Материал: Поршневой компрессор. Пояснительная записка
Рисунок 3.1.1. ‒ Индикаторная диаграмма первой и второй ступеней компрессора
Рисунок 3.1.2. ‒ Диаграммы газовых сил первой и второй ступеней компрессора
Таким образом, существует два вида диаграмм поршневого компрессора: свернутая и развернутая. Первая ‒ это графическое изображение изменения давления газа на поршень в зависимости от текущего объема рабочей полости; вторая – графическое изображение изменения давления газа на поршень в зависимости от угла поворота коленчатого вала, т.е. от времени.
Для определений сил инерции подвижных элементов механизма движения компрессора необходимо знать характер изменения их ускорения и массы движущихся частей. Массы поршня или поршневой группы, штока, крейцкопфа совершенной возвратно-поступательное движение. Шатун совершает сложное плоскопараллельное движение, которое можно рассматривать как результат сложения двух движений:
Возвратно- поступательного движения шатуна вместе с поршневой группой.
Вращательного движения шатуна вокруг оси кривошипной шейки коленчатого вала. Считают, что массы, движущиеся возвратно-поступательно, сосредоточены в центре поршневого пальца.
Общая сумма этих масс [1, стр. 92]:
∑ms=mпор+mшт+mкр+mмг . (3.1.13)
где mпор, mшт, mкр – масса комплекта поршня или поршневой группы, штока, крейцкопфа соответственно. В нашем случае учитывается только масса шатунно-поршневой группы:
для I ступени: ∑ms = mпор = 36 кг;
для II ступени: ∑ms = mпор = 21 кг.
Мгновенное ускорение поршня [1, стр. 93]:
j
=
. (3.1.14)
где
– угловая скорость;
– радиус кривошипа;
=R/Lш≈1/3,5…1/5.
Результаты
расчета
сведем в таблицу 3.1.1.
Рисунок 3.1.3 ‒ Силы, действующие в механизме движения поршневого компрессора
Таблица 3.1.1 ‒ Мгновенное ускорение поршня
φ, ˚ |
R, м |
ω2, с-2 |
|
j |
0 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
740,2 |
15 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
715,0 |
30 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
641,0 |
45 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
523,4 |
60 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
370,1 |
75 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
191,6 |
90 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
0 |
105 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-191,6 |
120 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-370,1 |
135 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-523,4 |
150 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-641,0 |
165 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-715,0 |
180 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-740,2 |
195 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-715,0 |
210 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-641,0 |
225 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-523,4 |
240 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-370,1 |
255 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
-191,6 |
270 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
0 |
285 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
191,6 |
300 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
370,1 |
315 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
523,4 |
330 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
641,0 |
345 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
715,0 |
360 |
0,08 |
6168,5 |
0,25 |
740,2 |
Сила инерции вычисляется по формуле [1, стр. 93]:
Jn
= ms
.
(3.1.15)
Результаты расчета для I и II ступеней сведем в таблицы 3.1.2 и 3.1.3 соответственно.
Таблица 3.1.2 ‒ Расчет сил инерции I ступени
m1, кг |
φ, ˚ |
j |
Jn1, Н |
36 |
0 |
740,2 |
26647,9 |
36 |
15 |
715,0 |
25739,9 |
36 |
30 |
641,0 |
23077,8 |
36 |
45 |
523,4 |
18842,9 |
36 |
60 |
370,1 |
13324,0 |
36 |
75 |
191,6 |
6897,0 |
36 |
90 |
0 |
0 |
36 |
105 |
-191,6 |
-6897,0 |
36 |
120 |
-370,1 |
-13324,0 |
36 |
135 |
-523,4 |
-18842,9 |
36 |
150 |
-641,0 |
-23077,8 |
36 |
165 |
-715,0 |
-25739,9 |
36 |
180 |
-740,2 |
-26647,9 |
36 |
195 |
-715,0 |
-25739,9 |
36 |
210 |
-641,0 |
-23077,8 |
36 |
225 |
-523,4 |
-18842,9 |
36 |
240 |
-370,1 |
-13324,0 |
36 |
255 |
-191,6 |
-6897,0 |
36 |
270 |
0 |
0 |
36 |
285 |
191,6 |
6897,0 |
36 |
300 |
370,1 |
13324,0 |
36 |
315 |
523,4 |
18842,9 |
36 |
330 |
641,0 |
23077,8 |
36 |
345 |
715,0 |
25739,9 |
36 |
360 |
740,2 |
26647,9 |
Таблица 3.1.3 ‒ Расчет сил инерции II ступени
m2, кг |
φ, ˚ |
j |
Jn2, Н |
21 |
0 |
740,2 |
15544,6 |
21 |
15 |
715,0 |
15015,0 |
21 |
30 |
641,0 |
13462,0 |
21 |
45 |
523,4 |
10991,7 |
21 |
60 |
370,1 |
7772,3 |
21 |
75 |
191,6 |
4023,2 |
21 |
90 |
0 |
0 |
21 |
105 |
-191,6 |
-4023,2 |
21 |
120 |
-370,1 |
-7772,3 |
21 |
135 |
-523,4 |
-10991,7 |
21 |
150 |
-641,0 |
-13462,0 |
21 |
165 |
-715,0 |
-15014,9 |
21 |
180 |
-740,2 |
-15544,6 |
21 |
195 |
-715,0 |
-15014,9 |
21 |
210 |
-641,0 |
-13462,0 |
21 |
225 |
-523,4 |
-10991,7 |
21 |
240 |
-370,1 |
-7772,3 |
21 |
255 |
-191,6 |
-4023,2 |
21 |
270 |
0 |
0 |
21 |
285 |
191,6 |
4023,2 |
21 |
300 |
370,1 |
7772,3 |
21 |
315 |
523,4 |
10991,7 |
21 |
330 |
641,0 |
13462,0 |
21 |
345 |
715,0 |
15015,0 |
21 |
360 |
740,2 |
15544,6 |
Говоря о силе трения, подразумевают силы трения поршней и поршневых колец о стенки цилиндров. Эти силы переменны и по величине и при расчетах их можно принимать как средние постоянные силы Tпос.
