Исследование сил в одноцилиндровом поршневом компрессоре.

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

1.3 Разработка и объяснение принципов уменьшения свободных сил инерции в одноцилиндровой поршневой компрессорной машине…………………………………………..9

2 Исследование сил в многоцилиндровых схемах……………………………………………….11

2.1 Описание кинематической схемы шатунно-кривошипного механизма……………………11

2.2 Схема 1…………………………………………………………………………………………..11

2.3 Схема 2………………………………………………………………………………………….12

3 Сводная таблица………………………………………………………………………………….13

 

 

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: 7

Кинематические схемы:

Схема 1: Семилучевая звезда (угол развала цилиндров 60°),

Схема 2: Трех-коленчатый вал, V-образный. (угол развала цилиндров 60°),

Параметры поршня:

-Масса поршня 0,9 кг;

-Диаметр поршня 80 мм;

Размеры кривошипно - шатунного механизма:

-радиус кривошипа 40 мм;

-длина шатуна 210 мм;

-масса шатуна 1,9 кг:

Число оборотов вала 750 об/мин;

Степень повышения давления 6,0

Исследование сил в одноцилиндровом поршневом компрессоре.

Исследование сил инерции.

Вычисляем массу поршневой группы:

Mпгр=Мп+0.3Мш=0,9+0,3*1,9=1,47 [кг], где

Мп - масса поршня, Мш - масса шатуна;

Вычисляем угловую скорость вращения кривошипа:

 

Таблица № 1 Расчет сил инерции в зависимости от угла поворота кривошипа:

α	cosα	cos2α	(r/l)cos2α	cosα+(r/l)cos2α	Pjпгр, Н	PjI , Н	PjII , Н
	1,000	1,000	0,173	1,173	7,059	6,017	1,041
	0,866	0,500	0,087	0,953	5,732	5,211	0,521
	0,629	-0,208	-0,036	0,593	3,570	3,787	-0,217
	0,500	-0,500	-0,087	0,413	2,488	3,009	-0,521
	0,000	-1,000	-0,173	-0,173	-1,041	0,000	-1,041
	-0,208	-0,914	-0,158	-0,366	-2,203	-1,251	-0,951
	-0,500	-0,500	-0,087	-0,587	-3,529	-3,009	-0,521
	-0,866	0,500	0,087	-0,779	-4,691	-5,211	0,521
	-0,891	0,588	0,102	-0,789	-4,749	-5,362	0,612
	-1,000	1,000	0,173	-0,827	-4,976	-6,017	1,041
	-0,914	0,669	0,116	-0,798	-4,800	-5,497	0,697
	-0,866	0,500	0,087	-0,779	-4,691	-5,211	0,521
	-0,500	-0,500	-0,087	-0,587	-3,529	-3,009	-0,521
	-0,259	-0,866	-0,150	-0,409	-2,459	-1,557	-0,902
	0,000	-1,000	-0,173	-0,173	-1,041	0,000	-1,041
	0,500	-0,500	-0,087	0,413	2,488	3,009	-0,521
	0,588	-0,309	-0,053	0,534	3,215	3,537	-0,322
	0,866	0,500	0,087	0,953	5,732	5,211	0,521
	0,999	0,995	0,172	1,171	7,045	6,009	1,036
	1,000	1,000	0,173	1,173	7,059	6,017	1,041

 

 

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.

 

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

1.3 Разработка и объяснение принципов уменьшения свободных сил инерции в одноцилиндровой поршневой компрессорной машине…………………………………………..9

2 Исследование сил в многоцилиндровых схемах……………………………………………….11

2.1 Описание кинематической схемы шатунно-кривошипного механизма……………………11

2.2 Схема 1…………………………………………………………………………………………..11

2.3 Схема 2………………………………………………………………………………………….12

3 Сводная таблица………………………………………………………………………………….13

 

 

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: 7

Кинематические схемы:

Схема 1: Семилучевая звезда (угол развала цилиндров 60°),

Схема 2: Трех-коленчатый вал, V-образный. (угол развала цилиндров 60°),

Параметры поршня:

-Масса поршня 0,9 кг;

-Диаметр поршня 80 мм;

Размеры кривошипно - шатунного механизма:

-радиус кривошипа 40 мм;

-длина шатуна 210 мм;

-масса шатуна 1,9 кг:

Число оборотов вала 750 об/мин;

Степень повышения давления 6,0

Исследование сил в одноцилиндровом поршневом компрессоре.

Исследование сил инерции.

Вычисляем массу поршневой группы:

Mпгр=Мп+0.3Мш=0,9+0,3*1,9=1,47 [кг], где

Мп - масса поршня, Мш - масса шатуна;

Вычисляем угловую скорость вращения кривошипа:

 

Таблица № 1 Расчет сил инерции в зависимости от угла поворота кривошипа:

α	cosα	cos2α	(r/l)cos2α	cosα+(r/l)cos2α	Pjпгр, Н	PjI , Н	PjII , Н
	1,000	1,000	0,173	1,173	7,059	6,017	1,041
	0,866	0,500	0,087	0,953	5,732	5,211	0,521
	0,629	-0,208	-0,036	0,593	3,570	3,787	-0,217
	0,500	-0,500	-0,087	0,413	2,488	3,009	-0,521
	0,000	-1,000	-0,173	-0,173	-1,041	0,000	-1,041
	-0,208	-0,914	-0,158	-0,366	-2,203	-1,251	-0,951
	-0,500	-0,500	-0,087	-0,587	-3,529	-3,009	-0,521
	-0,866	0,500	0,087	-0,779	-4,691	-5,211	0,521
	-0,891	0,588	0,102	-0,789	-4,749	-5,362	0,612
	-1,000	1,000	0,173	-0,827	-4,976	-6,017	1,041
	-0,914	0,669	0,116	-0,798	-4,800	-5,497	0,697
	-0,866	0,500	0,087	-0,779	-4,691	-5,211	0,521
	-0,500	-0,500	-0,087	-0,587	-3,529	-3,009	-0,521
	-0,259	-0,866	-0,150	-0,409	-2,459	-1,557	-0,902
	0,000	-1,000	-0,173	-0,173	-1,041	0,000	-1,041
	0,500	-0,500	-0,087	0,413	2,488	3,009	-0,521
	0,588	-0,309	-0,053	0,534	3,215	3,537	-0,322
	0,866	0,500	0,087	0,953	5,732	5,211	0,521
	0,999	0,995	0,172	1,171	7,045	6,009	1,036
	1,000	1,000	0,173	1,173	7,059	6,017	1,041

 

 

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.