK

IF (BT.GT.BTK) FI=SORT <BT**K1-BT**K2> GH-FE1*KK»P1»FI7S0RTIR»TMP1)

DY(3)=-KA*R*TMPl*(-G1)-KA*P2«FP2*V DY(3)= D Y(3)/(FPl*(X01 + X)‘

Y(3)=P I

с ft*

70 If (P2.GT.PA) 60 ТО 73 С ************** 2-Я ПОЛОСТЬ *** ВТЕКАНИЕ ♦**

ВТ=Р2/РА

FI=FIK

IF <ВТ.GT.ВТК» FI = SORT<ВТ**К1-ВТ**К2) G2=F£2*KK*PA*FI/SORT(R*TMP) DY(4)=KA*R*TMP»G2*KA*P2*FP2»V DY(4>=DY(4)/<FP2#<X02+XMAX-X>>

Y(4)=P2 60 TO 80

C ************** 2-Я ПОЛОСТЬ »*» ВЫТЕКАНИЕ **f 75 BT»PA/P2

TMP2=THP*(P2/PH1*»K3 FI=FIK

IF (BT.GT.BTK) FI=SQRT(BT*»K1-BT*«K2> G2=-FE2*KK*P2*FI /SORT (R*TMP2 > DY(4)=-KA*R*TMP2*(-G2)+KA*P2*FP2*V DY(4)=DY<4>/(FP2*(X02+XMAX-XM Y < 4>= P2

C *••**«•»**•«•• ШАГ ИНТЕГРИРОВАНИЯ МЕТОЛОМ ЭЙЛЕРА »**

80    DO 81 1=1.4

81    Y (I» =Y (I)*DY(I)*DT T = T + DT

X =Y (1)

V = Y<2)

P1=YI3)

P2=Y(4)

C •*•

P!OUT=P!*l.E-6-0.1 P20UT=P2*l.E-6-0.1 PPOUT =PP*1.E-3 PS0UT=PS*1.E-3 IF (X.GT.0.) SO TO 85 c ************** ОГРАНИЧЕНИЕ ХОЛА СЛЕВА ***

X =0.

IF (V.LT.0.) V =0.

GO TO 90 85 IF (X.IT.XMAX) GO TO 90 C ************** ОГРАНИЧЕНИЕ ХОЛА СПРАВА **•

X =XMAX

IF (V.6T.0.) V *0.

C ***

90 ISD=ISD+1 1SPMSP + 1

IF USD.GE.NS1» ISD=0 IF (ISP.GE.NSP) ISP=0 IF (ISS.IT.20 > 60 TO 33 ISS=0

TYPE 166 ACCEPT 200.REPLY IF I REPLY.EQ. 'E'> RETURN IF (REPLY.NE. 'N'l GO TO 30 GO TO 10

END

С. 14 РД 302-07-277 -89

SUBROUTINE RPSUB <T.X.V.PP>

LOGICAL VVQD.5UBL COMMON /VO/ VVOD.DUBL 100 FORMAT (/10X. 'ПОЛЕЗНАЯ НАГРУЗКА:'.

>    /10Х.'ПОСТОЯННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ < Н ) :'.Е13.5!

105 FORMAT < 10Х.'КОЭФФИЦИЕНТ ПРИ -Х“    ( Н/М ) :'.Е13.5)

110 FORMAT ( 10Х.'КОЭввИИИЕНТ ПРИ ‘V    < Н*С/Н> :'.£13.5>

IF l.NOT.WOD) GO ТО 10

С *** ввод *****

TYPE 100 ACCEPT *.РР0 TYPE 105 ACCEPT *.PPX TYPE 110 ACCEPT *.PPV IF (.NOT.DUBL) RETURN PRINT 100.РР0 PRINT 105.PPX PRINT 110.PPV RETURN C *** РАСЧЕТ **#

10 PP»PP0*PPX*X+PPV*V RETURN END

РД 302-07- 277-89 С.15

Приложение

РАСЧЕТ ПНЕВМОПРИВОЙA *RP>

V*»8St8S31S39t838S8 * 8813

ИСХОДНЫЕ САННЫЕ:

РД 302-07- 277 -89

62 <КГ/С)

0.00000

0,00000

0.00021

-0.00123

-0.00203

-0.00288

-0.00373

-0.00459

-0.00546

-0.00632

-0.0071?

-0.00806

-0.00894

-0.00932

-0.01071

-0.01160

-0.01250

-0.01341

-0.01433

-0.01526

-0.01621

-0.01717

-0.01814

-0.01914

-0.02016

-0.02120

-0.02227

-0.02337

-0.02451

-0.02570

-0.02693

-0.02823

-0.02*ье

-0.03105

-0.0*262

-3.03432

-0.03620

-0.03831

-0.04076

-0.04372

-0.02986

-0.01243

-0.00904

-0.00957

-0.00954

-0.00954

-0.00954

-0.00954

-0.00954

-0.00954

РД 302-07- 277 -89 С. 17

Приложение 3

₅₄гист пыесмлпРИЗОАА *АР*

S888SS8SSS888afi88891    8888

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

ПОЛЕЗНАЯ НАГРУЗКА:

ПОСТОЯННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ КОЭФФИЦИЕНТ ПРИ "X* КОЭФФИЦИЕНТ ПРИ "V ( Н ) { Н/М ) ( н*с/и> • « : 0.30000Е+03 0.70000Е+04 0.00000Е+00 ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ X 0. 14000Е+01 ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ (11/КГ*К) : 0.23710Е+03 ТЕМПЕРАТУРА В МАГИСТРАЛИ(ГРАД С) 1 0.20000Е+02 ДАВЛЕНИЕ В МАГИСТРАЛИ ( МПА ) 1 0.00000Е+00 ДАВЛЕНИЕ НА ВЫХОДЕ ( МПА ) : 0.00000Е+00 ЭФФ. ПЛОВАЛЬ НА ВХОЛЕ ( М*#2 ) : 0.40000Е-04 Э0«. ПЛОШАЛЬ НА ВЫХОЛЕ ( М«*2 ) » « 0.40000Е-02 МАССА ПРИВОДА { КГ ) • • 0.40000Е+02 ДИАМЕТР ЛОРВНЯ ( М • • 0. 1О000Е+00 ДИАМЕТР ПЕРВОГО ШТОКА ( М > • • 0.50000Е-01 ДИАМЕТР ВТОРОГО ШТОКА { М » • 2.2200СЕ*00 МАКСИМАЛЬНЫЙ ХОД ( Н • « 2. 62:0СЕ^20 ПАРАМЕТР *101* 1 М ) • • 0. 182006+00 параметр *xe2" < М • • 0. 10000Е + 00 СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ С Н • • 0. 10000Е + 03 F1= 0.78537Е-02 ВТК* F2* 0.58903Е-02 F!K« 0.5283 0.2588 К1* К2 = 1.4286 КЗ* 1.7143 КК=

0.2857 2.8458

НАЧАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ:
ХОЛ ПОРШНЯ	( Н	) :	0.60000Е+00
СКОРОСТЬ ПОРШНЯ	м/с	) :	0.00000Е+00
ДАВЛЕНИЕ В 1-й ПОЛОСТИ	( МПА	) :	0.60202Е+02
ДАВЛЕНИЕ ВО 2-Я ПОЛОСТИ	МПА	) :	0.00000Е+00
ШАГ ИНТЕГРИРОВАНИЯ	с	) :	0. 10000Е-04

РД 302-07- 277 -89 С,3 Продолжение таблицы I

X	2	3
м2 V	FEi	Эффективная площадь отверстия распределителя, через которое воздух из магистрали поступает в первую полость
( » м2	FE2	Эффективная площадь отверстия распределителя, через которое воздух из магистрали сбрасывается в атмосферу
dp , м	DP	Диаметр поршня
di , м	Di	Диаметр первого штока
с4 » м	32	Диаметр второго штока
т , кг	MS	Приведенная масса подвижных частей пневмопривода
4 . кН	a	Полезная нагрузка
4г. кН	QT	Сила трения покоя
кН	QO	Постоянная составляющая полезной нагрузки
Ох- «И	их	Коэффициент пропорциональности при х
Qv, кН	av	Коэффициент пропорциональности при V
R , Дж/кг К	R	Газовая постоянная
к	К	Показатель адиабаты

С.6 РД 302-07- 277 -89 У(б)=    при    0,528    -    б*    ^    I;

fC6)= 0,2588, при 0 ^ б' z 0,528;

%/Рм ; 6а fyP# , P'Po+Pjc'X +Ру -V Ъ -    ; £ - ^/-ой/4 ;

2.2. При выводе базовых уравнений приняты следующие допущения:

-    воздух - идеальный газ;

v

-    процессы, протекающие в пневмоприводе,являются квази-статическими;

-    теплообмен с окружающей средой и утечки воздуха не учитываются;

-    параметры воздуха в магистрали постоянны.

3. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

3.1.    Общие сведения

3.1.1.    Методика расчета длительности срабатывания пневмоприводов реализована в программе RP . Программа RP является главной, из иее происходит обращение к подпрограмме RPSUB В программе /?Р производится численное интегрирование базовых уравнений пневмопривода, а также организован ввод исходных и начальных данных и вывод результатов расчета. Подпрограмма RPSUB предназначена для вычисления на каждом шаге интегрирования текущего значения полезней нагрузки. Программы написаны на стандартном алгоритмическом языке Фортран применительно к ДВК-2М и могут быть адаптированы с небольшими изменениями для ЕС ЭВМ. Размеры загрузочных модулей не превышают 30 Кбайт.

РД 302-07- 277 -89 С.7

Работа ведется в диалоговом режиме. Исходные и начальные данные вводятся о экрана дисплея в той последовательности,в какой они запрашиваются ЭВМ. Результаты расчета выводятся в виде таблицы на экран дисплея и АЦПУ.

3.1.2.    Для проведения расчетов по данной методике необходимо знание основ пневмопривода и элементов программирования на алгоритмическом языке Фортран.

3.1.3.    Тексты программ приведены в Приложении I.

3.2. Подготовка исходных данных

!    г

3.2.1.    При подготовке исходных данных необходимо учитывать, что за положительное направление движения поршня принято направление слева направо. Предполагается, что нагрузка, преодолеваемая приводом, может иметь постоянную составляющую, а также составляющие, пропорциональные положению и скорости перемещения поршня. Положительным направлением действия постоянной нагрузки и нагрузки, пропорциональной положению поршня, считается направление по стрелке, указанной на схеме пневмопривода, то есть навстречу движения). При этом коэффициент 0.x положителен. Нагрузка, пропорциональная положению поршня, создается за счет деформации пружин, а также за счет гидродинамического усилия, приложенного к затвору арматуры. Нагрузка, пропорциональная скорости перемещения поршня, создается гидравлическими демпферами и всегда направлена против направления движения поршня. При этом коэффициент Qy всегда больше либо равен нулю.

3.2.2.    При расчете пневмоприводов одностороннего действия усилие пружины учитывается в нагрузке Q. , причем усилие, создаваемое за счет предварительного поджатия пружины, должно быть

С.8 РД 302-07- 277 -89

учтено в постоянной нагрузке Q_q , а жесткость пружины в коэффициенте Qjx.«

3.2.3.    Для расчета по настоящей методике мембранных приводов» которые характеризуются эффективной площадью мембраны» необходимо предварительно вычислить диаметр, соответствующий эффективной площади по формуле:

Ыр    ,

Jt

где F - эффективная площадь мембраны.

Рассчитываются также параметры 0С& и    »    которые    мож

но приближенно определить по формулам:

, л_а£ = Хм р    р

где    -    объемы    мембранных камер слева и справа от

мембраны соответственно.

Дополнительное усилие, возникающее при деформации мембраны, учитывается в нагрузке Q .

3.2.4.    Отмеченные в п.3.2.3 рекомендации также к расчету сильфонных приводов.

3.2.5.    В том случае, когда какой-либо параметр, относящийся к исходным данным, точно не известен, рекомендуется выполнить серию расчетов при различных значениях этого параметра. Это позволит определить степень влияния данного параметра на время срабатывания пневмопривода.

3.2.6. При использовании настоящей методики для расчета времени опорожнения и наполнения емкости постоянного объема, в качестве емкости может рассматриваться первая (левая) полость пневмопривода. Объем этой полости равен V = ОС ^ t ^ dр

РД 302-07- 277 -89 С.9

при d-f- 0 и Л =0.    \

Для того, чтобы обеспечить неподвижность поршня,нагрузку необходимо задать таким образом, чтобы она была заведомо больше усилия, развиваемого приводом при максимальном давлении в рассматриваемой полости. .. .

. Ч. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

4.1.    Результаты расчета выводятся на экран дисплея и АЦПУ в виде таблицы, в которой в зависимости от времени представлены текущие значения хода и скорости поршня, давлений в полостях пневмопривода, нагрузки, а также расходов воздуха втекающего или вытекающего из первой и второй полости. Время срабатывания пневмопривода определяется в момент, когда ход поршня достигает своего максимального значения при движении в положительном направлении или становится равным нулю при движении в отрицательном направлении.

4.2.    Погрешность вычисления по настоящей методике - 5+15#.

5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

5.1.    В Приложении 2 приведены исходные данные и результаты расчета длительности срабатывания пневмопривода двухстороннего действия при постоянной нагрузке. Время срабатывания составляет 0,4 с.

5.2.    В Приложении 3 приведены исходные данные и результаты расчета длительности срабатывания пневмопривода одностороннего действия при обратном ходе, когда движение происходит под воздействием пружины в отрицательном направлении, а воздух из цервой полости вытесняется через распределитель в атмосферу. Время срабатывания составляет 0,48 с.