7. Расчет на прочность поршня второй ступени

Исходные данные

В качестве действующего давления выбираем максимальное давление(нагнетания с учетом потерь)

назначаем в качестве материала чугун низколегированный ЧНХМД со следующими свойствами:

коэффициент Пуассона:

плотность:

модуль упругости:

в качестве допустимого напряжения выбираем предел пропорциональности:

Рисунок 22 – Схема нагружения и фиксации с габаритнымы размерами

Результаты расчета по критерию Мизеса

Максимальное напряжение

концентрации максимальных напряжений

Рисунок 23 – карта напряжений по критерию Мизеса

Поршень по критерию Мизеса не разрушается, т.к.

(28,7<200).

Результаты расчета по главным максимальным напряжениям

Максимальное напряжение

концентрации максимальных напряжений

Рисунок 24 – карта напряжений по главным максимальным напряжениям

Поршень по главным максимальным напряжениям не разрушается, т.к. (31,3< 200).

Деформация поршня под действием нагрузки.

максимальные деформации минимальные деформации

Рисунок 25 – деформация поршня под действием нагрузки

Максимальная деформация:

Вывод по результатам расчета

Сравнивая найденные по двум параметрам максимальные напряжения с допустимым при давленииP=1,027 МПа получаем:

1. По критерию Мизеса (рисунок 23) максимальное напряжение . Условиевыполняется, следовательно, в процессе работы разрушение корпуса поршня не происходит. Определим коэффициент запаса:

Сила, действующая на поршень, изменяется со временем по величине. При динамических нагрузках должно выполняться условиеК>5, следовательно в нашем случае деталь удовлетворяет условию надежности.

2. По результатам расчета максимальное главное напряжение (рисунок 24) . Условиевыполняется, следовательно, в процессе работы разрушение корпуса поршня не происходит. Определим коэффициент запаса:

При динамических нагрузках должно выполняться условиеК>5, следовательно в нашем случае деталь удовлетворяет условию надежности.

3.Сравнив максимальные напряжения с допустимым приходим к выводу, что поршень удовлетворяет условиям прочности по двум критериям, максимальная деформация под действием нагрузки (рисунок 25). Поршень не разрушается при длительной нагрузке.

8. Уравновешивание компрессора

На фундамент передаются силы инерции поступательно-вращательного движения. Они изменяются по величине и направлению и вызывают вибрацию фундамента. При совпадении частоты собственных колебаний фундамента с частотой силы инерции может возникнуть резонанс, который приведет к повышению вибрации, вследствие чего трещин фундамента.

Снижение вибрации можно достичь, увеличив массу фундамента или уравновешиванием силы инерции. Это достигается созданием силы инерции противоположного направления, которая изменяется по тому же закону.

Угловая скорость:

Сила инерции первого порядка возвратно-движущихся частей левого ряда, имеющих массу

Сила инерции первого порядка возвратно-движущихся частей правого ряда, имеющих массу

Результирующая сила

Неуравновешенная масса колена

Масса шатуна приближенно заменяется двумя массами, одна из которых (m_x) сосредоточена в центре крейцкопфного пальца, а другая (m_y) – в центре кривошипной шейки

m_x = (0,3x0,4)· m_ш·2 = 0,35·15·2 = 10,5 кг;

m_y = (0,7x0,6)· m_ш·2 = 0,65·15·2 = 19,5 кг.

Неуравновешенная вращающаяся масса

m_вр = m_к + m_y = 77,1 + 19,5 = 96,6 кг 97кг.

Суммарная масса противовеса

m_пр = m_пд + m_вр = 50 + 97 = 147 кг.

Сила инерции второго порядка возвратно-движущихся частей левого ряда, имеющих массу

Сила инерции второго порядка возвратно-движущихся частей правого ряда, имеющих массу

Результирующая сил второго порядка при

Вывод: при равенстве масс в угловом компрессоре силы инерции первого порядка уравновешиваются противовесами, а силы инерции второго порядка передаются на фундамент.