РПЗ (Э4 Холодильный промышленный склад), страница 4

2π - угол поворота кривошипа от верхней мертвой точкиL ⋅ sin ( β ) = R ⋅ sin ( φ) β - угол отклонения шатуна от оси цилиндраsin ( β ) =R ⋅ sin ( φ)L R ⋅ sin ( φ) Lβ ( φ) = asin 2 R ⋅ sin ( φ)  = 1 − λ 2 ⋅ sin ( φ) 2cos ( β ) = 1 − sin ( β ) = 1 − RL2(2s ( φ) = R ⋅ ( 1 − cos ( φ) ) + L ⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φ)s ( φ) = R ⋅ ( 1 − cos ( φ) ) +(2))122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φ) λRГрафик зависимости перемещения поршня от угла поворотаколенчатого вала0.050.040.03s ( φ)0.020.0100100200300φdegСкорость поршня в зависимости от угла поворота коленчатого валаопределяется как производная по времени от s ( φ)c ( φ) = ω ⋅d( s ( φ) )dφГрафик зависимости скорости поршня от угла поворота коленчатоговала42c ( φ)0−2−40100200φ⋅300180πУскорение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого валаопределяется как производная по времени от с ( φ)d22j ( φ) = ω ⋅dφ2s ( φ)График зависимости скорости поршня от угла поворота коленчатого вала600400200j ( φ)0− 200− 4000100200φ⋅300180πСоответствующие давления начала и конца процессов сжатия в первой ивторой ступеняхp1 = pвсΙ = 2.4918 ⋅ barp3 = pвсΙΙ = 6.6883 ⋅ barp2 = pнΙ = 7.124 ⋅ barp4 = pнΙΙ = 21.5549 ⋅ barРасчет показателя политропы процесса сжатия для обеих ступенейp1 ⋅ v1nΙ= p2 ⋅ v2nΙnΙ = log  πI ,v1  = 1.08v2nΙΙnΙΙv3 p3 ⋅ v3 = p4 ⋅ v4nΙΙ = log  πII ,  = 0.99v4 Расчет показателя политропы обратного расширенияСогласно рекомендациям относительный мертвые объем принимаетсяaмоΙ = 0.07aмоΙΙ = 0.07Показатель политропы конечных параметровАΙ = 0.62 kΙ = 1.1697mΙ = 1 + АΙ ⋅ ( kΙ − 1) = 1 + 0.62 ⋅ ( 1.1697037356857138 − 1) = 1.105АΙΙ = 0.62 kΙΙ = 1.2508mΙΙ = 1 + АΙΙ ⋅ ( kΙΙ − 1) = 1 + 0.62 ⋅ ( 1.2507692039552762 − 1) = 1.155Определение углов всасывания и нагнетанияПриведенный к ходу мертвый объемSмΙ = Sh ⋅ aмоΙ = 0.042 ⋅ m ⋅ 0.07 = 0.003 mSполнΙ = SмΙ + Sh = SмΙ + Sh = 0.045 mSмΙΙ = Sh ⋅ aмоΙΙ = 0.042 ⋅ m ⋅ 0.07 = 0.003 mSполнΙΙ = SмΙΙ + Sh = 0.00294 ⋅ m + 0.042 ⋅ m = 0.045 mИз уравнения процесса обратного расширенияp1 =p1 ⋅ v1mΙ= p2 ⋅ v2mΙp2 SмΙ + SвсасΙ SмΙSвсасΙ = 4.67 × 10mΙИз уравнения процесса обратного расширения−3p3 ⋅ v3mmΙΙ= p4 ⋅ v4p4p3 = SмΙΙ + SвсасΙΙ SмΙΙ−3SвсасΙΙ = 5.15 × 10mΙΙSвсасΙ = R ⋅ ( 1 − cos ( φвсасΙ) ) +m()122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φвсасΙ) λR0 ≤ φвсасΙ ≤ πφвсасΙ = 35.7072 ⋅ град()122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φвсасΙΙ) λR0 ≤ φвсасΙΙ ≤ πSвсасΙΙ = R ⋅ ( 1 − cos ( φвсасΙΙ) ) +φвсасΙΙ = 37.63 ⋅ градИз уравнения процесса сжатия 1-2p1 =p2 SмΙ + SвсасΙ SмΙmΙp2 ⋅ v2SнагнΙ = 0.01 mnΙ= p1 ⋅ v1nΙmΙΙp4 ⋅ v4Из уравнения процесса сжатия 1-nΙΙ= p3 ⋅ v3nΙΙp3p4 = SмΙΙ + SнагнΙΙ SполнΙΙSнагнΙΙ = 0.01 mnΙΙSнагнΙ = R ⋅ ( 1 − cos ( φнагнΙ) ) +()122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φнагнΙ) λRπ ≤ φнагнΙ ≤ 2πφнагнΙ = 294.3429 ⋅ градSнагнΙΙ = R ⋅ ( 1 − cos ( φнагнΙΙ) ) +()122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φнагнΙΙ) λRπ ≤ φнагнΙΙ ≤ 2πφнагнΙΙ = 303.6162 ⋅ градsрасш ( φ) = R ⋅ ( 1 − cos ( φ) ) +sсж ( φ) = R ⋅ ( 1 − cos ( φ) ) +()122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φ) λR()122⋅ 1 − 1 − λR ⋅ sin ( φ) λRСовокупность функций давления от угла поворота дает развернутуюиндикаторную диаграмму для 1 цилиндра первой и второй ступениpΙ ( φ) =p2 SмΙ + s ( φ)  SмΙ mΙif 0 ≤ φ ≤ φвсасΙp1 if φвсасΙ ≤ φ ≤ πp1 SмΙ + s ( φ)  SполнΙ nΙif π ≤ φ ≤ φнагнΙp2 if φнагнΙ ≤ φ ≤ 2πpΙΙ ( φ) =p4 SмΙΙ + s ( φ)  SмΙΙ mΙΙif 0 ≤ φ ≤ φвсасΙΙp3 if φвсасΙΙ ≤ φ ≤ πp3 SмΙΙ + s ( φ) SполнΙΙnΙΙif π ≤ φ ≤ φнагнΙΙp4 if φнагнΙΙ ≤ φ ≤ 2πГрафик развернутой иникаторной диаграммы Ι ступени сжатия в зависимости отугла поворота коленчатого валаpΙ ( φ)1×1068×1056×1054×1052×10500100200300φdegГрафик развернутой иникаторной диаграммы ΙΙ ступени сжатия в зависимостиот угла поворота коленчатого вала3×1062×1061×106pΙΙ ( φ)00100200φdeg300Графики индикаторных диаграмм ступеней сжатия в зависимости от ходапоршня2×1061×106pΙ ( φ)pΙΙ ( φ)000.020.04s ( φ) +SмΙ , s ( φ) +SмΙΙНахождение силы действия газа на крышку поршняДавление в картереpк = P0 = 2.5982 ⋅ barПлощадь крышки поршня первой и второй ступени2FпΙ =DΙ* ⋅ π= 4.4179 × 104−32m2FпΙΙ =DΙΙ* ⋅ π4= 4.4179 × 10Давление газа на крышку поршняFгΙ1 ( φ) = FпΙ ⋅ ( pΙ ( φ) − pк)FгΙΙ1 ( φ) = FпΙΙ ⋅ ( pΙΙ ( φ) − pк)Диаграмма газовых сил для Ι ступени2×103FгΙ1 ( φ) 1×10300100200φdeg300−3m2Диаграмма газовых сил ΙΙ ступени1×1048×1036×1034×1032×103FгΙΙ1 ( φ)00100200300φdegОпределение масс подвижных эллементов компрессораРасчет поршневого пальцаНаружний диаметрdппн = 0.38 ⋅ DΙ* = 0.0285 mВнутренний диаметрdппв = 0.77dппн = 0.0219 mdппв* = 0.022 mДлина поршневого пальцаlпп = 1.2 ⋅ dппн* = 0.036 mlпп* = 0.034 mdппн* = 0.03 mМатериал заготовки обоих пальцев Ст 20Расчет поршняРассчитанный диаметр поршняDΙ* = 0.075 mПолная высота поршняH = 1.04 ⋅ DΙ* = 0.078 mH* = 0.078 mТолщина днища поршняδ = 0.15 ⋅ DΙ* = 0.0113 m δ* = 0.012 mТолщина стенки юбки поршняS1 = 0.01 mРасстояние от днища допервой канавки подуплотнительное кольцоe = 0.01 mРасстояние междупоршневыми кольцамиb1Ι = 0.0025mВысота канавки под поршневыекольцаbΙ = 0.0025mТолщина поршня под канавкойSΙ = 0.007mРасстояние оси поршневогопальца от основания поршняhппΙ = 0.035 mДиаметр отверстия подпоршневой палецdп = dппн* = 0.03 ⋅ mДиаметр бобышкиdб = 1.38 ⋅ dппн* = 0.0414 mДлина бобышекlбΙ = 0.02mМатериалAЛ1dб* = 0.042 mГеометрические параметры поршневых колецПринимаются размеры уплотнительных колецНаружний диаметр (диаметр цилиндра)DцΙ = 0.075mРадиальная толщинаtΙ = 2.5 × 10Высота кольцаbΙ = 2.5 × 10−3m−3mМаслосъемные кольцаГеометрические размеры маслосъемных колец аналогичны размерамуплотнительных колец с добавлением конусной расточки в 15 °, гдецилиндрическая часть составляет 0.25b.Геометрические параметры втулки под головку шатунаТак как диаметры поршневых пальцев обеих ступеней одинаковы аисполнение шатунов необходимо принять однотипным, размеры втулокпринимаются равными для каждого цилиндра.Размеры принимаютсяВнутренний диаметр втулкиdвн.в = 0.03mНаружний диаметр втулкиdн.в = 0.05mДлина втулкиlв = 0.032mМасса поршняВ современных компрессорах поршни изготавливают из алюминиевых сплавовρAl = 2770 ⋅kgmmп =31⋅ FпΙ ⋅ H ⋅ ρAl = 0.3182 kg3Масса поршневого пальцаПоршневой палец всегда изготавливают из сталиρст = 7800 ⋅kg3mmпп = lпп* ⋅()π22⋅ dппн* − dппв* ⋅ ρст = 0.0866 kg4Масса всасывающего клапанаmвскл = 0.025kgРазмеры шатунаРазмер малой шатунной головки.Наружный диаметр головки.dг = 1.6 ⋅ dппн* = 0.048 mdг1 = 0.042mlш = 0.35 ⋅ DΙ* = 0.0263 mlш1 = 0.028mМинимальная толщина стенки головки.hг = 0.3 ⋅ dппн* = 9 × 10−3mhг1 = 0.01mРадиальная толщина стенки втулке (менее).sВ = 0.09 ⋅ dппн* = 2.7 × 10−3msВ = 0.003mМинимальная ширина стержня шатуна.hшmin = 0.55 ⋅ dг1 = 0.0231 mМаксимальная ширина стержня шатуна.hшmax = 1.3 ⋅ hшmin = 0.0338 mhшmin = 0.026mПринимаемhш = 0.034mРазмер полок двутавра стержня шатуна.bш = 0.7 ⋅ lш1 = 0.0196 m0.55 ⋅ DΙ* = 0.0413 mdшш = 0.046mbш = 0.02mВысота стягиваемой шатунными болтами части обоймы подшибника.h1 = 0.55 ⋅ dшш = 0.0253 mВысота стягиевемой шатунными болтами части обоймы крышки головкишатуна.h2 = 0.55 ⋅ dшш = 0.0253 mДиаметр шатунного болтаdшб = 0.18 ⋅ dшш = 8.28 × 10−3mdшб = 0.008mРадиус закругления у головки шатунного болта.−3r1 = 0.15 ⋅ dшб = 1.2 × 10mr1 = 0.0012mРадиус закругления у центровочных поясков шатунного болтаr2 = 0.25 ⋅ dшб = 2 × 10−3mr1 = 0.002mРасстояние между шатунными болтамиCб = 1.2 ⋅ dшш = 0.0552 mdнвг = dг1 = 0.042 mdвнвг = dппн* + 2 ⋅ sВ = 0.036 mdнвгLСТ1 = L − h1 −= 0.0587 m2−4 2Fст = bш ⋅ hш − ( hш − 2 ⋅ 0.005 m) ⋅ ( hш − 0.01m) = 1.04 × 10 maвш = lш1 = 0.028 mанш = aвш = 0.028 mМасса шатунаШатун условно разбивают на три части - верхнюю головку, стержень и нижнююголовкуМасса верхней головки шатунаVвгш = π ⋅(2aвш ⋅ dнвг − dвнвг24) = 1.0292 × 10− 5 ⋅ m3mвгш = Vвгш ⋅ ρст = 0.0803 kgМасса стержня шатунаVсш = Fст ⋅ LСТ1 = 6.1048 × 10−6⋅m3mсш = Vсш ⋅ ρст = 0.0476 ⋅ kgМасса нижней головки шатунаVнгш = анш ⋅ ( h1 + h2) ⋅ Cб − π ⋅анш ⋅ dшш24= 3.1674 × 10−5⋅m3mнгш = Vнгш ⋅ ρст = 0.2471 ⋅ kgmш = mвгш + mсш + mнгш = 0.0803 ⋅ kg + 0.0476 ⋅ kg + 0.2471 ⋅ kg = 0.375 kgВыбор толщин стенок цилиндров Ι и ΙΙ ступениПри давлениях до 6 МПа толщину стенки цилиндра s можно определитьисходя из представления цилиндра как тонкостенного сосуда.