5.2.Расчет дискового поршня первой ступени

Исходные данные:

• Материал– ЧНХМД ГОСТ 7769-82

• Dп =0,335м;

• H=0185, м;

• Pmax=0,345МПа;

• ;

• м

• ri=0,04 м;

• rн=0,14 м;

• число ребер жесткости Z=4

Рисунок 14 - Расчетная схема дискового поршня

,

Определяем приведенный радиус для данной площади:

м

Определяем максимальное изгибное напряжение

Па

Для чугунов σ_{изг max} ≤ 35 МПа.

5.3 Расчет поршневых колец первой ступени

Исходные данные:

• Поршневые кольца изготавливаются из фторопласта

• D=0.34м

• S=0.01м

• h=0.008м

• A=(3.7-5)S=0.037м

Рисунок 15 – схема поршневого кольца

Наружный радиус поршня:

rн=D/2=0.34/2=0.17м

Средний радиус кольца в цилиндре:

rm=(D-S)/2=(0.34-0.01)/2=0.165м

Удельное давление кольца на зеркало цилиндра по [2], стр.407:

МПа

,где МПа-модуль упругости для фторопласта

-Условие выполняется.

Напряжение изгиба, возникающее во внешних волокнах в рабочем

состоянии кольца :

МПа

Напряжение изгиба, возникающее при надевании кольца:

=139.45МПа

Из расчета видно, что данные поршневые кольца удовлетворяют

заданной схеме компрессора

5.4 Расчет цилиндра

d₁ = 340 мм – внутренний диаметр цилиндра;

d₂ = 388 мм – внешний диаметр цилиндра;

Материал цилиндра – ЧНХМД ГОСТ 7769-82;

Наибольшее внутреннее избыточное давление p_max=0,345МПа.

Рисунок 16 –Схема цилиндра

Касательное напряжение

Па.

Радиальное напряжение

Па.

Отношение предел прочности для чугуна ν = 0.3.

Прочность цилиндра определяется по величине эквивалентного напряжения:

Па.

Для чугунных цилиндров:

[σ_экв ]= 20÷35 МПа.

В нашем случае σ_экв< [σ_экв]

5.5.Шпильки крепления первой ступени

Исходные данные:

• Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-88

• 

• Средний диаметр прокладок:

• ;

• Давление нагнетания:

• p1 = 0,345МПа;

• Количество шпилек:

• ;

Площадь сечения шпильки по внутреннему диаметру резьбы:

, м²

Шпильки крепления рассчитывают на силу P

Величина условного напряжения

Величина допускаемого условного напряжения

МПа

- условие выполняется.

Сила предварительной затяжки

кН

Напряжение предварительной затяжки

МПа

Допустимое напряжение затяжки:

- условие выполняется

5.6 Расчет прокладок первой ступени

Исходные данные:

• материал прокладок – паронит ГОСТ 481-80;

• - удельное давление смятия прокладки из паронита;

• k= (2,5÷3) – коэффициент затяжки. Принимаемk= 3, т.к. уплотнение происходит посредством мягких прокладок;

• - допускаемое напряжение сжатия. Принимаем ;

• m= 1,5 – прокладочный коэффициент для прокладок из паронита.

Необходимость смятие прокладки при затяге ограничивает ее ширину следующими тремя условиями:

1 условие

м,

Для сохранения плотности под давлением газа ширина прокладки ограничена вторым условием.

2 условие

м,

Удельное давление на прокладку не должно превышать допускаемого контактного напряжения для материала сжимающих прокладку деталей. Отсюда 3 условие:

м,

Ширина прокладки b = 0.0015 м.

5.7.Расчет штока

Исходные данные:

• материал: Сталь 30Х13 ГОСТ 5632-74;

• диаметр штока

• длина штока (от середины крейцкопфного пальца до середины дискового поршня) L = 1,3 м;

• модуль упругости Е = 21010⁹ Па.

Рисунок 17 – Схема штока

следовательно, расчеты ведем по Эйлеру.

Критическая сила по формуле Эйлера:

12 > n > 8 – запас прочности при расчетах на устойчивость.

Проверка резьбы штока на сопротивление усталости

Па

Для стали 30Х13 σ_т = 314 МПа.

_, n ≥ 1.5