Техническое задание

Одноцилиндровая двухступенчатая компрессорная установка

Компрессорная установка предназначена для получения сжатого воздуха. Коленчатый вал 1 компрессора (рис.1а) получает вращение от электродвигателя 8 через планетарный редуктор 9-13, муфту 14 и приводит в движение поршень 3 через шатун 2. Для обеспечения заданной равномерности движения на валу 1 установлен маховик 15.

Поршень 3 и цилиндр 4 образуют две рабочие полости: камеру I ступени (полость низкого давления) и камеру II (полость высокого давления). При движении поршня вниз воздух из атмосферы через клапан 5 поступает в камеру I ступени (линия a-b индикаторной диаграммы на рис. 1б). При обратном движении поршня (вверх) клапан 5 закрывается и воздух, заполнивший камеру I ступени, сжимается до давления P_Imax (линия b-c). В это же время в камере II ступени происходит расширение остатков сжатого воздуха (линия f-c). Когда давление в камере I ступени сравнивается с давлением камеры II ступени, откроется клапан 6 и воздух начнет перетекать из первой во второю камеру. При дальнейшем движении поршня вверх давление воздуха в обеих камерах остается постоянным (линия c-d) P_Imax=4кгс/см². При движении поршня вновь вниз в камере I ступени будет происходить сначала расширение остаточного воздуха (линия d-a), а затем всасывание воздуха из атмосферы через клапан 5. В это же время во второй камере воздух сжимается от давления P_IImin=4кгс/см² до давления P_IImax=40кгс/см² (линия d-e) и через клапан 7 нагнетается в резервуар.

Индикаторные диаграммы строятся по данным табл. 2. Смазка подвижных соединений осуществляется плунжерным насосом 18 кулачкового типа (рис. 1в), который приводится в движение от вала I через зубчатую передачу Z₁₆ и Z₁₇.

Схема кулачкового механизма 18-19 и закон изменения ускорения плунжера 19 в переделах угла рабочего профиля кулачка _раб=_раб показаны на рис. 1в и рис. 1г.

Примечания:

1. Диаграмма угловой скорости ₁=f(₁) строится на третьем обороте кривошипа с момента запуска; угол ₁ откладывается по направлению ₁ от верхнего вертикального положения. При этом надо считать, что _нач третьего оборота равна угловой скорости в конце второго оборота (₁)₂, а движущий момент М_д^пр постоянен.

2. Число сателлитов планетарного механизма k=3.

3. Радиус скругления толкателя плунжера r_E=0,25r₀ (r₀ – начальный радиус кулачка).

Исходные данные

Таблица 1

№	Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значение	Размерность [СИ]	Значение [СИ]
1	Скорость вращения коленчатого вала	n1	об/мин	440	1/с	7,33
2	Средняя скорость поршня 3	Vср	м/сек	1,3	м/сек	1,3
3	Отношение длины шатуна 2 к длине кривошипа коленчатого вала 1	lAB/lOA	_	4,0	_	4,0
4	Положение центра тяжести шатуна	lAS2/lAB	_	0,25	_	0,25
5	Диаметр поршня	dI dII	м м	0,16 0,13	м м	0,16 0,13
6	Момент движущих сил, приведенных к коленчатому валу 1	Мдпр	кгс*м	13,80	Н*м	135,38
7	Сила тяжести поршня	G3	кгс	6,2	Н	62,00
8	Сила тяжести шатуна	G2	кгс	7,5	Н	75,00
9	Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через центр тяжести	I2S	кгс*м*сек2	0,0044	кг*м2	0,044
10	Скорость вращения электродвигателя	nдв	об/мин	2800	1/с	46,66
11	Моменты инерции коленчатого вала и маховика	I01	кгс*м*сек2	0,77	кг*м2	7,7
12	Момент инерции планетарного редуктора, приведенный к коленчатому валу	Iредпр	кгс*м*сек2	0,11	кг*м2	1,1
13	Маховой момент ротора электродвигателя с муфтой, приведенный к коленчатому валу	(GD)пр	кгс*м2	0,25	кг*м2	0,0156
14	Угловая скорость кривошипа	(1)2	1/сек	41,0	рад/с	257,61
15	Угловая координата для силового расчета и для построения диаграммы угловой скорости кривошипа	1	град	90	рад	1,57
16	Число зубьев колес	Z16 Z17	_ _	15 18	_ _	15 18
17	Модуль колес	m	мм	5	м	0,05
18	Рабочий угол профиля кулачка	р	град	300	рад	5,24
19	Максимальный ход плунжера	h19	м	0,025	м	0,025
20	Отношение между величинами ускорений	a1/a2	_	2,2	_	2,2
21	Допустимый угол давления в кулачковом механизме	доп	град	18,0	рад	0,31

Путь поршня	Sb/Hb	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Камера I ступени	P	1,0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
	PImax	1,0	1,0	1,0	1,0	0,5	0,3	0,2	0,15	0,10	0,05	0
Камера II ступени	P	0,1	0,11	0,12	0,15	0,18	0,22	0,28	0,36	0,51	1,0	1,0
	PIImax	0,1	0,1	0,1	0,1	0,11	0,13	0,17	0,22	0,3	0,5	1,0