- •Введение
- •Принцип действия и классификация машин
- •Исходные данные
- •Расчет Максимальный объем полости расширения
- •Изменение объемов полости расширения и сжатия в зависимости от угла поворота вала
- •Расчет холодильника
- •Расчёт регенератора кгм
- •Средний расход гелия за цикл
- •Прямой поток:
- •Обратный поток:
- •Коэффициент теплоотдачи:
- •Расчёт конденсатора
- •Уточняем вычисленные раннее значения
- •Список использованной литературы
Исходные данные
Температурный уровень – Т = 85 К;
Начальная температура – Т0 = 300 К;
Холодопроизводительность – Q = 950 Вт;
Число ступеней – одна;
Привод – ромбический симметричный;
Рабочее тело – гелий;
Среднее давление – р = 2,5 МПа;
Частота вращения вала кривошипа – n = 1450 об/мин;
Расчет Максимальный объем полости расширения
, (1)
где - теоретическая холодопроизводительность,
,
- коэффициент пересчёта холодопроизводительности, с помощью которого в первом приближении оценивают несовершенство процессов, протекающих в ГХМ, и неучтенные потери холодопроизводительности от неидеального теплообмена в регенераторах, от гидравлических сопротивлений, от теплопритоков по тепловым мостам и т. д.
- угол фазового сдвига между максимальным давлением и минимальным объёмом полости расширения,
,
где - отношение температур холодильника и ожижителя,
;
– отношение максимально изменяющихся объемов сжатия и расширения; на основании опыта создания современных ГХМ принимается равным 3,4;
- угол фазового сдвига между максимальным объёмом полости расширения и максимальным объёмом полости сжатия,
,
где - конструктивный угол, принимается равным 75˚;
, принимается равным 0,988;
- диаметр штока вытеснителя;
- диаметр цилиндра, внутри которого проходит шток;
- отношение описанных объемов, которые можно определить из соотношений:
или
Т.к. отношение объемов не может быть отрицательным, то
Тогда
;
В результате
; .
Безразмерный коэффициент можно определить по формуле
, где
- относительный приведённый «мёртвый» объём принимается равным 4,4 и разбивается на основании опыта конструирования подобных машин следующим образом: - относительный приведенный «мёртвый» объём компрессорной полости и холодильника; - относительный приведенный «мёртвый» объём регенератора; - относительный приведенный «мёртвый» объём конденсатора;
.
Принимаем – среднее давление гелия
об/мин – частота вращения коленчатого вала.
Подставляя в формулу (1) полученные величины, определим
.
Максимальный объём полости сжатия
Зная отношение описанных объемов (z =3,378), определяем объем полости сжатия
.
Диаметр поршня вытеснителя
Для определения диаметра поршня-вытеснителя принимаем на основании практических данных для данного класса машин. Тогда
Принимаем диаметр поршня вытеснителя мм. Ход поршня вытеснителя
мм. Принимаем 50 мм.
Диаметр поршня компрессора
При условии равенства длины шатунов ( равная длина шатунов принимается, исходя из условия уравновешивания механизма) ход поршня вытеснителя равен ходу поршня компрессора, т. е. =50 мм.
Диаметр поршня компрессора определяется из равенства
,
откуда
мм.
Принимаем =120 мм.
Диаметр штока вытеснителя
мм.
Принимаем мм.
Величины основных конструктивных элементов
Длину шатунов компрессорного поршня и вытеснителя принимаем мм. Исходя из принятого соотношения , радиус кривошипа мм. Принимаем величину относительного дезаксиала , откуда величина смешения кривошипно-шатунного механизма мм.
Принимаемые отношения и должны быть такими, чтобы угол передачи не снижался до слишком малых значений.
Углы положение кривошипа при крайних положениях поршня
компрессора (точка А) и вытеснителя (точка В).
Рис. 1
Положение кривошнпно-шатунного Положение кривошнпно-шатунного
механизма в ВМТ поршня компрессора механизма в НМТ поршня компрессора
Положение кривошипа при ВМТ поршня компрессора показано на рис 1
Положение кривошипа при НМТ поршня компрессора показано на рис 1
Рис. 2
Положение кривошнпно-шатунного Положение кривошнпно-шатунного
механизма в ВМТ поршня вытеснителя механизма в НМТ поршня вытеснителя
Положение кривошипа при ВМТ вытеснителя показано на рис 2
Положение кривошипа при НМТ вытеснителя показано на рис 2
.
Угол опережения по фазе движения поршня вытеснителя относительно движения поршня компрессора
Минимальные углы передачи
прямого хода при :
, где
обратного хода при :
, где
Величины максимального хода поршней
При равенстве длины шатунов очевидно, что
мм.
Ход поршня компрессора от положения ВМТ в зависимости от угла
см. рис1
т. е. ;
Значения приведены в табл. I.1.
Ход поршня вытеснителя от положения ВМТ в зависимости от угла
см. рис2
т. е. ;
Значения приведены в табл. I.1.
Таблица I.1. Изменение хода поршня компрессора и вытеснителя от ВМТ в зависимости от угла поворота кривошипа.
α, …˚ |
, мм |
, мм |
0 |
2,103 |
3,909 |
10 |
0,589 |
6,132 |
20 |
0,043 |
8,747 |
30 |
0,432 |
11,757 |
40 |
1,721 |
15,063 |
50 |
3,759 |
18,682 |
60 |
6,498 |
22,523 |
70 |
9,759 |
26,527 |
80 |
13,431 |
30,609 |
90 |
17,342 |
34,670 |
100 |
21,415 |
38,597 |
110 |
25,486 |
42,255 |
120 |
29,490 |
45,512 |
130 |
33,341 |
48,251 |
140 |
36,949 |
50,312 |
150 |
40,271 |
51,574 |
160 |
43,263 |
51,968 |
170 |
45,884 |
51,429 |
180 |
48,107 |
49,918 |
190 |
49,842 |
47,463 |
200 |
51,129 |
44,121 |
210 |
51,838 |
40,018 |
220 |
51,949 |
35,301 |
230 |
51,376 |
30,268 |
240 |
50,088 |
24,925 |
250 |
48,018 |
19,740 |
260 |
45,129 |
14,886 |
270 |
41,478 |
10,540 |
280 |
37,131 |
6,896 |
290 |
32,278 |
4,019 |
300 |
27,069 |
1,939 |
310 |
21,825 |
0,646 |
320 |
16,709 |
0,072 |
330 |
12,000 |
0,173 |
340 |
7,899 |
0,886 |
350 |
4,563 |
2,159 |
360 |
2,099 |
3,921 |
Рис.3 Изменение хода поршня от угла поворота