Исходные данныеНаибольшее давление в цилиндре Ι ступениНаибольшее давление в цилиндре ΙΙ ступениpm = 6.906 ⋅ barpнΙΙ = 21.555 ⋅ barВнутренний диаметр цилиндра Ι ступениВнутренний диаметр цилиндра ΙΙ ступениDΙ* = 0.075 mDΙΙ* = 0.075 mДопускаемое напряжение при растяженииσр = 15MPaДополнительная толщиина стенки, учитывающая ослабление стенки врезультате неточности отливки, коррозии, отверстий и т.п.

принятаa = 0.005mТолщана стенки цилиндра Ι и ΙΙ ступени рассчитывается по формулеsΙ =sΙΙ =pm ⋅ DΙ*2 ⋅ σр+ a = 6.727 × 10pнΙΙ ⋅ DΙΙ*2 ⋅ σр−3+ a = 0.01 ⋅ m⋅mПринимаются толщины стенок цилиндровsΙ = 0.0067 msΙΙ = 0.01 mСуммарная масса деталей, движущихся возвратно-поступательноmпсΙ =  mп + mпп + mвскл +1⋅ mш = 0.5548 ⋅ kg3mпсΙΙ =1mпсΙ2mпс = 6mпсΙΙСилы инерции поступательно движущихся масс приходящиеся на одинцилиндрJпсΙ1 ( φ) = −mпсΙ ⋅ j ( φ)JпсΙΙ1 ( φ) = −mпсΙΙ ⋅ j ( φ)Диаграмма сил инерции поступательно движущихся масс для 1 цилиндра Ι и ΙΙступени400200JпсΙ1 ( φ)JпсΙΙ1 ( φ)0− 200− 4000100200300φdegМасса шатуна движущаясявращательно2mшат = ⋅ mш = 0.25 ⋅ kg3Масса шейки шатунаmш.ш = 0.31kgМасса щекиmщR = 4.226kg − mш.ш +mврΙ =( 10.323kg − 7.414kg)= 5.3705 kg2m + m + 2 ⋅ m ⋅ z  ш.шщRшат Ι32= 3.1735 ⋅ kgСила трения при поступательном движении приходящаяся на 1 цилиндрFтр.псΙ1 ( φ) =2  NтрΙ 3  z Ι ⋅ Cm ( φ ) Fтр.псΙΙ1 ( φ) =2  NтрΙΙ 3  zΙΙ ⋅ Cm ( φ) Суммарная сила, действующая на ось пальца, направленная вдоль осицилиндра для каждого цилиндра обеих ступенейFΣΙ1 ( φ) = FгΙ1 ( φ) + JпсΙ1 ( φ) + Fтр.псΙ1 ( φ)FΣΙΙ1 ( φ) = FгΙΙ1 ( φ) + JпсΙΙ1 ( φ) + Fтр.псΙΙ1 ( φ)График сил, действующих на ось пальца для Ι ступени2×1031×103FгΙ1 ( φ)JпсΙ1 ( φ)Fтр.псΙ1 ( φ)FΣΙ1 ( φ)0− 1×1030100200300φdegГрафик сил, действующих на ось пальца для ΙΙ ступени1×104FгΙΙ1 ( φ)8×103JпсΙΙ1 ( φ)6×103Fтр.псΙΙ1 ( φ)4×103FΣΙΙ1 ( φ)2×1030− 2×1030100200φdeg300Сила, действующая по шатунуFΣΙ1 ( φ)PшΙ1 ( φ) =cos ( β ( φ) )PшΙΙ1 ( φ) =FΣΙΙ1 ( φ)cos ( β ( φ) )График зависимости силы, действующей по шатуну для Ι ступениPшΙ1 ( φ)3×1032×1031×1030− 1×1030100200300φdegГрафик зависимости силы, действующей по шатуну для ΙΙ ступени1×1048×1036×1034×1032×103PшΙΙ1 ( φ)00100200300φdegНормальная сила N, с которой поршень прижимается к цилиндруNΙ1 ( φ) = −FΣΙ1 ( φ) ⋅ tan ( β ( φ) ) NΙΙ1 ( φ) = −FΣΙΙ1 ( φ) ⋅ tan ( β ( φ) )График зависимости нормальной силы, прижимающей поршень к цилиндрудля Ι ступени400300200NΙ1 ( φ)1000− 1000100200300φdegГрафик зависимости нормальной силы, прижимающей поршень к цилиндрудля ΙΙ ступениNΙΙ1 ( φ)1.5×1031×1035000− 5000100200300φdegРадиальная силаZΙ1 ( φ) = FΣΙ1 ( φ) ⋅cos ( φ + β ( φ) )cos ( β ( φ) )ZΙΙ1 ( φ) = FΣΙΙ1 ( φ) ⋅cos ( φ + β ( φ) )cos ( β ( φ) )График зависимости