Динамічний розрахунок поршневого компресора - Студопедія
Метою динамічного розрахунку є визначення сил і моментів, що діють на деталі кривошипно-шатунних груп, деталі циліндро-поршневих груп та корпусних елементів поршневого компресора для подальшого виконання розрахунків на міцність; врівноважування діючих у компресорі сил інерції; забезпечення необхідної нерівномірності обертання колінчастого валу.
При виконанні цього розділу студент повинен визначити наведені (еквівалентні) маси неврівноважених обертових та зворотно-поступально рухомих мас; виконати врівноваження сил інерції, що виникають при обертанні неврівноважених конструктивних елементів, що обертаються, і при нерівномірному зворотно-поступальному русі вздовж осі ряду відповідних елементів механізму руху і поршнів; визначити параметри маховика, побудувавши відповідні діаграми сил і моментів.
При визначенні наведених мас враховують окремо відповідні маси, що обертаються, і маси, що рухаються вздовж осі ряду, а масу шатуна, що здійснює складний обертально-поступальний рух, ділять на дві частини:mш1= 0,3mш;mш2=mш–mш1, зосереджуючи їх на осі поршневого (крейцкопфного) пальця (mш1) і на осі мотильової шийки колінчастого валу (mш2).
Приступаючи до динамічного розрахунку, кожен ряд поршневого компресора розглядають окремо, визначаючи сумарну поршневу силу та протидіє момент у кожному з них, потім всі моменти в рядах підсумовують при побудові сумарного протидіючого моменту.
З урахуванням сказаного розрахункову схему кожного ряду можна у наступному вигляді.
До поршневого пальця прикладена змінна сумарна поршнева силаPпj; складові цієїсили:
; ; ;
передаються (PNj) на стінку циліндра (або на напрямні крейцкопфа) або на напрямні крейцкопфа, стискають (розтягують) шатун, навантажують мотилевий та корінні підшипники біля колінчастого валу. Відцентрова сила інерції мас, що обертаються, постійна за величиноюРин.врj = mврjRω 2, прикладена до осі мотилевої шийки, розтягує кривошип і навантажує корінні підшипники колінчастого валу. До осі обертання колінчастого валу прикладені момент рушійних сил приводного двигунаМдв сі протидіючий момент сил опоруМс.сj = РmjR, що призводять до коливань частоти обертанняn = ω/6,28 колінчастого валу при встановленому режимі роботи.
Динамічний розрахунок ведеться для ряду послідовних положень кривошипаφ, що відраховуються в напрямку обертання, і переміщень поршня, що відраховуються від ВМТ:
,
Поршнева силаPпj(кН) визначається сумою алгебри сил, що діють вздовж осі ряду:
,
деРінj– сили інерції поступово рухомих мас;Рzj- сили тиску газу на поверхні поршня;Pmpj– сумарна сила тертя в циліндропоршневій групі, сальнику штока, що направляють крейцкопфа.
Результати розрахунку складових сумарної сили заносять до таблиці та підсумовують.
Необхідні визначення газової сили значення миттєвих індикаторних тисків обчислюють аналітично залежно від кута повороту колінчастого валу (ходу поршня).
Врівноважування сил інерції однорядного ПК полягає в повному врівноважуванні відцентрових сил інерції мас, що обертаютьсяРин.врj = mврjRω 2і частковому врівноважуванні сил інерції мас, що беруть участь у зворотно-поступальному русі. Останні можуть бути представлені у формі гармонійного ряду:
,
деРін1j = mп.дjRω 2 соsφ;Рін2j = λRmп.дjRω 2 соs2φ, причому сили інерції другого і вищих порядків зазвичай не врівноважують, так як це вимагає введення в конструкцію машини додаткових валів, що обертаються з частотою в два і більше разів вище ніж номінальна частота обертання колінчастого валу. У багаторядних ПК сили інерції першогоРин 1jі другогоРин 2jпорядків намагаються врівноважити силами інерції інших рядів.
Рекомендується наступний порядок розрахунку врівноваження сил інерції:
1) у РПЗ викреслюють схему ПК та на неї наносять діючі сили інерції;
2) за розробленими кресленнями ПК визначають маси, наведені до осі поршневого (крейцкопфного) та кривошипного пальців:
; ,
де масиmквизначають за кресленнями або для уніфікованих вузлів за довідковими даними.
В результаті зміни протягом одного обороту колінчастого валу моментів сил опоруМс.с = РТRі сил, що рухаютьсяМдв.свиникають кутові прискорення.
За діаграмою сумарного протидіючого моменту визначають збільшення імпульсів моментів сил ΔJm(кНмс), що зображуються величиною майданчиків ΔJm, укладених між ординатами і .
Особливості динаміки багаторядних компресорів. У багаторядних ПК зусилля, що у кожному ряду, створюють складну систему сил. При додаванні тангенціальних силРтj(або протидіючих моментів) початок відліку кутів першого рядуφ = φ1поєднують з початком координат, а для діаграм наступних рядів – переміщують вперед на кут Δφj = γj – φкjвідставання ВМТj-го ряду від ВМТ ряду I, деγjіφкj– кути розвалу циліндрів та випередження кривошипуj-го ряду по відношенню до ряду I. На шатунні шийкиколінчастого валу, як і раніше, діють силиPтjіPzjз рівнодіючої , але реакції з боку корпусу машини на корінні шийки колінчастого валу в багаторядному ПК можуть бути визначені лише методами, що застосовуються для статично невизначених систем .
Корінні шийки колінчастого валу передають крутний моментМкр = RΣРТj, величина якого є сумою крутних моментів даного ряду і всіх рядів, розташованих з боку вільного кінця колінчастого валу. Обчислення моментів, що крутять, рекомендується вести в табличній формі, зміщуючи початок відліку кутівφна кут Δφj. Слід пам'ятати, що у багаторядних ПК максимальне значенняМкрнеобов'язково посідає шийку, розташовану із боку приводного двигуна.
Врівноваження сил інерції поворотно-поступально рухомих мас багаторядних ПК у ряді випадків може бути досягнуто вибором відповідних схем ПК. Якщо це неможливо, то врівноваження піддаються тільки сили інерції першого порядку за допомогою установки противаг аналогічно однорядним ПК. При цьому противаги встановлюють на продовженні кривошипів таким чином, щоб момент, що створюється, був протилежним за знаком моменту від сил інерції першого порядку.
У наведених нижче прикладах розглянуто динамічний розрахунок оппозитного та кутового багаторядного компресорів, який дозволить на конкретних прикладах краще розібратися з основними принципами, викладеними вище.
3.1.Приклади динамічного розрахунку поршневого компресора
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: