4.3 Расчет маховика

Маховик служит аккумулятором энергии. При избытке энергии маховик ее аккумулирует (запасает), увеличивая свою угловую скорость, то есть увеличивая свою кинетическую энергию. При недостатке энергии маховик передает энергию компрессору за счет уменьшения своей кинетической энергии, уменьшая угловую скорость.

Рисунок 8 – Диаграмма противодействующего момента компрессора

f_рез = 674 мм² = 6,74 см^2.

Масштаб момента: m_м = 0.2 кН/см.

Масштаб угла:

рад/см

Масштаб работы:

Дж/см²

Изменение энергии маховика за один оборот

Дж,

Момент инерции маховика

кг∙м²,

где δ – степень неравномерности вращения коленчатого вала.

Следовательно, для нормальной работы компрессора суммарный момент инерции коленчатого вала компрессора и электродвигателя должны быть равны или больше рассчитанного значения.

5.Расчеты на прочность

5.1 Расчет шатуна

5.1.1.Расчет стержня шатуна

Исходные данные:

• материал Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

• L =500 мм

• a = 50 мм

• b = 84 мм

• d₁=d₂ = 17 мм

• E= 214000МПа

• 

Рисунок 9 - Расчетная схема стержня шатуна

Сечение стержня шатуна:

м²

Осевой момент

м⁴

м⁴.

Расчетная растягивающая сила

Н

Напряжение растяжения в среднем сечении

МПа

Расчетно-сжимающая сила

кН

Коэффициент c

Максимальное напряжение сжатия и продольного изгиба в плоскости качания

МПа

Максимальное напряжение сжатия и продольного изгиба в плоскости перпендикулярной качания

МПа

Длина стержня шатуна

Среднее напряжение цикла

где -наибольшее из напряжений

10. Амплитудное цикла

.

5.1.2 Расчет поршневых головок шатунов

Рисунок 10 - Расчетная схема верхней головки шатунов

Исходные данные:

• 

• 

• 

• 

• 

• - коэффициент теплового расширения стали;

• 

• - коэффициент теплового расширения бронзы;

• 

• Материал втулки Бр10С10

Расчетная растягивающая сила:

Н

Контактное напряжение:

МПа

Максимальное напряжение в крейцкопфной головке:

МПа

Допусимое напряжение [σ_р ]≤ 30÷50 МПа

Момент инерции:

м.

Средний диаметр м.

Проверка на овальность:

Температурный натяг:

м.

где ΔТ = 100÷120 К.

Удельное давление на поршневую головку шатуна от запрессовки и действия температуры

11,88МПа

Натяг Δ при посадке на втулке определяем по H7/p6:

Рисунок 11 – схема посадки H7/p6

Расчет ведем по среднему натягу

Напряжение на внутренней стороне головки шатуна:

Напряжение на внешней стороне головки шатуна:

5.1.3 Расчет кривошипных головки шатуна

Рисунок 12 - Расчетная схема кривошипной головки шатуна

Исходные данные:

• м;

• м;

• м;

• м.

Расчетно-растягивающая сила

Момент инерции крышки и втулки относительно оси

Момент сопротивления сечения В (крышки)

Изгибающий расчётный момент в сечении В

Нм, где

Нм

Нормальная расчётная сила в сечении

, где

Max напряжение изгиба в сечении

, следовательно, условие прочности выполняется.

5.1.4.Расчет шатунного болта

Исходные данные

Материал: Сталь40Х ГОСТ 7417-75

Рисунок 13 - Расчетная схема шатунного болта

Расчетно-растягивающая сила

_{Напряжение растяжения:}

МПа,

где z – количество шатунных болтов

Напряжение затяжки:

МПа,

где К=2.5÷4 - коэффициент запаса.

МПа

, следовательно, условие выполняется.

Момент на ключе

Н∙м