3357

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала соединенный с ним шатун сообщает поршню возвратные движения. В рабочем цилиндре при этом возникает разряжение из-за увеличения объема, заключенного между днищем поршня и крышкой цилиндра, и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан, открывает его и поступает в цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление возрастет, открывается нагнетательный клапан и воздух поступает в трубопровод.

Взависимости от организации процесса сжатия в цилиндре поршневые компрессоры подразделяются на компрессоры простого и двойного действия, а также на компрессоры прямоточные

инепрямоточные (Рис. 13.1).

Вкомпрессоре простого действия (Рис. 13.1, а, в) цилиндр имеет только одну полость сжатия; подпоршневое пространство обычно соединяется с картером машины и находится под давлением всасывания.

Вкомпрессоре двойного действия (Рис. 13.1, б) обе полости (над и под поршнем) – рабочие. При движении поршня, например, вверх в полости над поршнем происходит сжатие, а в полости под поршнем — всасывание, и наоборот. Такая конструкция позволяет более полно использовать объем цилиндра и увеличить производительность на единицу объема, однако машина при этом усложняется. Поэтому компрессоры двойного действия применяются в машинах большой производительности.

Внепрямоточных компрессорах направления движения рабочего тела в цилиндре при всасывании и нагнетании противоположны.

Впрямоточных компрессорах всасывающий клапан расположен на поршне, а рабочее тело при всасывании и нагнетании движется в одном направлении.

Существенное преимущество непрямоточных многоцилиндровых машин состоит в возможности регулирования про-

169

изводительности путем принудительного открытия всасывающего клапана одного или нескольких цилиндров.

в)

Рис. 13.1

Недостаток непрямоточных машин состоит в значительном подогреве всасываемого рабочего тела вследствие теплового контакта полостей всасывания и нагнетания в крышке цилиндров.

Преимущество прямоточных машин в более свободном размещении клапанов, позволяющем увеличить проходное сечение и уменьшить гидравлическое сопротивление.

По конструктивным признакам различают крейцкопфные и бескрейцкопфные компрессоры. У крейцкопфных компрессоров

170

поршень 1 жестко связан со штоком, который соединен с ползу- ном-крейцкопфом 2 (Рис. 13.2).

Рис. 13.2

В крейцкопфе имеется палец, с помощью которого он соединяется с шатуном 3 (Рис. 13.2). Крейцкопфные компрессоры обычно выполняют двойного действия, а шток уплотняют с помощью сальника специальной конструкции. Важным достоинством крейцкопфных компрессоров является возможность создания машин, работающих без смазывания цилиндров. При этом сам крейцкопф и весь механизм движения работают с принудительным смазыванием.

У бескрейцкопфных, или тронковых, компрессоров поршни соединены с шатунами непосредственно с помощью поршневых пальцев (Рис. 13.3).

Роль крейцкопфа играет в этом случае сам поршень, передающий через боковую поверхность нормальное усилие на стенку гильзы цилиндра.

171

Рис. 13.3

13.2. Конструктивные схемы поршневых детандеров

Детандер – машина для охлаждения газа путем его расширения с отдачей внешней работы. Детандер относится к классу расширительных машин, но применяется главным образом не с целью совершения внешней работы, а для получения холода. Расширение газа в детандере – наиболее эффективный способ его охлаждения. Детандер используется в установках для сжижения газов и разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения.

Наиболее распространены поршневые детандеры (Рис.

13.4).

Поршневые детандеры – машины объемного периодического действия, в которых потенциальная энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу при расширении отдельных порций газа, перемещающих поршень. Торможение поршневых детандеров осуществляется электрогенератором и реже ком-

172

прессором. Применяются в основном в установках с холодильными циклами высокого (150–200 кГс/см2) и среднего (20– 80 кГс/см2) давлений на входе в машину.

3

Наиболее широко применяются поршневые детандеры с кривошипно-шатунным механизмом (Рис. 13.5), причем преобладают крейцкопфные машины.

Большинство поршневых детандеров имеет вертикальное одноцилиндровое исполнение с расположением цилиндра в верхней (Рис. 13.5, а) или нижней (Рис. 13.5, б) части машины. Поршень детандера обычно соединяется с крейцкопфом посредством самоустанавливающегося сочленения, обеспечивающего равномерность работы поршневого уплотнения и компенсацию погрешностей при установке цилиндра на раме машины. Вертикальные детандеры имеют несколько меньший и более равномерный по окружности износ цилиндров и поршней. Вертикальные машины занимают меньшую площадь, силы инерции возвратно движущихся масс действуют на фундамент вертикально и последний может быть выполнен более легким.

173

1

2

3

в)

3 2 1

г)

Рис. 13.5

174

Горизонтальные детандеры, по сравнению с вертикальными, более удобны для обслуживания (Рис. 13.5, в). Горизонтальные детандеры выполняются главным образом большой производительности. Горизонтальные детандеры выпускаются также с оппозитным расположением цилиндров (Рис. 13.5, г). Эти машины характеризуются взаимным уравновешиванием сил инерции первого и второго порядков.

13.3. Мембранные компрессоры

Компрессоры мембранные предназначены для сжатия различных сухих газов без загрязнения их маслом и продуктами износа трущихся частей. Могут использоваться во всех производствах и научных исследованиях, где к чистоте перекачиваемого газа и герметичности компрессора предъявляются жесткие требования. Мембранные компрессоры могут быть выполнены с полностью герметичным рабочим пространством, отделенным как от приводного механизма и смазки, так и от окружающей среды. Их применение целесообразно при малых расходах рабочего тела.

Вмембранном компрессоре объем рабочего тела меняется вследствие перемещения в полости сжатия гибкой мембраны, зажатой по периметру между профилированными дисками и приводимой в движение с помощью гидропривода или непосредственно от кривошипно-шатунного механизма.

Особенности процесса сжатия в мембранном компрессоре по сравнению с поршневым определяются большей относительной поверхностью охлаждения полости сжатия. Тепло от рабочего тела отводится через мембраны, что приближает процесс сжатия к изотермическому и позволяет увеличить отношение давлений в одной ступени до 10–15.

Вмембранном компрессоре полость сжатия герметично отделена от внешней среды и от смазки, что позволяет применять эти машины для сжатия таких газов, как кислород, фтор, хлор, а также в случае жестких требований по чистоте сжимаемого газа.

175

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики: В 2 т. М.: Наука, 1985.

2.Аркуша А.И. Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов. М.: Высшая школа,

2002. – 352 с.

3.Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995.

4.Поскребко М.Д. и др. Сопротивление материалов: Лаб. при.: Учебн. пособие. Мн.: Амалфея, 2001.

5.Сапунов В.Т. Классический курс сопротивления материалов в решениях задач: Учебное пособие. М.: Эдиториал УРСС, 2002.

6.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.:

Наука, 1988. – 640 с.

7.Левитская О.Н., Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1985. – 279 с.

8.Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин. М., «Высшая школа», 1977.

9.Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов.

– 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. – 472 с.

10.Чернин И.М., Кузьмин А. В., Ицкович Г. М. Расчеты деталей машин. Мн: Высш. школа, , 1978. – 472 с.

11.Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие. Мн.: УП «Технопринт», 2001. – 290 с.

12.Колпаков А.П., Карнаухов И.Е. Проектирование и расчѐт механических передач. М.: Колос, 2000. – 328 с.

13.Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 2002. – 408 с.

14.Добровольский В.А. и др. Детали машин – М: Машиностроение, 1972.

15.Гузенков П.Г. Детали машин – М: Высшая школа, 1975.

176

16.Дмитриев В.А. Детали машин – Л: Судостроение, 1970.

17.Николаев Г.А. и др. Расчѐт, проектирование и изготовление сварных конструкций. – М: Машиностроение, 1981.

18.Мягков В.Д. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. – Л: Машиностроение, 1978.

19.Ицкович П.М. и др. Сборник задач и примеров расчѐта по курсу деталей машин. – М: Машиностроение, 1975.

20.Гузенков П.Г. Краткий справочник к расчѐтам деталей машин – М: Высшая школа, 1964.

21.Баниев С.М. Детали машин в примерах и задачах. – Минск: Вышейшая школа, 1979.

22.Романов М.Я. и др. Сборник задач по деталям машин: Учебное пособие для учащихся техникумов – М: Машиностроение, 1984.

177