Определяем силу трения Тпос [1, стр. 94]:
.
(3.1.16)
Рисунок 3.1.3 ‒ Диаграмма сил инерции движущихся масс
При возвратно-поступательном движении все рассмотренные выше силы действуют одновременно, и их равнодействующую, направленную вдоль оси ряда, можно рассматривать как сумму сил, приложенную в одной точке (в центре пальца поршня). Кривую, выражающую зависимость изменения равнодействующей по углу поворота вала, называют диаграммой суммарных поршневых сил.
Алгебраическая
сумма сил дает их равнодействующую:
,
соответствующую данному углу поворота
вала, а огибающая кривая будет
соответствовать суммарной кривой
поршневых сил [1,
стр. 95].
Для
построения диаграммы суммарных поршневых
сил необходимо найти значения
в точках пересечения этой кривой с
величинами градусов 15, 30, 45 и т.д. Затем
можно находить равнодействующую.
Результаты расчетов для
I
и II
ступеней
сведены в таблицы 3.1.4 и 3.1.5 соответственно.
Диаграмма суммарных поршневых сил
представлена на рис. 3.1.4.
Таблица 3.1.4 ‒ Определение равнодействующей силы первой ступени
φ, ˚ |
PI |
JnI |
|
PnI |
0 |
4790 |
26647,9 |
-206 |
31231,9 |
15 |
3497,5 |
25739,9 |
-206 |
29031,4 |
30 |
1881,25 |
23077,8 |
-206 |
24753,0 |
45 |
1650 |
18842,9 |
-206 |
20286,9 |
60 |
1650 |
13324,0 |
-206 |
14768,0 |
75 |
1650 |
6897,0 |
-206 |
8341,0 |
90 |
1650 |
0 |
-206 |
1444,0 |
105 |
1650 |
-6897,0 |
-206 |
-5453,0 |
120 |
1650 |
-13324,0 |
-206 |
-11880,0 |
135 |
1650 |
-18842,9 |
-206 |
-17398,9 |
150 |
1650 |
-23077,8 |
-206 |
-21633,8 |
165 |
1650 |
-25739,9 |
-206 |
-24295,9 |
180 |
1650 |
-26647,9 |
0 |
-24997,9 |
195 |
1667,75 |
-25739,9 |
206 |
-23866,2 |
210 |
1755,5 |
-23077,8 |
206 |
-21116,3 |
225 |
1920,75 |
-18842,9 |
206 |
-16716,2 |
240 |
2185 |
-13324,0 |
206 |
-10933,0 |
255 |
2607,5 |
-6897,0 |
206 |
-4083,5 |
270 |
3303 |
0 |
206 |
3509,0 |
285 |
4501,75 |
6897,0 |
206 |
11604,7 |
300 |
4790 |
13324,0 |
206 |
18320,0 |
315 |
4790 |
18842,9 |
206 |
23838,9 |
330 |
4790 |
23077,8 |
206 |
28073,8 |
345 |
4790 |
25739,9 |
206 |
30735,9 |
360 |
4790 |
26647,9 |
206 |
31643,9 |
Таблица 3.1.4 ‒ Определение равнодействующей силы второй ступени
φ, ˚ |
PII |
JnII |
|
PnII |
0 |
1650 |
15544,6 |
206 |
17400,6 |
15 |
1705 |
15015,0 |
206 |
16926,0 |
30 |
1851,75 |
13462,0 |
206 |
15519,8 |
45 |
2115 |
10991,7 |
206 |
13312,7 |
60 |
2566 |
7772,3 |
206 |
10544,3 |
75 |
3390,5 |
4023,2 |
206 |
7619,7 |
90 |
4587 |
0 |
206 |
4793,0 |
105 |
4850 |
-4023,2 |
206 |
1032,8 |
120 |
4850 |
-7772,3 |
206 |
-2716,3 |
135 |
4850 |
-10991,7 |
206 |
-5935,7 |
150 |
4850 |
-13462,0 |
206 |
-8406,0 |
165 |
4850 |
-15014,9 |
206 |
-9959,0 |
180 |
4850 |
-15544,6 |
0 |
-10694,6 |
195 |
3958,5 |
-15014,9 |
-206 |
-11262,4 |
210 |
2499 |
-13462,0 |
-206 |
-11169,0 |
225 |
1650 |
-10991,7 |
-206 |
-9547,7 |
240 |
1650 |
-7772,3 |
-206 |
-6328,3 |
255 |
1650 |
-4023,2 |
-206 |
-2579,2 |
270 |
1650 |
0 |
-206 |
1444,0 |
285 |
1650 |
4023,2 |
-206 |
5467,2 |
300 |
1650 |
7772,3 |
-206 |
9216,3 |
315 |
1650 |
10991,7 |
-206 |
12435,7 |
330 |
1650 |
13462,0 |
-206 |
14906,0 |
345 |
1650 |
15015,0 |
-206 |
16459,0 |
360 |
1650 |
15544,6 |
-206 |
16988,6 |
Смотрите также:
| 02_ЛР |
| 134126 |
| 1444 |
| 1532 |
| 1564 |
| 1804 |
| 1sma5-0at3rev1 |
| 2 Общ фарм + |
| 2270 |
| 2381 |