Содержание
Введение………………………………………………………………………………………………..4
Исходные данные………………………………………………………………………………………5
1.Исследование сил в одноцилиндровом поршневом компрессоре………………………………..5
1.1. Исследование сил инерции……………………………………………………………………….5
1.2. Исследование сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора………...6
2. Исследование сил в многоцилиндровых схемах………………………………………………….9
2.1.Схема 1……………………………………………………………………………………………...9
2.1.1. Исследование сил инерции……………………………………………………………………..9
2.1.2. Исследование сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора……..11
2.2.Схема 2……………………………………………………………………………………….……12
2.2.1. Исследование сил инерции……………………………………………………………………12
2.2.2. Исследование сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора……..14
3. Сводная таблица……………………………………………………………………………………15
Введение.
Силы, возникающие при работе компрессора, подразделяются на внешние и внутренние, на уравновешенные и неуравновешенные. К внешним относятся силы, под действием которых осуществляется рабочий цикл. Примером внешних сил является крутящий момент приводного двигателя. К внутренним относятся силы, возникающие при осуществлении рабочего цикла и силового взаимодействия элементов конструкции машины.
Уравновешенной считают машину, в которой во время работы результирующая всех сил, действующих на фундаментную раму, и результирующий момент этих сил остаются постоянными по величине и направлению. Суть уравновешивания компрессора состоит в том, чтобы исключить или снизить давление на фундаментную раму от сил инерции масс, находящихся во вращательном или возвратно-поступательном движении.
При уравновешивании компрессора необходимо учитывать все внешние силы и моменты, а также силы инерции и моменты сил инерции, возникающие при работе компрессора. Уравновешенными считают силы, которые не передаются на фундаментную раму, например, силы давления рабочей среды в цилиндрах компрессора, действующие одновременно на крышку и на поршень компрессора, в результате чего их равнодействующая равна нулю.
К неуравновешенным относятся силы, которые передаются на опоры и фундаментную раму компрессора. К ним относятся масса компрессора; реакции рабочей среды на всасывании и нагнетании, а также реакции жидкостей, движущихся в системах, неуравновешенные силы инерции вращающихся масс; силы инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение; касательные силы инерции вращающихся масс, возникающие вследствие непостоянной угловой скорости коленчатого вала; силы, вызываемые переменным реактивным моментом Мr, который при любом положении вала равен по величине и противоположен по направлению крутящему моменту.
Исходные данные
Количество цилиндров поршневого компрессора: 4
Кинематические схемы:
Схема 1: Веерообразная схема компрессора (угол развала цилиндров 60°).
Схема 2: V-образная (угол развала цилиндров 90°),
Масса поршня 0,8 кг; Диаметр поршня 90 мм;
Размеры кривошипно - шатунного механизма:
радиус кривошипа 35 мм; длина шатуна 250 мм; масса шатуна 1,2 кг:
Число оборотов вата 750 об/мин; Степень повышения давления 6,0
1. Исследование сил в одноцилиндровом поршневом компрессоре.
1.1. Исследование сил инерции.
Вычисляем массу поршневой группы (масса поршня+ масса поршневой головки шатуна):
Mпг=Мп+Мпгш= Мп +0,3*Мш=0,8+0,3*1,2=1,16 кг
Вычисляем угловую скорость вращения кривошипа:
ω=Π*n/30=3,14*750/30=78,5 сˉ¹
Таблица № 1 Расчет сил инерции в зависимости от угла поворота кривошипа:
Рис. № 1 График изменения сил инерции от угла поворота кривошипа:
График на рис. № 1 отражает изменения сил инерции от угла поворота кривошипа. Суммарная сила инерции действует по оси цилиндра и так же, как сила давления воздуха, считается положительной, если направлена от оси коленчатого вала, вызывая растяжение шатуна, и отрицательной, если направлена к валу, вызывая сжатие шатуна. Она может быть представлена в виде суммы сил инерции приведенной массы: PΣ=P1пор+P2пор, где P1пор — сила инерции первого порядка, период изменения которой равен времени одного оборота вала, P2пор— сила инерции второго порядка, период изменения которой равен времени полуоборота вала.
Выводы:
Для сил инерции I порядка:
-
От возвратно поступательно движущейся массы в одно цилиндровой схеме – направлены по оси движения поршня и изменяются от +Рmax до -Pmax.
Для сил инерции II порядка:
-
Его величина меняется от нуля до максимального значения в одну и другую сторону.
-
Уравновешивание:
-
Возможно применение груза на продолжении щек коленчатого вала. При применении груза с массой полностью уравновешивающего Рmax при α=90° Рmax переходит в горизонтальную плоскость. При применении 50% уравновешивания Рmax разделяется на две равных в горизонтальной и вертикальной плоскости.
-
Также возможно применение системы Ланчестера с помощью шестерен, полностью уравновешивая силы инерции I и II порядка.
1.2. Исследование сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора.
Таблица № 2 Расчет сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора:
Рис. № 2 График изменения сил давления от хода поршня (индикаторная диаграмма):
Используя данные индикаторной диаграммы, графоаналитическим методом составляем таблицу и строим график изменения силы давления от угла поворота кривошипа.
Табл. №3. Зависимость сил давления от угла поворота кривошипа:
Рис. №3. Зависимость сил давления от угла поворота кривошипа:
Далее строим график зависимости тангенциальной силы и крутящего момента на коленчатом валу от угла поворота кривошипа.
Табл. №4. Зависимость тангенциальной силы и крутящего момента от угла поворота кривошипа:
Где
Рсумм –это суммарная сила от сил инерции, газовых сил, сил трения.
Тi –тангенциальная сила
Мкр –крутящий момент на коленчатом валу
а –угол поворота коленчатого вала
β –угол отклонения шатуна
Рис. №4. Зависимость вращающего момента от угла поворота кривошипа:
