Преимущественная область применения

нЭМП и подвижная система исполнительного механизма расположены горизонтально. Запорный орган исполнительного механизма размещен внутри катушки АЭМП

Два АЭМП установлены горизонтально по бокам корпуса исполнительного механизма

Два АЭМП установлены вертикально на корпусе исполнительного механизма

АЭМП установлен вертикально на корпусе исполнительного механизма. Между АЭМП и корпусом размещена втулка с ребрами для уменьшения нагрева деталей привода. Сердечник и запирающий элемент расположены на одной оси

АЭМП установлен вертикально сбоку корпуса исполнительного механизма

<25

<15 <200

Для вязких рабочих сред

Перепад давления рабочей среды до 5,5 МПа

Перепад давления рабочей среды до 10 МПа

Температура рабочей среды 250-500° С

Температура рабочей среды 175-200С

Таблица 12. Способы механической связи сердечника АЭМП с запирающим элементом сполнительного механизма и области их применения

Способ

Преимущественная область применения

Конструкция АЭМП

встроенная

блочная

Непосредственного действия

С промежуточным усилителем

со СЕОЗОД-

ио плавающим основным запирающим элементом

С принудительным подъемом основного запирающего элемента

Условный диаметр прохода, VM

Прочие сведения

Сердечник АЭМП жестко связан с запирающим элементом (рис. 1)

Сердечник АЭМП механически не связан с основным запирающим элементом (рис. 6)

Сердечник АЭМП имеет возможность некоторого перемещения относительно запирающего элемента и жестко связан с ним на остальном участке хода (рис. 16, ж)

Сердечник АЭМП связан с запирающим элементом с помощью упругого элемента, например пружины (рис. 16, 3)

>15 >250

Перепад давления рабочей среды 0,01 МПа и более

То же 0-30 МПа

Для вакуума

принципом действия исполнительного механизма и конструктивным исполнением запорного органа;

способом согласования тяговой и силовой характеристик;

способом сигнализации положения запирающего элемента;

специфическими требованиями в части размещения, крепления и монтажа в системе, а также удобства обслуживания.

В табл. 11 перечислены способы совместной компоновки АЭМП с исполнительными механизмами, характерные для прогрессивных отечественных и за)рубежиых конструкций. Типовые способы механической связи сердечника АЭМП с запирающим элементом исполнительного механизма и преимущественные области их применения приведены в табл. 12.

Следует отметить, что полное согласоваиие тяговой и силовой характеристик иа всем ходе сердечника является трудноразрешимой задачей. Практически согласования указанных характеристик добиваются в трех точках хода, соответствующих отрыву запирающего элемента от седла, разгрузке запирающего элемента от сил одиосторои-иего давления среды и полному открытию прохода исполнительного механизма.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ ОСНОВЫ РАСЧЕТА АЭМП

7. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТНОГО И ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТОВ

Расчет АЭМП несмотря иа относительную простоту конструкции представляет собой весьма сложную задачу. Особую сложность представляет расчет встроенных АЭМП переменного тока с металлической разделительной трубкой и массивным магнитопроводом. Применение известных методов расчета электромагнитов [2, 6, 10, 12, 20] в этом случае ие Обеспечивает достаточной точности.

Силовой расчет производится иа этапе проектирования и корректируется по результатам совместной отработки опытных образцов привода и исполнительного механизма. На этом этапе выполняются расчет силовой (механической) характеристики исполнительного механизма и расчеты деталей и узлов АЭМП иа прочность и жесткость. Расчет силовой характеристики выполняется, исходя из конкретных условий работы системы привод - исполнительный механизм арматуры. Харжтериые условия работы АЭМП и основные расчетные формулы приведены в § 3 и настоящей главе.

На этапе проектирования выполняются также расчеты герметизирующей разделительной трубки, возвратной пружины, присоединительного фланца, основных крепежных болтов (шпилек), каркаса катушки. При

наличии в конструкции АЭМП встроенного ручного дублера пронзво-дится расчет крутящего момента или перестановочного усилия при работе дублером, силовой расчет в зависимости от конструктивного исполнения основных деталей (шпинделя, пружины и т. п.). Силовой расчет остальных деталей и узлов АЭМП, как правило, ие производится. Толщина стеики кожуха (оболочки), который в большинстве конструктивных исполнений АЭМП выполняет одновременно функцию магнитопровода и имеет форму стакана, выбирается из условий: отсутствия насыщения в поперечном его сечении; достаточной механической прочности с учетом случайных нагрузок при транспортировании, монтаже и эксплуатации; обеспечения требуемой степени защиты; технологии изготовления кожуха (штампование, точение, литье).

Расчет АЭМП подразделяется иа проектный (предварительный) и поверочный. При проектном расчете определяютси геометрические размеры магнитопровода и обмоточные данные катушки, обеспечивающие параметры проектаруемого АЭМП, близкие к оптимальным. При поверочном расчете проверяется соответствие параметров спроектированного АЭМП предъявленным к нему требованиям с учетом конструктивных, технологических, технико-экономических факторов и действующей нормативно-технической документации. При несоответствии параметров спроектированного АЭМП заданным требованиям проводится (<оррект1ировка геометрических размеров магнитопровода и обмоточных данных, после чего поверочный расчет повторяется.

Расчет АЭМП состоит из следующих этапов:

определения исходных даииых для проектирования;

расчета силовой характеристики исполнительного механизма; выбора рационального типа магнитной системы, индукции в рабочем зазоре, конструкции выходного силового элемента и узла свизи с запирающим элементом, обеспечивающих рациональное согласоваиие тяговой и силовой характеристик;

расчета магнитной системы, разделительной трубки, каркаса катушки и обмоточных даииых;

разработки эскиза АЭМП по результатам проектного расчета с учетом условий эксплуатации, технологии производства, стыковки с исполнительным механизмом и результатов силового расчета элементов конструкции;

поверочного расчета тягового усилия и превышения температуры обмотки, а также корректировки, в случае необходимости, геометрических размеров магнитопровода и обмоточных даииых;

расчета присоединительных фланцев и основных крепежных деталей.

Определение исходных даииых производится иа основании технических требований на проектирование, анализа кинематической схемы, силовой характеристики, режимов работы и параметров рабочей среды исполнительного механизма, а также условий эксплуатации, транспортирования, хранения и стоимости разрабатываемого изделия. При этом

должны быть учтены технико-экономические показатели и конструктивные решения АЭМП аналогичного назначения, ранее разработанных и освоенных отечественной промышленностью и ведущими зарубежными фирмами.

Для оценки типа, соотношений геометрических размеров АЭМП и магнитной индукции в рабочем зазоре используются также значения конструктивного фактора/Сф = KF, /e, определенные на основании исследований ряда электромагнитов при конкретных условиях их работы [2, 12, 20]. Указанные соотношения соответствуют максимуму показателя, характериаующего добротность конструкции и определяемого как отношение массы электромагнита к условной полезной работе Лу, наибольшей по ходу сердечиика. Последняя определяется как произведение усилия, соответствующего определенному положению сердечника, иа его возможный ход:

где 6i - начальный рабочий зазор; 62 - конечный рабочий зазор.

Выбор рационального типа магнитной системы и конфигурации рабочего зазора АЭМП, а также коиструкции узла механической связи сердечника с запирающим элементом исполнительного механизма осуществляется на основании положений, изложенных в § 6 н в та1бл. 13. С помощью табл. 13 по конструктивному фактору Кф, известному в начале проектирования, определяется рациональный тип

Таблица 13. Рекомендуемые области применения различных конструкций магнитной системы герметичных АЭМП с массивным магнитопронодом

Конструкция магнитной системы

Конструктивный фактор, К. иО.--/м

Рабочий ход 8о. мм

Вид питающего напряжения

Втягивающийся сердечник, полюс

отсутствует (рис. 13) Втягавающийся сердечник, торцы

сердечника и полюса плоские

(рис. 15, 6)

Втягивающийся сердечник, коническая форма торцов сердечника и поЛюса, аск/ас=0,1-г-0,2 (см. рис. 18) с углом при вершине:

2ii=60°

2а=90°

Втягивающийся сердечник, ненасыщенный ферромагнитный шунт (рис. 15, в)

Внешний притягивающийся сердечник (рис. 11)

<125 (1-3). 10*

(3-4). 10 (8-10)-10 (1-20)-10

>2 10

1,2-10 <0,6а<.

зО.ба,-

;?50

<2

Переменный ток 50 и 60 Гц Постоянный ток, переменный ток 50

и 60 Гц Постоянный ток

То же

Постоянный ток

Форма торца сердечника и полюса

Расчетная формула для ,S

Плоская Коническая

В форме усеченного конуса (рис. 18)

То же с центральным отверстием под пружины (рис. 18)

Плоская с проточкой под короткозамкнутый виток с центральным отверстием (v - толщина разделительной трубки)

+ n9/tg а

лас/sin а п(ас -ac,к)/siпa-f l 1

c.K-, + iLi±i!

с.к tgd

7t(a<; -ас. K)/sina-f п9

/ 1

fl!c, к tg а /

при ас,и>б/2

п(а -а с, ) -f 1,16асв

Ос -f V -f 8

a, + S при ас,п<б/2

л (ао-а с ,п)-fl, 16ас S (ac4-v-4--б)/(ас+б)+яа., (1-ас. /б)

магнитной системы, обеспечивающий при прочих равных условиях наибольшее значение условной работы. На стыках значений Кф возможно применение обоих типов магнитных систем.

В некоторых случаях основой выбора типа магнитной системы является необходимость получения той или иной формы тяговой характеристики. Все многообразие форм тяговых характеристик АЭМП можно разделить иа четыре типа [2, 20]:

знакопеременная характеристика, получаемая, например, прн отсутствии магнитопровода;

гиперболическая характеристика, свойственная магнитной системе с втягивающимся сердечником, имеющим плоский торец или внешний притягивающийся сердечник в виде диска;

слабо возрастающая характеристика, свойственная магнитным системам с конической или усеченно-конической формой торца втягивающегося сердечиика;

характеристика, пологая на большей части хода, которой обладают магнитные системы без полюса или с ферромагнитным шунтом.