1. Исследование сил в одноцилиндровом поршневом компрессоре.

1.1. Исследование сил инерции.

Вычисляем массу поршневой группы:

Mпгр=Мп+0.3Мш=0,9+0,3*1,9=1,07 [кг], где

Мп - масса поршня, Мш - масса шатуна;

Вычисляем угловую скорость вращения кривошипа:

Таблица № 1 Расчет сил инерции в зависимости от угла поворота кривошипа:

α	cosα	cos2α	(r/l)cos2α	cosα+(r/l)cos2α	Pjпгр , Н	PjI , Н	PjII , Н
0	1,000	1,000	0,190	1,190	4,314	3,623	0,690
30	0,866	0,500	0,095	0,961	3,483	3,138	0,345
51	0,629	-0,208	-0,040	0,590	2,137	2,280	-0,143
60	0,500	-0,500	-0,095	0,405	1,467	1,812	-0,345
90	0,000	-1,000	-0,190	-0,190	-0,690	0,000	-0,690
102	-0,208	-0,914	-0,174	-0,382	-1,384	-0,753	-0,631
120	-0,500	-0,500	-0,095	-0,595	-2,157	-1,812	-0,345
150	-0,866	0,500	0,095	-0,771	-2,793	-3,138	0,345
153	-0,891	0,588	0,112	-0,779	-2,823	-3,228	0,406
180	-1,000	1,000	0,190	-0,810	-2,933	-3,623	0,690
204	-0,914	0,669	0,127	-0,786	-2,848	-3,310	0,462
210	-0,866	0,500	0,095	-0,771	-2,793	-3,138	0,345
240	-0,500	-0,500	-0,095	-0,595	-2,157	-1,812	-0,345
255	-0,259	-0,866	-0,165	-0,424	-1,536	-0,938	-0,598
270	0,000	-1,000	-0,190	-0,190	-0,690	0,000	-0,690
300	0,500	-0,500	-0,095	0,405	1,467	1,812	-0,345
306	0,588	-0,309	-0,059	0,529	1,917	2,130	-0,213
330	0,866	0,500	0,095	0,961	3,483	3,138	0,345
357	0,999	0,995	0,189	1,188	4,305	3,618	0,686
360	1,000	1,000	0,190	1,190	4,314	3,623	0,690

Рис. № 1 График изменения сил инерции от угла поворота кривошипа:

График на рис. № 1 отражает изменения сил инерции от угла поворота кривошипа. Суммарная сила инерции действует по оси цилиндра и так же, как сила давления воздуха, 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=P1пор+P2пор, гдеP1пор — сила инерции первого порядка, период изменения которой равен времени одного оборота вала,P2пор— сила инерции второго порядка, период изменения которой равен времени полуоборота вала.

1.2. Исследование сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора.

Таблица № 2 Расчет сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора:

Давление, Па	Сила, Н	Пк=Pi/Pвс	Ti=Tвс*Пкi ,К	Sсжi=Ti*(Si+Sм)/Tвс*Пк	Sрасшi=Sм*Sсжi/Sсж
100000	5024	1	293	84	8
150000	7536	1,5	330	63	6
200000	10048	2	358	51	5
250000	12560	2,5	382	44	4
300000	15072	3	403	39	3,5
350000	17584	3,5	421	35	3,2
400000	20096	4	438	31	2,9
450000	22608	4,5	453	29	2,6
500000	25120	5	467	27	2,5
550000	27632	5,5	480	25	2,3
600000	30144	6	493	24	2,2

Рис. № 2 График изменения сил давления от хода поршня (индикаторная диаграмма):

Используя данные индикаторной диаграммы, графоаналитическим методом строим график изменения сил инерции, трения и давления газа от угла поворота кривошипа.

Рис. №3. Суммарная диаграмма сил инерции, трения и газа.

Далее строим график зависимости тангенциальной силы и крутящего момента на коленчатом валу от угла поворота кривошипа.

Возьмем

Табл. №4. Зависимость тангенциальной силы и крутящего момента от угла поворота кривошипа:

α	PΣ	sin(a+β)/cosβ	Ti , Н	Tср	Тmax/Tср
0	-1,7	0	0,000	1,22	3,8
30	2,3	0,587	1,350
60	0,8	0,947	0,758
90	-1,2	1	-1,200
120	2,5	0,778	1,945
150	-3,1	0,413	-1,280
180	-3,9	0	0,000
210	-3,9	-0,413	1,611
240	-3,6	-0,778	2,801
270	-3,4	-1	3,400
300	-4,9	-0,947	4,640
330	-3,3	-0,587	1,937
360	-2,9	0	0,000

Tmax=4,435

Рсумм–это суммарная сила от сил инерции, газовых сил, сил трения.

Тi –тангенциальная сила

а –угол поворота коленчатого вала; β –угол отклонения шатуна

Рис. №4. Зависимость вращающего момента от угла поворота кривошипа: