Материал: Поршневой компрессор. Пояснительная записка

3. Определение размеров маховика

В случае двухступенчатого компрессора наибольшая площадка между линиями и P_tср на диаграмме тангенциальных сил будет представлять в масштабе ту величину энергии, на которую должен быть рассчитан маховик.

Для вычисления необходимой избыточной энергии маховика по результирующей площадке необходимо первоначально определить масштаб площадей [1, стр. 102]:

(3.3.1)

где R – радиус кривошипа (м);

l – длина диаграммы (см²);

m – масштаб сил (кг/см диаграммы):

Так как для привода компрессора используется клиноременная передача, то степень неравномерности можно принять в пределах

Необходимая величина махового момента находится по уравнению:

(3.3.2)

где f_max – наибольшая площадка (см²):

Основные размеры маховика b, h, D_ср определяются конструктивно.

Маховый момент складывается из маховых моментов обода, спиц (или диска), ступицы маховика и кривошипно-шатунного механизма компрессора. С достаточной для обычных расчетов степенью точности маховым моментом кривошипно-шатунного механизма компрессора можно пренебречь. До 90% махового момента маховика приходится на его обод, поэтому весь маховый момент относится к центру тяжести сечения обода.

Максимально допустимый диаметр окружности, проходящей через центр тяжести сечения обода маховика, определяют из условия допустимой (из соображений прочности) окружной скорости , которая составляет для чугунных литых маховиков С=30…40 м/с [2, стр. 284].

Найдем из выражения D_max:

, (3.3.3)

Маховик одновременно будет работать как передаточный механизм, т.е. оснащаться шкивом с двумя специальными канавками под ремень, так и как средство для охлаждения цилиндров – вентилятора. Поэтому наружный диаметр будет зависеть от расчетного диаметра шкива, выбранного по ГОСТ 20889-88. Если принять последний диаметр d_р = 0,5 м, но с учетом сечения ремня C, наружный будет составлять d_е = 0,512 м. Диаметр центра масс: d_ц = 0,45 м.

Определим необходимую массу маховика из уравнения (3.3.2), подставив выбранный диаметр:

Так как сечение маховика имеет сложную геометрическую форму, для проверки соответствия массы вычислим его площадь при помощи САПР Компас. В результате она составит S=1832 мм² = 0,001832 м².

Рисунок 3.3.1 – Определение площади сечения маховика

Вычисляем получившуюся массу маховика:

(3.3.4)

где ρ – плотность материала маховика (примем в качестве материала СЧ25 с плотностью ρ = 7·10³ кг/м³):

Учитывая дополнительную массу от вентилятора, крепящегося к маховику, получится необходимая масса маховика в 28 кг, входящая в погрешность ±5%.

Проверим степень неравномерности после подбора основных размеров маховика [1, стр. 104]:

, (3.3.5)

Это число соответствует интервалу δ = .

Таким образом, окончательная конструкция маховика совместила в себе такие дополнительные функции, как передаточный механизм и охлаждающее устройство.

4. Смазка компрессора

Для нормальной работы поршневого компрессора его узлы трения должны смазываться маслом.

Существуют два основных способа смазки компрессора: смазка разбрызгиванием и принудительная смазка. Почти во всех компрессорах применяют комбинацию этих двух способов. Для данного компрессора смазка цилиндров и сальников производится способом разбрызгивания, благодаря которому на поверхности цилиндра и вала формируется тонкая масляная плёнка. Для смазки, а точнее работы, мест соприкосновения вала с вкладышами (шатунов и подшипников скольжения) используется принудительная смазка. Масло подается из картера через масляный фильтр к масляному насосу, а из него ‒ в торцовую крышку. Дальше по канальцам коленчатого вала оно подводится ко всем смазываемым точкам, откуда под действием силы тяжести стекает на дно картера.

Рисунок 4.1 – Система подачи масла в торцовую крышку

Уровень масла, находящегося в картере, можно контролировать через маслоуказатель. В некоторых случаях для очень больших компрессоров масляный насос устанавливается снаружи, а система смазки иногда бывает смешанной, капельной (разбрызгиванием) и принудительной (насосной).

Масла в компрессионных машинах выполняют следующие функции:

а) снижают износ трущихся деталей благодаря образованию масляной плёнки на трущихся поверхностях;

б) уменьшают работу трения;

в) охлаждают поверхности трения, отводя часть теплоты трения;

г) предохраняют металлические поверхности от коррозии.

Масла, используемые для смазки цилиндров и сальников, кроме того, улучшают герметичность рабочей полости цилиндра за счёт заполнения зазоров.

В проектируемом компрессоре можно использовать масло компрессорное К-12 (ГОСТ 1861-73), которое удовлетворяет рассчитанным параметрам температуры и давлений.

4. Сборка компрессора

Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процессе, на котором из отдельных деталей и сборочных единиц собирают готовое изделие.

Последовательность сборки изделия в основном определяется его конструкцией: компоновкой детали и методами достижения требуемой точности.

Построение процессов общей и узловой сборки может быть наглядно представлено при помощи технологических схем. Эти схемы отражают последовательность комплектования изделий и их составных частей.

Рисунок 5.1 – Технологическая схема общей сборки компрессора. В двух частях

Рисунок 5.1 – Технологическая схема общей сборки компрессора. Продолжение

На технологических схемах сборки каждая деталь или сборочная единица обозначается прямоугольником, разделенным на три части. В верхней части указывается ее наименование, в левом нижней – обозначение (в нашем случае, позиция), в правой нижней – количество монтируемых деталей или сборочных единиц.

Рисунок 5.2 – Технологическая схема узловой сборки коленчатого вала

Рисунок 5.3 – Технологическая схема узловой сборки цилиндра первой ступени

Рисунок 5.4 – Технологическая схема узловой сборки

шатунно-поршневой группы первой ступени

Рисунок 5.5 – Технологическая схема узловой сборки поршня первой ступени

Рисунок 5.6 – Технологическая схема узловой сборки цилиндра второй ступени

Рисунок 5.7 – Технологическая схема узловой сборки

шатунно-поршневой группы второй ступени

Рисунок 5.8 – Технологическая схема узловой сборки поршня второй ступени

Рисунок 5.9 – Технологическая схема узловой сборки

крышки клапанной первой ступени

Рисунок 5.10 – Технологическая схема узловой сборки

крышки клапанной второй ступени

Рисунок 5.11 – Технологическая схема узловой сборки крышки-окна

Рисунок 5.12 – Технологическая схема узловой сборки крышки торцевой

Рисунок 5.13 – Технологическая схема узловой сборки крышки торцевой масляной

Рисунок 5.14 – Технологическая схема узловой сборки шкива

Детали и сборочные единицы на схемах обозначаются в строгом соответствии с их обозначением на сборочных чертежах и спецификациях. Каждой сборочной единице или составной части изделия присваивается обозначение его базовой детали с добавлением символа «сб.», т.е. сборка. Базовым называется первичный элемент, с которого начинается сборка. Базовой может быть как деталь, так и сборочная единица.

В зависимости от типа производства, трудоемкости процесса сборки, степени расчлененности и характерных особенностей собираемого изделия различают следующие организационные формы сборки: стационарную (неподвижную) и подвижную. Стационарная сборка характеризуется выполнением всех сборочных операций на постоянном рабочем месте, к которому подаются детали и сборочные единицы собираемого изделия. Подвижная сборка характеризуется перемещением собираемого изделия от одного рабочего к другому. На каждом рабочем месте выполняется одна определенная операция.