влияния радиальной силы на шейку вала от одногоцилиндра для Ι ступени2×1031×103ZΙ1 ( φ)0− 1×1030100200300φdegГрафик зависимости влияния радиальной силы на шейку вала от одногоцилиндра для ΙΙ ступени1×1045×103ZΙΙ1 ( φ)0− 5×1030100200φdeg300График зависимости влияния радиальной силы на вал от Ι ступениZΙ ( φ)4×1033×1032×1031×1030− 1×1030100200300φdegГрафик зависимости влияния радиальной силы на вал от ΙΙ ступениZΙΙ ( φ)8×1036×1034×1032×1030− 2×1030100200300φdegГрафик зависимости влияния радиальной силы приложенной к валуот обеих ступеней8×103Z ( φ)6×103ZΙ ( φ)4×1032×103ZΙΙ ( φ)0− 2×1030100200φdeg300Построение диаграммы тангенциальных силTΙ1 ( φ) = −FΣΙ1 ( φ) ⋅sin ( φ + β ( φ) )cos ( β ( φ) )TΙΙ1 ( φ) = −FΣΙΙ1 ( φ) ⋅sin ( φ + β ( φ) )cos ( β ( φ) )График зависимости тангенциальной силы приложенной к шейке шатуна от 1цилиндра Ι ступени2×1031×103TΙ1 ( φ)0− 1×1030100200300φdegГрафик зависимости тангенциальной силы приложенной к шейке шатуна от 1цилиндра ΙΙ ступени8×1036×1034×1032×103TΙΙ1 ( φ)0− 2×1030100200φdeg300График зависимости тангенциальной силы приложенной к шейке шатуна отцилиндров Ι ступени4×1033×1032×1031×103TΙ ( φ)0− 1×1030100200300φdegГрафик зависимости тангенциальной силы приложенной к шейке шатуна отцилиндров ΙΙ ступени8×1036×1034×1032×103TΙΙ ( φ)0− 2×1030100200φdeg300График зависимости тангенциальной силы приложенной к валуот цилиндров Ι и ΙΙ ступениT ( φ)TΙ ( φ)TΙΙ ( φ)1×1048×1036×1034×1032×1030− 2×1030100200300φdegСила трения от вращающихся частей1 NтрΙ−2⋅= 65.625 kg ⋅ m ⋅ s3 ω⋅R1 NтрΙΙ−2= ⋅= 42.187 kg ⋅ m ⋅ s3 ω⋅RTтр.врΙ =Tтр.врΙΙГрафик сил трения от вращающихся частей первой и второй ступении70Tтр.врΙ 60Tтр.врΙΙ50400100200300φdegСреднее значение воздействия тангенциальной силы от всех цилиндров навал за весь цикл2π⌠ T ( φ ) dφ⌡03Tср == 3.4505 × 10 N2πГрафик момента от суммарной тангенциальной силыMт ( φ ) = T ( φ ) ⋅ RЗначение момента от средней тангенциальной силы за весь циклMт.ср = Tср ⋅ R = 72.46 ⋅ JЗначение момента трения вращенияя от соответствующих сил Tтр.врΙ и Tтр.врΙΙMтр.вр = ( Tтр.врΙ + Tтр.врΙΙ ) ⋅2R= 1.441 ⋅ JπЗначение суммарного момента сопротивления от тангенциальных и силтрения вращенияMсопрот.ср = Mт.ср + Mтр.вр = 72.4598 ⋅ J + 1.4413 ⋅ J = 73.9012 ⋅ JГрафики зависимостей моментов сопротивления,приложенных к коленчатому валу200Mт ( φ)Mт.ср100Mтр.врMсопрот.ср00100200300φdegЭффективная мощность электродвигателся по результатам динамическогорасчетаNe.д = Mсопрот.ср ⋅ ω = 11.221 ⋅ kWВычисление погрешности между тепловым и динамическим расчетамиNe − Ne.д⋅ 100% = 3 ⋅ % < 5%NeПостроение векторных диаграмм сил, действующих на шатунные шейкивалаЦентробежная сила от вращающейся части шатуна для каждой шейкиНа каждой шейки расположенно по 1 поршнюmвр1 = m + m + 2 ⋅ m ⋅ 2 ш.