-
сила, обусловленная давлением на клапан пружины, предварительно сжатой при сборке на величину прогиба,
-
– сила, вызванная давлением нажимного рычага на выступ стержня клапана, Н;
– сила, обусловленная давлением воды на клапан, Н; R – реакция, вызванная давлением клапанного гнезда на клапан, Н.
= −
, (7.19)
где – прогиб пружины, м; – первоначальная длина пружины, м; = 0,05 м; – длина предварительно сжатой пружины, м; = 0,031м;
Уравнение действующих сил запишем [22] в виде
− −
+ = 0, (7.20)
откуда
= + − .
Силу можно определить также, используя выражение для деформации (прогиба) пружины,
= 1 ∙ 64 ∙ 4∙ 3 ; = ∙ ∙∙ 43 , (7.21)
64 ∙
- где – число витков пружины; у поилки АП-1А, = 8; – средний радиус навивки пружины, м; = 0,0085 м; – диаметр проволоки пружины, м; = 0,002 м; – модуль сдвига, для пружинной стали составляет = 83385 МПа.
Сила
= ∙ 2
= 4,4 ∙ 0,05 = 9,6 Н. (7.22)
1 0,023
где qр – сила тяжести горизонтальной части нажимного рычага, Н; = 4,4 Н [22];
l 1 и l 2 – плечи рычага, м; l 1 = 0,023 м; l 2 = 0,05 м [22].
Сила
∙
к 2
= 4 ∙Н ∙ в ∙ , (7.23)
где D к – диаметр тарелки клапана, м; D к = 0,02 м [22];
H – напор воды в автопоилке, Па, составляет 50 кПа. ρ в – плотность воды, кг/м3 , в= 1000 кг/м3.
= 3,14 ∙0,02 ∙5 ∙1000 ∙9,81 = 15,4 Н.
4
Подставляя в (7.21)–(7.23) соответствующие значения, получим
= 82,5 Н; = 9,6 Н; = 15,4 Н.
Сила (S), с которой корова должна нажать на рычаг, чтобы открыть клапан, определяется из уравнения [22]
- = ( + ) , (7.24)
откуда
−
= ( + ) = (82,5 + 9,6) 0,023 −4,4 = 42,0 Н.
0,05
Таким образом, поступление воды в поильную чашу обеспечивается, если животное воздействует на рычаг с силой 42,0 Н.
При беспривязном содержании коров для их поения применяют групповые автопоилки АГК-4А, постоянный уровень воды в них поддерживается клапанно-поплавковым механизмом. Расчетная схема его представлена на рисунке 7.3.
Клапан плотно прилегает к гнезду при поднятом поплавке, если соблюдается условие равновесия,
∙ −
= ( ) ∙( + ), (7.25)
где N – сила, действующая на клапан, обусловлена давлением в водонапорной сети, Н;
l – плечо приложения силы N относительно точки О , м; P – подъемная сила, действующая на поплавок, Н; G – сила тяжести рычага с поплавком, Н;
L – расстояние от центра тяжести рычажно-поплавкового механизма до оси штока клапана, м.
Сила, действующая на клапан,
∙ 2
= ∙ = ∙
, (7.26)
4
где Р – давление в водопроводной сети, Па; d – диаметр клапана, м; F – площадь поперечного сечения клапана, м2 .
Подъемная сила, действующая на поплавок,
P = V · g · ρ в = S · h · g · ρ в, (7.27)
где V – объем поплавка, м3 ; g – ускорение силы тяжести, м/с2 ;
