9.1.2. Элементы термодинамики процесса сжатия

работа всасывания, определяемая площадью 3 4^ 4 3 (работа, связанная с расширением воздуха считается отрицательной);

работа сжатия воздуха, определяемая площадью 1 2 2^ 1;

работа нагнетания, измеряемая площадью 2 3 4 2^ 2.

Полная работа

Работа всасывания

где площадь поршня; ход поршня на пути всасывания.

Работа перемещения поршня при постоянном давлении в такте нагнетания

где ход поршня в такте нагнетания.

Работа сжатия при политропическом процессе

Полная работа за двойной ход поршня

(9.1)

Из уравнения политропы

получаем

(9.2)

После замены в уравнении (9.1) по зависимости (9.2) имеем:

. (9.3)

Выражение преобразовывают следующим образом:

(9.4)

После замены в формуле (9.3) выражения по зависимости (9.4), получают

где показатель политропы, принимаемый равным 1,21,25; абсолютное давление воздуха при всасывании; абсолютное давление воздуха при нагнетании; объём воздуха при всасывании.

Теоретическая мощность одноступенчатого компрессора

(9.5)

Температура воздуха на выходе из компрессора при политропическом процессе

(9.6)

Заменив в формуле (9.2) по зависимости (9.5) имеют

(9.7)

При определении теоретической мощности поршневого компрессора с цилиндрами двойного действия величину, полученную по формуле (9.7) следует умножить на 2. Если компрессор многоступенчатый с числом цилиндров i, то результат умножают на i.

9.1.3. Конструкции и номенклатура поршневых компрессоров

К основным деталям поршневых компрессоров относятся: станина (у компрессоров малой и средней мощности – картер), цилиндр (один или несколь-

ко), поршни, клапаны, шатуны, вал, подшипники, маховик и др.

Поршневой двухцилиндровый компрессор (рис. 115) установлен на переднем конце задней крышки блока автомобилей КамАЗ с зубчатым приводом от распределительных зубчатых колёс. Компрессор состоит из блока 8 цилиндров, головки 13 блока, картера 1 и задней крышки 15. Коленчатый вал 2 компрессора, вращающийся в шарикоподшипниках 6 и 16, шатунами 7 и поршневыми пальцами 10 соединён с поршнями 12. На переднем конце коленчатого вала, уплотнённого сальником 4, установлено зубчатое колесо 5. На заднем конце коленчатого вала установлено уплотнение, закрытое крышкой 15. В стенке блока цилиндров сделано отверстие для воздуха, поступающего внутрь цилиндров через впускные пластинчатые клапаны. В головке блока над каждым цилиндром в пробках установлены пружины нагнетательного клапана, опирающиеся на седла.

Компрессор имеет жидкостную систему охлаждения, связанную с системой охлаждения двигателя.

При опускании одного из поршней 12 вниз в цилиндре снижается давление и воздух поступает в него через воздушный фильтр двигателя и пластинчатый впускной клапан. При подъёме поршня воздух сжимается и через нагнетательный клапан поступает в трубопровод, соединённый с воздушным баллоном и далее в пневматическую систему.

На рис. 116 представлен, бескрейцкопфный двухцилиндровый прямоточный компрессор. Основанием V-образного компрессора, к которому крепятся остальные части компрессора, является блок – картер 1, отлитый одним блоком с цилиндром.

К оленчатый вал, имеющий два колена, должен быть прочным, жестким и износоустойчивым. Опорами коленчатого вала являются подшипники качения – шариковые и роликовые. Также применяют в качестве опор вала подшипники скольжения. Шатун 3, как и в горизонтальном компрессоре, имеет две головки. Неразъемная головка при помощи кольца соединяется непосредственно с прямоточным поршнем 5, перемещающемся в цилиндре 4.

На торцевой поверхности поршня установлен всасывающий клапан 6. Нагнетательный клапан 7 установлен в корпусе, являющимся также крышкой цилиндра 4.

Разрез поршневого горизонтального компрессора оппозиционного типа

п оказан на рис. 117.

Корпус-станина 1, являющийся несущей неподвижной частью компрессора для сборки и размещения в ней деталей и узлов кривошипно-шатунного механизма, с помощью болтов крепится к цилиндровому блоку. В цилиндре 2 возвратно-поступательно перемещаются поршни 3, на цилиндрической поверхности которого в канавках установлены кольца 4. В цилиндровом блоке установлены по два всасывающих и нагнетательных клапана 5 на каждый цилиндр. Поршень 3 с помощью шпилек соединен со штоком 6, который снабжен уплотнением 7. Шток соединен с корпусом крейцкопфа 8.

Шатун 10 предназначен для преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршневой группы и передачи усилия от коленчатого вала 12 на поршень. Крейцкопфная головка шатуна изготовлена неразъёмной. В нее запрессована втулка, в которую вставляется палец, соединяющий шатун с крейцкопфом. Кривошипная головка изготовлена разъемной со вставными вкладышами, закрепляемыми шатунной крышкой. Сапун 11 предназначен для сбрасывания повышенного давления, создаваемого испаряющимся маслом, нагретым от трения в шатунно-крейцкопфной группе.