шщRшат32mвр2 = mвр1 = 3.0069 kg= 3.0069 ⋅ kgmвр3 = mвр1 = 3.0069 kg23Zц1 = −mвр1 ⋅ ω ⋅ R = −1.4559 × 10 N3Zц2 = Zц1 = −1.4559 × 10 N3Zц3 = Zц1 = −1.4559 × 10 NАбсолютное значение силы, действующей на шатунные шейки22ZΙ1 ( φ) ZΙΙ1 ( φ)  TΙ1 ( φ) TΙΙ1 ( φ)  Q1 ( φ) = + +  Zц1 ++2 42  422ZΙΙ1 ( φ − π) ZΙ1 ( φ − π)  TΙΙ1 ( φ − π) TΙ1 ( φ − π)  Q2 ( φ) = + +  Zц2 ++2424 22ZΙ1 ( φ)  TΙ1 ( φ)  Q3 ( φ) =  +  Zц3 +2  2  График зависимости абсолютного значения силы, действующей напервую(левую) шатунную шейку от одного поршня Ι ступени и одного поршняΙΙ ступениQ1 ( φ)4×1032×10300100200φdeg300400График зависимости абсолютного значения силы, действующей на вторую(среднюю) шатунную шейку от одного поршня Ι ступени и одного поршня ΙΙступениQ2 ( φ)4×1032×10300100200300400φdegГрафик зависимости абсолютного значения силы, действующей на третью(правую) шатунную шейку от двух поршней Ι ступениQ3 ( φ)1.5×1035000100200300400φdegГодографы сил действующих на шатунную щейкуДля левой (1) и центаральной (2) шатунной шейки TΙ1 ( φ)  4 T1 ( φ ) = −2000T1 ( φ) − 200− 400− 6003− 1.6×10− 1.4×103Zц1 +− 1.2×10ZΙ1 ( φ)43− 1×103В зоне, распространенной в обе стороны на 60 градусов от радиус векторамаксимальной абсолютной силы, на шатунной шейке просверливаетсяотверстие для подачи масла к шатунным подшипникам скольжения.Расчет маховика через роторИсходные данные2Jрот = 0.025 kg ⋅ mМомент инерции ротораMсопрот.ср = 73.9012 JСредний за цикл момент сопротивления140Так как у проектируемого компрессора не большая мощность роль маховикаможет выполнять ротор электродвигателя.∆E, гдеδ =Стень неравномерности вращения вала2( Jδ ) ⋅ ωДопустимая степень неравномерности вращенияδдоп =∆E - изменние кинетической эренгии маховика в течении одного оборота валакомпрессораJδ - момент инерцииω - угловая скорость вращения коленчатого валаМаксимальное изменение кинетической энергии ротора ∆E определяется черезполный размах fрезMсопр ( φ) = Mт ( φ) + Mтр.врМомент сопротивления на валуMвр1 = mш + mврΙ = 3.5485 kgMвр2 = mш + mврΙ = 3.5485 kgMвр3 = mш + mврΙ = 3.5485 kg222222Jвр1 = Mвр1 ⋅ L = 0.0391 kg ⋅ mJвр2 = Mвр2 ⋅ L = 0.0391 kg ⋅ mJвр3 = Mвр3 ⋅ L = 0.0391 kg ⋅ mJвр = ( Jвр1 + Jвр2 + Jвр3) = 0.1174 m ⋅ kg2Jδ = Jрот + Jвр = 0.1424 kg ⋅ m2График зависимости момента сопротивления на валу от его угла поворота200150Mсопр ( φ)Mсопрот.ср1005000100200300φградВекторная диаграмма изменения кинетической эренгии ротора500A ( B)− 50− 10002468BМаксимальное и минимальное отклонение отложеных векторовAmax = A ( Bmax) = 40.4101 JAmin = A ( Bmin) = −70.2903 Jfрез = Amax − Amin = 110.7 ⋅ J∆E = fрезδ =∆E( Jδ ) ⋅ ω2= 0.0133δдоп = 0.025Таким образом ротор может выполнять роль маховикавыполнять рольмаховика так какδ < δдопУравновешивание сил инерцииСилы инерции первого порядка