Исходные данные

Количество цилиндров поршневого компрессора: 6

Кинематические схемы:

Схема 1: схема компрессора «Звезда»

Схема 2: V-образная «3-х коленчатый вал»

Масса поршня 0,9 кг; диаметр поршня 80 мм;

Размеры кривошипно-шатунного механизма:

радиус кривошипа 40 мм; длина шатуна 210 мм; масса шатуна 1,9 кг:

Число оборотов вата 750 об/мин; Степень повышения давления 6,0

1 Расчет одноцилиндровой поршневой машины

1.1 Кинематическая схема шатунно-кривошипного механизма

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из звеньев: 1 - кривошип; 2 - шатун; 3 - ползун. Звенья соединены друг с другом шарнирами О, А и В. Кривошип ОА совершает вращательное движение относительно неподвижной точки О. При этом шатун АВ движется плоскопараллельно, а ползун В - возвратно-поступательно вдоль горизонтальной направляющей.

Рис.1 Кинематическая схема механизма

1.2 Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс

Вычисляем:

массу поршневой группы (масса поршня + масса поршневой головки шатуна): Mпг = Мп+Мпгш = Мп +0,3·Мш = 0,9+0,3 · 0,85 =1,155 кг

угловую скорость вращения кривошипа: ω = π·n/30=3,14·750/30 =78,5 рад/с¹

λ = r/l = 35/180 = 0,1944 Мпг·r·ω² = 1,155·0,035·78,5² =249,12

Р_j^I= Мпг·r·ω²·соs αР_j^II=Мпг·r·ω² ·λ· cos 2α РΣ_i= Р_j^I+ Р_j^II

Таблица 1

Расчет сил инерции в зависимости от угла поворота кривошипа

α	cosα	cos2α	(r/l)cos2α	cosα+(r/l)cos2α	Pjпг	PIjп	PIIjп
0	1,00	1,0	0,190	1,190	4,314	3,623	0,690
30	0,866	0,5	0,095	0,961	3,483	3,138	0,345
60	0,5	-0,5	-0,095	0,405	1,467	1,812	-0,345
90	0	-1,0	-0,190	-0,190	-0,690	0,000	-0,690
120	-0,50	-0,5	-0,095	-0,595	-2,157	-1,812	-0,345
150	-0,866	0,5	0,095	-0,771	-2,793	-3,138	0,345
180	-1,00	1,0	0,190	-0,810	-2,933	-3,623	0,690
210	-0,87	0,5	0,095	-0,771	-2,793	-3,138	0,345
240	-0,5	-0,5	-0,095	-0,595	-2,157	-1,812	-0,345
270	0	-1,0	-0,190	-0,190	-0,690	0,000	-0,690
300	0,5	-0,5	-0,095	0,405	1,467	1,812	-0,345
330	0,866	0,5	0,095	0,961	3,483	3,138	0,345
360	1,00	1,0	0,190	1,190	4,314	3,623	0,690

Рис.2 Диаграмма изменения сил и

нерции в зависимости от угла поворота кривошипа

Диаграмма на рис. 1 отражает изменения сил инерции в зависимости от угла поворота кривошипа. Суммарная сила инерции от возвратно-поступательно движущихся масс действует по оси цилиндра, считается положительной, если направлена от оси коленчатого вала, вызывая растяжение шатуна, и отрицательной, если направлена к валу, вызывая сжатие шатуна. Она может быть представлена в виде суммы сил инерции приведенной массы: PΣ=P_j^I + P_j^II, где P_j^I - сила инерции первого порядка, P_j^II - сила инерции второго порядка.

Сила инерции I порядка:

• направлена вдоль оси цилиндра, неизменной в пространстве;

• изменяется от + P_j^I _max до – P_j^I _max (изменяется по значению и по знаку);

• период изменения равен частоте вращения коленчатого вала.

Сила инерции II порядка:

• направлена вдоль оси цилиндра, неизменной в пространстве;

• изменяются от нуля до максимального значения в одну и другую сторону;

• период изменения равен времени полуоборота вала.