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=1,47 [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	0,173	1,173	7,059	6,017	1,041
30	0,866	0,500	0,087	0,953	5,732	5,211	0,521
51	0,629	-0,208	-0,036	0,593	3,570	3,787	-0,217
60	0,500	-0,500	-0,087	0,413	2,488	3,009	-0,521
90	0,000	-1,000	-0,173	-0,173	-1,041	0,000	-1,041
102	-0,208	-0,914	-0,158	-0,366	-2,203	-1,251	-0,951
120	-0,500	-0,500	-0,087	-0,587	-3,529	-3,009	-0,521
150	-0,866	0,500	0,087	-0,779	-4,691	-5,211	0,521
153	-0,891	0,588	0,102	-0,789	-4,749	-5,362	0,612
180	-1,000	1,000	0,173	-0,827	-4,976	-6,017	1,041
204	-0,914	0,669	0,116	-0,798	-4,800	-5,497	0,697
210	-0,866	0,500	0,087	-0,779	-4,691	-5,211	0,521
240	-0,500	-0,500	-0,087	-0,587	-3,529	-3,009	-0,521
255	-0,259	-0,866	-0,150	-0,409	-2,459	-1,557	-0,902
270	0,000	-1,000	-0,173	-0,173	-1,041	0,000	-1,041
300	0,500	-0,500	-0,087	0,413	2,488	3,009	-0,521
306	0,588	-0,309	-0,053	0,534	3,215	3,537	-0,322
330	0,866	0,500	0,087	0,953	5,732	5,211	0,521
357	0,999	0,995	0,172	1,171	7,045	6,009	1,036
360	1,000	1,000	0,173	1,173	7,059	6,017	1,041

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	5672	1	293	94,5	8,5
150000	8508	1,5	330	71	6,5
200000	11344	2	358	58	5
250000	14180	2,5	382	50	4,5
300000	17016	3	403	43	4
350000	19852	3,5	421	39	3,5
400000	22688	4	438	35	3
450000	25524	4,5	453	32	2,9
500000	28360	5	467	30	2,7
550000	31169	5,5	480	28	2,5

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

Смотреть приложения №1

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.

Смотреть приложения №2

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	1,6	0	0,000	1,11	4,4
30	5,2	0,587	3,052
60	2,1	0,947	1,989
90	-1,7	1	-1,700
120	-3,8	0,778	-2,956
150	-5,2	0,413	-2,148
180	-6	0	0,000
210	-6,7	-0,413	2,767
240	-5,7	-0,778	4,435
270	-4,3	-1	4,300
300	-4,3	-0,947	4,072
330	-1	-0,587	0,587
360	-0,4	0	0,000

Tmax=4,640

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

Тi –тангенциальная сила

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

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