Задание № 6 проектирование и исследование механизмов двс компрессорной установки
ДВС - компрессорная установка, предназначенная для перекачки газов, - представляет У-образную поршневую машину, у которой слева расположен цилиндр двигателя внутреннего сгорания, а справа - цилиндр компрессора. Кривошипно-ползунный механизм (рис. 6а) 1-2-3 и 1-4-5 обоих цилиндров одинаков, а диаметры поршней - разные. Угол развала осей цилиндров равен 90°.
Рабочие
процессы в цилиндрах, протекавшие при
различных значениях максимального
давления
соответствуют одному обороту коленчатого
вала. Для поддержания требующейся
равномерности движения с заданным
установлен
на коленчатом валу 1 маховик 10 (рис. 6а).
При
движении поршня 3 двигателя вниз
происходит расширение продуктов
сгорания и давление в цилиндре снижается
от
до
РДi;
при движении вверх - всасывание и сжатие.
При этом поршень 5 компрессора идет
вначале вниз, всасывая газ (участок
12-3 траектории т.А), а затем, сжимая его
до Р
и нагнетая в резервуар (участок 3-6-9).
Для поддержания установившегося режима
движения должно выдерживаться равенство
работ в левом и правом цилиндре (Ад=Ак),
которое обеспечивается за счет выбора
соответствующей величины
Р
Характер изменения давления в цилиндрах по ходу поршней 3 и 5 представлен индикаторными диаграммами ДВС и компрессора (рис. 6а), данные для построения которых приведены в табл. 6-2.
Перемещение клапанов ДВС осуществляется кулачковым механизмом 8-9, расположенным на корпусе цилиндра и приводимым в движение зубчатой передачей 6-7-6 от коленчатого вала 1. Закон изменения ускорения толкателя показан на рис. 6б.
Для привода счетчика расхода используется планетарный механизм 11-12-14-14-Н (рис. 6в), центральное колесо которого соединено с валом 1, а водило Н со счетчиком расхода.
Исходные данные Таблица 6-1
|
№ |
Параметр |
Обозначение |
Единица измерения |
Числовые значения для вариантов | |||||||||||||
|
А |
Б |
В |
Г |
Д | |||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |||||||||
|
1 |
Средняя скорость поршня компрессора |
Vср |
м/с |
6,0 |
5,2 |
5,95 |
6,4 |
6,0 | |||||||||
|
2 |
Частота вращения коленчатого вала |
n1 |
c-1 |
12,5 |
13,0 |
13,5 |
16,0 |
15,0 | |||||||||
|
3 |
Относительное положение центра масс шатуна 2 (ДВС) |
|
- |
0,30 |
0,32 |
0,34 |
0,36 |
0,38 | |||||||||
|
4 |
Относительное положение центра масс шатуна 4 (компрессор) |
|
- |
0,40 |
0,42 |
0,43 |
0,44 |
0,45 | |||||||||
|
5 |
Отношение длины шатуна 2 и 4 к длине кливошипа 1 |
|
- |
4,08 |
4,5 |
4,4 |
4,5 |
4,6 | |||||||||
|
6 |
Диаметр цилиндра ДВС |
d3 |
м |
0.125 |
0.115 |
0.12 |
0.12 |
0.125 | |||||||||
|
7 |
Диаметр цилиндра компрессора |
d5 |
м |
0,23 |
0,22 |
0,24 |
0,26 |
0,25 | |||||||||
|
8 |
Максимальное давление в цилиндре компрессора |
р |
МПа |
1,18 |
1,22 |
1,2 |
0,98 |
1,10 | |||||||||
|
9 |
Масса шатуна 2 и 4 |
т2 =m4 |
Кг |
12 |
11 |
13 |
14 |
13 | |||||||||
|
10 |
Масса поршня 3 Масса поршня 5 |
т3 m5 |
Кг кг |
10,0 15,0 |
11,0 14,0 |
11,5 16,0 |
12,0 17,0 |
11,8 18,0 | |||||||||
|
11 |
Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через центр масс |
JS2 = JS4 |
Кг.м2 |
0,32 |
0,33 |
0,34 |
0,35 |
0,36 | |||||||||
|
12 |
Момент инерции коленчатого вала |
J s1 |
Кг.м2 |
0,10 |
0,11 |
0,09 |
0,08 |
0,10 | |||||||||
|
13 |
Механический КПД двигателя компрессора |
|
- |
0,770 0,84 |
0,785 0,83 |
0,795 0,87 |
0,78 0,85 |
0,800 0,92 | |||||||||
|
14 |
Коэффициент неравномерности вращения вала 1 |
|
- |
1/100 |
1/95 |
1/110 |
1/90 |
1/80 | |||||||||
|
15 |
Момент инерции вращающихся звеньев, приведенный к звену 1 (без маховика) |
J |
Кг.м2 |
1,25 |
1,26 |
1,28 |
1,3 |
1,2 | |||||||||
|
16 |
Угловая координата для силового расчета |
|
град |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 | |||||||||
|
17 |
Угол рабочего профиля кулачка |
|
град |
188 |
158 |
126 |
158 |
188 | |||||||||
|
18 |
Ход толкателя клапана |
hд |
м |
0,010 |
0,008 |
0,006 |
0,009 |
0,010 | |||||||||
|
19 |
Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме |
|
град |
30 |
36 |
38 |
28 |
30 | |||||||||
|
20 |
Внеосность толкателя кулачкового механизма |
e |
м |
0 |
0,005 |
0,006 |
0,004 |
0,006 | |||||||||
|
21 |
Отношение ускорений толкателя |
а1 / а2 |
- |
2,0 |
1,5 |
1,8 |
1,6 |
1,7 |
| ||||||||
|
22 |
Число зубьев колес 6 и 7 |
Z6 Z7 |
- |
10 20 |
11 22 |
12 24 |
13 26 |
9 18 |
| ||||||||
|
23 |
Угол наклона линии зуба для колес 6 и 7 |
|
град |
16 |
20 |
18 |
22 |
25 |
| ||||||||
|
24 |
Модуль зубчатых колес 6 и 7 |
т |
м |
0,004 |
0,006 |
0,004 |
0,005 |
0,005 |
| ||||||||
|
25 |
Число сателлитов планетарного редуктора |
к |
- |
3 |
3 |
3 |
3 |
4 |
| ||||||||
|
26 |
Передаточное отношение планетарного редуктора |
U11-н |
- |
28 |
32 |
24 |
27 |
35 |
| ||||||||
Таблица 6-2
Давление в цилиндрах двигателя и компрессора в долях максимального давления
в зависимости от положения поршней
|
Относительное перемещение поршня (в долях хода Н)
|
Sc/Нс, SВ/НВ |
0 |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 | |
|
Давление газа в цилиндре ДВС (в
долях
при движении поршня |
Вниз |
|
0,863 |
1,0 |
0,863 |
0,602 |
0,340 |
0,238 |
0,170 |
0,130 |
0,10 |
0,082 |
0,068 |
0,034 |
0 |
|
Вверх |
0,863 |
0,5 |
0,318 |
0,204 |
0,114 |
0,073 |
0,045 |
0,025 |
0,014 |
0,005 |
0,001 |
0 |
0 | ||
|
Давление в цилиндре компрессора (в долях Рк ) при движении поршня |
Вниз |
|
1,0 |
- |
- |
0,30 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
|
Вверх |
1,0 |
- |
- |
1,0 |
1,0 |
0,55 |
0,38 |
0,27 |
0,18 |
0,12 |
0,08 |
0,04 |
-0,1 | ||
)
Рис. 6