поступательно движущихся частей2J'пс = −ω ⋅ L ⋅ mпс = −102.067 kg ⋅ m ⋅ s−2Массы неуравновешенных вращающихся частейmш = 0.375 kgШатунная шейкаВращающаяся часть шатунаmврΙ = 3.1735 kgMdh1 = mш + mврΙ = 3.5485 kgMdh2 = mш + mврΙ = 3.5485 kgMdh3 = mш + mврΙ = 3.5485 kg2Jdh1 = Mdh1 ⋅ ω ⋅ L = 217.6039 N2Jdh2 = Mdh2 ⋅ ω ⋅ L = 217.6039 N2Jdh3 = Mdh3 ⋅ ω ⋅ L = 217.6039 NJgh = Jdh1 + Jdh2 + Jdh3 + J'пс = 550.7447 NПротивовеспротвовес - это сектор с углом в 120 градус с радиусом 50 ммmпрот =JghRgh ⋅ ω2= 18.86 kgРасчет клапанов и газового трактаВыбираются стандартные лепестковые клапанаМаксимальные относительные потери в клапанах для Ι и ΙΙ ступени( ∆Nкл / Nнорм )maxΙ = 10%( ∆Nкл / Nнорм )maxΙΙ = 9%Критерий скорости для воздуха для Ι и ΙΙ ступени соответственноFвс.maxΙ = 0.22Fвс.maxΙΙ = 0.2Универсальная газовая постояннRун = 8.314Молярная масса хладагента R507AMR507 = 0.1 kg ⋅ molГазовая постоянная для хладагента R507ARR507 = 84.103 K−1−12⋅m ⋅s−2Критерий скоростиF'Ι = Fвс.maxΙ ⋅1.4= 0.22 ⋅kΙ1.4= 0.2411.1697037356857138F'ΙΙ = Fвс.maxΙΙ ⋅1.4= 0.2 ⋅kΙΙ1.4= 0.2121.2507692039552762Скорость звука в клапанах рассчитывается по формулеaзв =TвсΙ = t1 + 273.15 = −7.38 + 273.15 = 265.77TнΙ = t2 + 273.15 = 31.8 + 273.15 = 304.95TвсΙΙ = t3 + 273.15 = 25.11318764150667 + 273.15 = 298.263TнΙΙ = t5 + 273.15 = 71.6510398972133 + 273.15 = 344.801aзв.всΙ =k1 ⋅ RR507 ⋅ TвсΙ = 160.888 m ⋅ saзв.нΙ =k2 ⋅ RR507 ⋅ TнΙ = 174.064 m ⋅ s−1−1aзв.всΙΙ =k3 ⋅ RR507 ⋅ TвсΙΙ = 172.492 m ⋅ saзв.нΙΙ =k4 ⋅ RR507 ⋅ TнΙΙ = 195.309 m ⋅ s−1−1k ⋅ Rг ⋅ TДопустимая условная скорость газа в клапанахwф.всΙ = F'Ι ⋅ aзв.всΙ = 38.723 m ⋅ swф.нΙ = F'Ι ⋅ aзв.нΙ = 41.895 m ⋅ s−1−1wф.всΙΙ = F'ΙΙ ⋅ aзв.всΙΙ = 36.499 m ⋅ swф.нΙΙ = F'ΙΙ ⋅ aзв.нΙΙ = 41.326 m ⋅ s−1−1Определение эквивалентных площадей клапанов прозводится из условиянеразрывности потока Cm ⋅ Fп = Ф ⋅ Zкл ⋅ wфCm ⋅ F пТаким образомФ=Zкл ⋅ wфПлощадь поршней Ι и ΙΙ ступениFпΙ = 4.4179 × 10−3m−32FпΙΙ = 4.4179 × 102m−1Средняя скорость поршняCm* = 2.03 m ⋅ sВ Ι ступени принимается число кпановZкл.всΙ = 2Zкл.нΙ = 2Во ΙΙ ступени принимается число кпановZкл.всΙΙ = 1Zкл.нΙΙ = 1Cm* ⋅ FпΙФвсΙ =ФнΙ =Zкл.всΙ ⋅ wф.всΙCm* ⋅ FпΙZкл.нΙ ⋅ wф.нΙФвсΙΙ =ФнΙΙ =−4= 1.158 × 10−4= 1.07 × 10Cm* ⋅ FпΙΙZкл.всΙΙ ⋅ wф.всΙΙCm* ⋅ FпΙΙZкл.нΙΙ ⋅ wф.нΙΙ2m2m= 2.457 × 10−4−42= 2.17 × 10mm2Принимаются лепестковые клапана, так как клапана такой конструкцииприменяются в малых компрессорах небольшой производительности.