Курсовая работа 127: Проектирование и исследование механизмов поршневой компрессорной машины вариант ВУ14

Проектирование и исследование механизмов поршневой компрессорной машины

Содержание

• Содержание:
• Реферат……………………………………………………………………………..2
• 1.Техническое задание…………………………………………………………....5
• 1.1.Краткое описание работы механизма…………………………………….…...5
• 1.2.Исходные данные ……………………………………………………...……...12
• 2. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена….…….13
• 2.1.Построение механизма. Определение необходимых данных к проектированию кинематической схемы кривошипно-ползунного механизма…………..13
• 2.2.Определение требуемых передаточных функций скоростей………...…......15
• 2.3.Построение индикаторной диаграммы и графиков сил , действующих на поршни….....15
• 2.4.Построение графиков приведенных моментов и графика суммарного приведенного момента...17
• 2.5.Построение графика суммарной работы ……….……19
• 2.6.Построение графиков переменных приведенных моментов инерции II группы звеньев и графика их суммы …………………..…..19
• 2.7.Переход от графика к графику кинетической энергии всего механизма ………….20
• 2.8.Переход от графика к приближенному графику кинетической энергии этой же группы звеньев…….21
• 2.9.Построение графика кинетической энергии I группы звеньев….…21
• 2.10.Определение необходимого момента инерции маховых масс …....…21
• 2.11.Переход от графика к приближенному графику угловой скорости начального звена....21
• 2.12. Данные к силовому расчёту………………………………………………..22
• 3. Силовой расчет основного рычажного механизма……………...……….23
• 3.1.Исходные данные…………………...………………………………………..23
• 3.2.Построение схемы механизма………………...……………………………..23
• 3.3.Определение скоростей точек механизма…………………………………..23
• 3.4.Определение ускорений точек механизма…………...……………………..24
• 3.5.Определение главных векторов и главных моментов сил инерции…...….25
• 3.6.Силовой расчет……………...………………………………………………..26
• 4. Проектирование зубчатой передачи.............................................................27
• 4.1.Исходные данные……………………...……………………………………...27
• 4.2.Последовательность расчета зубчатой передачи…………………...……....27
• 4.3.Качественные показатели работы зубчатой передачи……………………..29
• 4.4.Выбор коэффициента смещения x с учетом качественных показателей работы зубчатой передачи………………..29
• 4.5.Построение профиля зуба колеса, изготовляемого реечным инструментом……………..30
• 4.6.Построение проектируемой зубчатой передачи…………………………....32
• 5. Проектирование планетарного редуктора……………………...…............33
• 5.1.Исходные данные…………………...………………………………………...33
• 5.2.Условия, которым должны удовлетворять числа зубьев колес редуктора………...….......33
• 5.3.Выбор числа зубьев………...……………………………………………........33
• 5.4.Графическая проверка передаточного отношения редуктора……...…..….34
• 6. Проектирование кулачкового механизма……………………...……….....34
• 6.1.Исходные данные…………………………………………………...………...34
• 6.2.Построение кинематических диаграмм и расчет масштабов построения………...35
• 6.3.Построение диаграммы ……………….36
• 6.4.Построение области допустимого расположения центра вращения кулачка…………….....36
• 6.5.Выбор положения центра вращения кулачка и определение основных размеров кулачкового механизма….36
• 6.6.Построение центрового и конструктивного профилей кулачка и кинематической схемы кулачкового механизма…….....37
• 6.7.Построение графика изменения углов давления…………………………...37
• 7. Заключение…………………………………………………………...…….….38
• 8. Список литературы…..…………………………………………………..…..39

1. Техническое задание.

1.1 Краткое описание работы механизмов.

