2.2 Построение развертки индикаторной диаграммы

В связи с тем, что уравнения кинематики представлены функцией угла , град., поворота коленчатого вала, то индикаторную диаграмму развертывают по нему, используя метод Брикса. Развертка диаграммы выполняется графически.

Этот метод заключается в том, что при повороте коленчатого вала на угол проекция конуса радиуса ОА на горизонтальную ось отмечает путь, пройденный поршнем, но это будет справедливо лишь при бесконечно большой длины шатуна. Но так как его длина ограничена, то действительные изменения будут иными.

Для этого под индикаторной диаграммой проводим полуокружность радиусом R = S/2.

R = 0,049 м.

Центр окружности – точка О, проводим полуокружность любого радиуса и разбиваем её делениями на каждые15^о.

Для учета влияния конечной длины шатуна на линию АВ помещают точку О^! Смещенную в сторону коленчатого вала на величину ОО^!

ОО^! = R²/2 L _ш, (35)

где L _ш - длина шатуна, м;

R – радиус кривошипа, м.

L _ш = R/ ; = 0,2 .

ОО^! = 0,0049 м.

Далее проводим лучи из точки О¹ через разбиения полуокружности проводим лучи, проецируя точки разбиения на индикаторную диаграмму и определяем точки пересечения.

Индикаторную диаграмму строим согласно полученным точкам в системе координат (Р_уFn) - , учитывая правило знаков.

2.3 Расчет и построение сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс

В механизме движения компрессора возникают две силы инерции:

I₁ = -m_зr . Н; (36)

I₂ = -m_зr . Н, (37)

где m_з – масса возвратно-поступательно движущихся деталей,кг;

= R/l_ш – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

= 0,2.

– угловая скорость вращения коленчатого вала,рад/с;

= 2 n = 2*3,14*24 =150,72 рад/с;

- угол поворота коленчатого вала, град.;

R – радиус кривошипа, м;

R = 0,049 м;

m_з = А D ,

где А – коэффициент массы, зависящий от диаметра цилиндра.

- отношение хода поршня к диаметру цилиндра;

= 0,7 ; А = 2038 ;

m_з = 10,41 кг.

Значение сил инерции первого порядка расчитываем через каждые 30^о, а второго порядка через каждые 15^о. Результаты сводим в таблицу 2.

I₁ = - 10,41*0,049*150*150* = -11477 ;

I₂ = -10,41*0,49*150*150*0,245 * = -2812 .

Полученные значения сил инерции строим в масштабе на диаграмме.

2.4 Расчет и построение силы трения возвратно-поступательно движущихся масс

В современных компрессорах 60…70% мощности [2] расходуется на преодоление сил трения при возвратно-поступательном движении деталей и узлов компрессора R_s, Вт. В основном это трение поршневых колец о стенки цилиндра. Они сравнительно малы по отношению к поршневым силам. При расчетах их принимают как средние и постоянные для данного типа машин. Равнодействующая этих сил на протяжении хода поршня направлена по оси цилиндра в сторону противоположную движению и меняет свой знак в мертвых точках. При ходе поршня от верхней мертвой точки к нижней они отрицательны и наоборот.

R_тр = (0,6 – 0,7 )N_тр/с_мz , (38)

где N_тр – мощность, затрачиваемая на трение движущихся частей компрессора, Вт;

с_м – средняя скорость поршня, м/с;

z – число цилиндров компрессора.

N_тр = N_э - N_i = 9,17 – 8,26 = 0,91 кВт = 910 Вт;

с_м = 4Sn = 4*0,098*24 = 9,4 м/с; z = 4.

R_тр = 0,65*910/9,4*4 = 15,7 Н Н.

Откладываем значение силы R_тр в принятом масштабе на диаграмме свободных усилий.