Коэффициент расхода седла в таких клапанахαс = 0.92Местное сопротивление лепестка21 1  = 1.2346ξ1 =   =  0.9  αс ξ2 = 0.98Местное сопротивление прямого коленаξобщ = ξ1 + ξ2 = 2.215Общее местное сопротивление1Коэффициент расхода для данного α =ссеченияПлощадь клапанаfнΙ =20.000107033692018316 ⋅ m−4 2== 1.593 × 10 m0.67197868816053652ФнΙfнΙΙ =2.2145679012345682αсαс20.000245715975894005 ⋅ m−4 2== 3.657 × 10 m0.67197868816053652ФвсΙΙfвсΙΙ =ξобщ0.000115799247398276 ⋅ m−4 2== 1.723 × 10 m0.67197868816053652ФвсΙfвсΙ =1=αс20.000217010528827429 ⋅ m−4 2== 3.229 × 10 m0.67197868816053652ФнΙΙαсРадиус отверстияrвсΙ* =rнΙ* =rвсΙΙ* =fвсΙπ20.000172325773776045 ⋅ m−3= 7.406 × 10 mπ=20.000159281378865315 ⋅ m−3= 7.12 × 10 mπfнΙ=πfвсΙΙπ2=0.000365660370221895 ⋅ m= 0.011 mπ20.000322942576380614 ⋅ mrнΙΙ* === 0.01 mππТаким образом примем радиусы отверстий для лепестковых клапанов:fнΙΙrвсΙ = 7.5 ⋅ 10−3−3rвсΙΙ = 11 ⋅ 10mm−3rнΙ = 7 ⋅ 10mrнΙΙ = 10 ⋅ 10−3mВысота подъема клапанов на всасывании и на нагнетании−3hкл.вс = 1 ⋅ 10mТолщина клапана принимаетсяhкл.н = 1.4 ⋅ 10−3δкл = 0.2 ⋅ 10m−3m= 0.67Определение диаметров патрубковИсходные данныеУдельные объемы хладагента в точках нагнетания и всасывания Ι и ΙΙ ступениv1 = 0.084 kg−1⋅m−1⋅mv3 = 0.0331 kg33v2 = 0.0318 kgv4 = 0.0101 kg−1−1⋅m⋅m33Диаметр всасывающего патрубка первой ступениПринимается значение скорости для всасывающего патрубкаD*всΙ =4 ⋅ VhΙ*π ⋅ wвс= 0.039 m−3DвсΙ = 39 ⋅ 10Принимается значение−1wвс = 15 m ⋅ smДиаметр нагнетательного патрубка первой ступениПринимается значение скорости для нагнетательного патрубка wн = 19 m ⋅ s4 ⋅ VhΙ* ⋅ v2D*нΙ =π ⋅ wн ⋅ v1Принимается значение= 0.021 m−3DнΙ = 21 ⋅ 10mДиаметр всасывающего патрубка второй ступени равен диаметрунагнетательного патрубка первой ступениDвсΙΙ = DнΙ = 0.021 mДиаметр нагнетательного патрубка второй ступениD*нΙΙ =4 ⋅ VhΙΙ* ⋅ v4π ⋅ wн ⋅ v3= 0.014 mПринимается значениеDнΙΙ = 14 ⋅ 10−3DнΙΙ = 0.014 mm−1Расчет болтов крышек цилиндровРасчет проводится для ступени высокого давленияИсходные данныеМатериал болтовСталь 45 ГОСТ 7798-70Давление всасыванияpm = 6.9062 × 10 PaДавление нагнетанияpк = 2.5982 × 10 PaАтмосферное давление вне компрессораpатм = 101325Pa55Площадь поверхности, подверженная действию Sп = 8.5 × 10гидравлического давления−3⋅mКоэффициент, зависящий от упругих свойствпрокладки (для паронита)Принимается число болтов равноеВнутренний диаметр болтов по дну впадинm1 = 0.75Допускаемое напряжение растяжения для стали[σ] = 1 × 10 Pazб = 188Сила, растягивающая болты= ) = 6.3562 × 10 NQб = Sп ⋅ ( pm − pатм) + Sп ⋅ ( pк − pатм3Нагрузка на все болты с учетом необходимой затяжки прокладки−2Pб = Qб ⋅ ( 1 + m1) = 1.112 × 10 kg ⋅ m ⋅ sНагрузка на один болтPб−2qб == 617.963 kg ⋅ m ⋅ szб4Напряжение растяженияσраст =4 ⋅ qбπ ⋅ d327= 3.454 × 10 ⋅ Pa8σраст < [σ] = 1 × 10 Pa−3d3 = 4.773 ⋅ 102mРасчет масляного насосаНеобходимо обеспечить подачу масла к отверстиям в коленчатом валу, длясмазывания трущихся поверхностей (подшипников скольжения, соединенияшатуна с шатунной шейкой, соединения поршня с цилиндром и соединенияпоршневого пальца с шатуном).