Компрессорная машина – совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования. Компрессор объемный – машина для повышения давления и перемешивания газа, в которой процесс сжатия происходит в результате периодического изменения геометрических размеров рабочего пространства, занимаемого газом. В поршневом компрессоре сжатие газа осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения поршня в цилиндре компрессора. Это перемещение поршня обеспечивается кривошипно-ползунным, кулисным или кулачковым механизмами. Если требуемое давление газа нельзя получить в одном цилиндре, то применяют многоступенчатые машины, в которых газ последовательно проходит через несколько цилиндров и межступенчатых охладителей (холодильников).
На рис. 1.1 приведена схема трехступенчатой компрессорной машины. Диаметры D, D, D цилиндров при одинаковой длине H хода поршней связаны между собой зависимостями, вытекающими из уравнений состояния газа. На рис. 1.2 представлена функциональная схема вертикального двухступенчатого компрессора с двухрядным расположением цилиндров. Движение передается от асинхронного электродвигателя Д через планетарный зубчатый редуктор ПР и зубчатую цилиндрическую пару z-z на коленчатый трех опорный вал 1,на котором установлен маховик МАХ. Поршни 3 и 5 перемещаются с помощью шатунов 2 и 4. Сжатый газ из цилиндра ступени I поступает в холодильник и далее в цилиндр ступени II с помощью соответствующих самодействующих клапанов. Каждый цилиндр имеет одну рабочую полость, а поршни выполнены удлиненной формы (коэффициент l/D = 0,8…1,2 – отношение длины поршня к его диаметру). Крейцкопфный механизм снабжен дополнительным ползуном, следовательно, поршень может работать двумя сторонами. Таким образом, компрессоры могут быть одностороннего и двустороннего действий (всасывания – сжатия). Схемы типовых конструкций с разным расположением осей цилиндров приведены на рис. 1.3 и 1.4. Различают односторонние горизонтальные (рис. 1.3а), вертикальные (см. рис. 1.2), оппозитные горизонтальные (рис. 1.3б), угловые прямоугольные (рис. 1.4а), V –образные (рис. 1.4б) и W –образные схемы механизмов. Применяют однорядные, двухрядные и многорядные компрессоры. Последние имеют определенные преимущества: более равномерное распределение приведенного момента активных сил, а следовательно, меньшую массу маховика.
Сжатие газа в компрессорных машинах происходит по политропе, если не учитывается теплообмен с окружающей средой, или по изотерме – для машин с внутренним охлаждением в многоступенчатых поршневых компрессорах (рис. 1.5). На рисунке приведены графики политропы 1 и изотермы 2 с показателями степеней c = 1,3, c = 1 соответственно.
При расчете политропы расширения газа применяют коэффициент, являющийся отношением относительного мертвого пространства (см. рис. 1.5) к объему, описанному поршнем за один его ход, т.е. l = V/V = =0,06…0,12. Степень повышения давления газа e в одном цилиндре равна отношению давления нагнетания P к давлению всасывания P: Чтобы не возникла опасность воспламенения и взрыв масла на крышках цилиндров и поверхностях клапанов, значение e не должно превышать установленную норму. Для воздушных компрессоров e 2,8…3,5. Если степень повышения давления компрессора превышает эти нормы, то применяют несколько ступеней:
где z – число ступеней сжатия в компрессоре.
Обычно принимают e = e =…= e, тогда
Число ступеней сжатия выбирают с учетом следующих рекомендаций:
Оптимальное
конечное
давление по
критерию
полезного
действия,
МПа . . . . . . . 0,3 1,0 2,0 6,0 20 30 60


Интервал
давлений,
МПа . . . . . . . 0,1-0,7 0,5-3,0 1,3-15 3,5-40 15-100 20-130 45-150

Число сту-
пеней сжа-
тия . . . . . . . . 1 2 3 4 5 6 7

Изменение параметров сжимаемого газа в каждой ступени представлено на индикаторной диаграмме в координатах давление – перемещение поршня в цилиндре (рис. 1.6 и 1.7) в зависимости от степени повышения давления газа e, давления всасывания и изменения объема газа в холодильнике (рис. 1.5).
Электромеханический привод. Между приводным электродвигателем и компрессором устанавливают зубчатый редуктор с одной или двумя парами цилиндрических зубчатых колес или планетарный редуктор, обеспечивающие работу компрессора с оптимальной частотой вращения коленчатого вала или с заданной средней скоростью поршня. Превышение скорости недопустимо по критериям прочности, износа трущихся деталей и потерь энергии в клапанах. Как правило, используют асинхронные электродвигатели с синхронной частотой вращения, равной 750…2000 об/мин, при этом средняя скорость поршня составляет 2,5…5 м/с (рис. 1.2).
Структурную схему планетарного редуктора выбирают по таблице в соответствии с требуемым передаточным отношением.
Система смазки. Крупные компрессорные машины снабжены системами смазки механизмов привода (подшипников, зубчатых колес, соединительных зубчатых муфт) и деталей цилиндропоршневой группы. Предусмотрены два маслонасоса: рабочий (соединен муфтой с валом компрессора) и резервный (с отдельным приводом). В крейцкопфных компрессорах применяют механизмы привода, смазываемые индустриальными маслами, а для цилиндропоршневой группы используют компрессорные масла с необходимой дифференциацией по вязкости, температуре начала окисления и самовоспламенения и нагарообразующей способности.
Радиально-поршневые насосы (РПН) используют для смазки цилиндров. Для маслонасосов (лубрикаторов) используют либо отдельный электромеханический привод, либо привод коренного вала или крейцкопфа (рис. 1.8).

1.2. Исходные данные.

Исходные данные воздушного прямоугольного поршневого компрессора (рис. 1.4а) приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1.

Чертежи

Лист 1 - Определение закона движения

Лист 2 - Силовой расчет

Лист 3 - Проектирование зубчатой передачи

Лист 4 - Проектирование кулачкового механизма