2.1 Построение индикаторной диаграммы

Теоретическая индикаторная диаграмма строится по первому расчетному режиму (рисунок 4). Первый расчетный режим - это режим предельной разницы давлений, действующей на детали кривошипно-шатунного механизма [1]. Общеприняты два метода построения линий сжатия и обратного расширения: аналитический и графический. Аналитический метод построения линий сжа­тия и обратного расширения основан на использовании уравнений политропы:

P ∙ vⁿ = const и P ∙ v^m = const,

где n, m - показатели политроп сжатия и обратного расширения соответственно.

Графический метод построения по способу Брауэра основан на уравнении политропы и устанавливает связь между координатами определенных точек политропы и разностями координат этих точек

(tg φ + 1)ⁿ = tg ψ + 1.

На оси ординат в принятом масштабе откладываем величины P₀ ∙ F, ΔP₀ ∙ F, P_k ∙ F_п, ΔP_k ∙ F_п. Депрессии на всасывании (ΔP₀ ∙ F_п), нагнетании (ΔP_k ∙ F_п) так же, как давление в процессе всасывания и нагнетания считаем для упрощения неизменяющимися.

Депрессию на всасывании и нагнетании принимаем ΔP₀ = =(0,03 – 0,05) ∙ P₀, ΔP_k = (0,05 – 0,1) ∙ P_k.

Расчет производим по первому расчетному режиму

P_k=1,96Мпа

P_k ∙ F_п =

(P_k- P₀)=1,67МПа; P₀=0,29МПа

P₀ ∙ F_п = 0,29 ∙ 10⁶ ∙ = 2276,5 Н,

ΔP₀ = (0,03–0,05) ∙ P₀ = 0,04 ∙ 0,29 ∙ 78,5*10⁶ = 911 Н,

ΔP_k = (0,05–0,1) ∙ P_k = 0,07 ∙ 1,96 *78,5∙ 10⁶= 1077 Н

Депрессии на всасывании откладываем ниже ординаты P₀ ∙ F_п, а депрессию на нагнетании - выше ординаты, соответствующей давлению конденсации P_k ∙ F_п.

При построении политроп сжатия и обратного расширения проводим вспомогательный луч из начала координат под уг­лом φ =15 ° к оси абсцисс и определяем значения пока­зателей политроп сжатия n_с = 1,1 и обратного расширения n_р = 1,05.

Для построения точек политропы сжатия вспомогательные лучи проводим из начала координат под углом ψ_с к оси ординат, а для политропы расшире­ния - луч, проведенный под углом ψ_р. Угол вспомогательного луча ψ_с нахо­дим из уравнения

Для политропы расширения:

По оси абсцисс в принятом масштабе откладываем величину мертвого пространства S_o = С ∙ S=0,05∙0,086=0,0043м и ход поршня S, в котором С - величина мертвого пространства в долях единицы, полученная в результате этих построений точка "а" соответствует концу всасывания и началу процесса сжатия, а точка "с" - концу нагнетания и началу обратного расширения. Каждая промежу­точная точка политроп сжатия и обратного расширения находится по предыдущей. Порядок построения следующий. Из точки "а" с координатами S + S_o, (P₀ ∙ F_п - ΔP₀ ∙ F_п) опустим перпендикуляр "ае" на ось абсцисс. Из точки "е" под углом 45° к оси абсцисс проведем линию "ef" до пересечения со вспомога­тельным лучом и из точки "f" восстановим перпендикуляр. Затем из точки "а" проведем горизонталь до пересечения с лучом ψ_с в точке h. Из точки h под углом 45° к оси ординат проведем прямую до пересечения с осью ординат в точке "к". Из точки "к" проведем прямую до пересечения в точке 1 с перпен­дикуляром, восстановленным из точки "f". Полученная точка 1 лежит на полит­ропе сжатия. Последовательное повторение приведенного построения позво­ляет получить политропу сжатия. Порядок построения политропы расшире­ния аналогичен. Начало построения производим из точки с координатами S_o, (P_k ∙ F_п + ΔP_k ∙ F_п).

Площадь индикаторной диаграммы характеризует работу, затрачиваемую на совершение одного цикла компрессора, т.е. за один оборот вала. Если площадь индикаторной диаграммы изобразить в виде равновеликого прямо­угольника, то высота этого прямоугольника, поделенная на площадь поршня, дает давление, равное среднему индикаторному давлению.