NAPĘDY I STEROWANIA PNEUMATYCZNE
Przebiegi wartości względnego niedoboru strumienia masy przedstawione na rysunkach 4 i 6, a będące efektem wykorzystania modelu opisanego w PN-83/M-74201 (1983) mogą być zaskoczeniem. Z pewnością rodzą pytanie, jak z powodzeniem stosowano go przez tyle lat, a często nadal stosuje? Odpowiedź na nie jest dość złożona. Ze wzoru (12) wynika, że wzrost wartości współczynnika wymiarowego KV w sposób liniowy wpływa na wartość bezwymiarowego strumienia powietrza przepływającego przez dobrany element pneumatyczny. Gdyby całe zalecane przy doborze trzydziestoprocentowe zwiększenie wartości KV pokryło niedoskonałość modelu z PN-83/M-74201 (rysunki 4 i 6), problem byłby rozwiązany. Niestety, istnieją również inne czynniki, na wpływ których musi wystarczyć tej nadwyżki.
Rys. 6.
Względny niedobór strumienia masy (przykład II): A – element dobrany wg PN-83/M-74201, B – element I dobrany wg PN-EN 60534, C – element II dobrany wg PN-EN 60534.
Wykorzystując zależność (15), dla granicznych wartości b można wskazać dwa elementy pneumatyczne charakteryzujące się: KV ≈ 1,073. KVX i xT = 0,4 oraz KV ≈ 0,958. KVX i xT = 1,0. Fragmenty ich teoretycznych charakterystyk przepływowych (wokół punktu n = 0,8) przedstawiono na rysunku 5 (przebiegi A i C). Przebiegi B i D (Rys. 5) to charakterystyki rzeczywiste dobranych tak jak poprzednio elementów. Na podstawie przebiegów przedstawionych na rysunkach 2 i 5 określono względny niedobór strumienia masy wynikający z dobrania elementów o możliwie najgorszych właściwościach przepływowych (Rys. 6). Dla wartości n = 0,8 z przebiegu A można odczytać wartość 21,1%, z B wartość 15,3%, a z C wartość 18,5%.
5. KOMENTARZ DO WYNIKÓW OBLICZEŃ Przystępując do analizy uzyskanych wyników obliczeń należy pamiętać, że: większość procedur projektowych podczas doboru elementu zaleca zwiększyć wartość współczynnika KV o 25% do 30% ze względu na różne czynniki nieuwzględnione w obliczeniach; normy definiujące współczynnik wymiarowy KV, zarówno PN-83/M-74201 (1983), jak i PN-EN 60534 (2001), nie mówią o wszystkich elementach pneumatycznych, lecz jedynie o zaworach regulacyjnych; norma VID/VDE 2173 (1962), która dopuszcza dziesięcioprocentową różnicę wartości katalogowej i rzeczywistej KV została przyjęta ponad 50 lat temu; - dobór elementu pneumatycznego o nadmiernie dobrych właściwościach przepływowych również należy uznać za niewłaściwy.
Analizując przebiegi na rysunkach 1, 2, 3 i 5 można zauważyć, że zmiana wartości indeksu ekspansji m o wiele intensywniej wpływa na charakterystykę przepływową niż krytyczny stosunek ciśnień b. Założenie, że jego minimalna wartość wynosi m = 0,45 jest główną przyczyną dużych wartości niedoboru strumienia masy. Jeżeli weźmie się pod uwagę, że obie normy definiujące KV dotyczą zaworów, dobór elementu o tak niskiej wartości m jest możliwy, ale nie częsty. Dla przebadanych przez Jungonga i innych (2008) zaworów pneumatycznych średnia wartość indeksu ekspansji wynosiła m = 0,52. W obliczeniach, których wyniki przedstawiono na rysunkach 2, 3 i 5 założono, że dobrany element pneumatyczny ma o 10% niższe od wartości katalogowej. Założenie to oparto na informacjach zawartych w ponadpięćdziesięcioletniej normie VID/VDE 2173 (1962). Biorąc pod uwagę ciągły postęp techniczny możliwym wydaje się znaczne zmniejszenie tej różnicy. Przełoży się to wprost na zmniejszenie niedoboru strumienia masy (Rys. 4 i 5). Na podstawie dotychczasowej analizy uzasadnionym wydaje się stwierdzenie, że w zdecydowanej większości przypadków zastosowanie modelu opisanego w normie PN 83/M-74201 nie grozi dobraniem elementu o niedostatecznych właściwościach przepływowych. Czy zatem warto stosować doskonalszy model opisany w PN-EN 60534? Na pewno jego zastosowanie w bardziej (Rys. 4) lub mniej (Rys. 6) istotny sposób zmniejsza (w porównaniu do poprzedniego modelu) niebezpieczeństwo dobrania elementu pneumatycznego o niedostatecznych właściwościach przepływowych. Maleje również możliwość dobrania elementu o nadmiernie dobrych właściwościach przepływowych (przebiegi A, E i D, Rys. 1).
PNEUMATYKA | 2 (87) 2013 | magazyn.pneumatyka.com
51