4.3.2. Построение диаграмм

Индикаторная диаграмма строится в координатах «давление-ход поршня» (p-S). Обращаем внимание, что для построения индикаторной диаграммы значения давлений обязательно (!) должны быть представлены в МПа.

Строим сетку линий диаграммы: S_с, S - вертикальные линии, p_вс, р₀ и р_наг, р_к -горизонтальные (рис.22). Определяем «линейное мертвое пространство» как эквивалентный ход поршня S_c=S∙c и откладываем последовательно по оси абсцисс (в соответствующем масштабе) величины S_с и S.

Построение политроп сжатия и расширения производим следующим образом (рис.23).

Политропа сжатия (АВ). Начинаем построение из точки А. Путем последовательного уменьшения S_a (S_a^maч=S+S_с) получаем политропу сжатия. В точке пересечения политропы АВ с линией р_наг построения прекращаются. Эта точка соответствует концу процесса сжатия. Для корректного построения политропы сжатия обычно необходимо не менее 5-7 точек.

Политропа расширения (CD). Начнем построение из точки С. Путем последовательного увеличения S_a (S_a^min=S_с) получаем политропу сжатия. В точке пересечения политропы CD с линией р_вс построения прекращаются. Эта точка соответствует концу процесса расширения. Для корректного построения политропы расширения необходимо 2-3 точки при малом шаге изменения S_a.

Рис.23. Построение политроп сжатия и расширения

Рис.24. Индикаторная диаграмма

Рис.22. Сетка индикаторной

диаграммы

Процессы всасывания, нагнетания, открытия и закрытия клапанов считают идеальными, поэтому их достраивают по сетке линий диаграммы. Окончательный вид индикаторной диаграммы представлен на рис.24.

Диаграмма свободных усилий строится в координатах «сила - угол поворота вала»

(Р-а) -рис.25.

По оси абсцисс откладывают в масштабе угол поворота вала (а=0°- в.м.т; a=180°- н.м.т; a=360° - в.м.т). По оси ординат в одном масштабе откладывают силы Р_Г, Is. Р_тр.пс. P_св.

Особенности построения:

• в нижней и верхней «мертвых точках» сила Р_а имеет скачки;

• при a=а_сж Р_св, имеет излом;

• в нижней «мертвой точке» Р_тр.пс имеет скачок,

В зависимости от соотношения величин газовой силы Р_Г и силы инерции Is формы кривых свободных усилий Р_св будут различными. На рис.26 приведены типичные графические изображения Р_св.

Рис.26. Диаграмма свободных усилий компрессора (Р_св) при различных значениях сил Инерции (Is): Р_св(0) соответствует идеальному компрессору (Is=0)

Рис.25. Диаграмма свободных усилий

Диаграмма тангенциальных усилий строится в координатах «сила - угол поворота вала» (Т-а) -рнс.27.

По оси абсцисс откладывают в масштабе μ_{a ушл} а. Рекомендуется масштаб μ_a сохранять постоянным для всех диаграмм.

Рис.27. Диаграмма тангенциальных сил (для одного цилиндра)

По оси ординат откладывают в масштабе μt силу T для одного цилиндра. Для определения суммарного тангенциального усилия в многоцилиндровых одноступенчатых компресс­сорах в тех же координатах построенную диаграмму для одного цилиндра сдвигают вправо (в направлении вращения) на угол между смежными цилиндрами, повторяя такой сдвиг для одной шатунной шейки:

• один раз на угол 90° для У-образного компрессора;

• два раза на угол 60° для W-образного компрессора;

• три раза на угол 45° для УУ-обраэного компрессора.

Сложив значения ординат, получают суммарное тангенциальное усилие для одной шатунной шейки ∑T*. Сдвинув ∑T* в том же направлении на 180°, получают такую же кривую для второй шейки. Суммарная кривая сил ∑T для обоих колен представляет также искомую диаграмму изменения момента сопротивления компрессора М_кр.

Для различных кинематических схем компрессоров диаграммы суммарных тангенциальных сил или моментов сопротивления компрессора могут иметь следующий вид рис,28.

← Рис.28. Тангенциальные диаграммы для различных кинематических: схем (для одного цилиндра и суммарная для компрессора ∑T, среднее значение T_ср:

а) z=l (одноцилиндровый компрессор);

б) z=2, угол развала цилиндров 90°;

в) z=2, угол развала цилиндров 180°;

г) z=3, угол развала цилиндров 60°;

д) z=3, угол развала цилиндров 120°;

е) z=4, угол развала цилиндров 90°;

ж) z=6, угол развала цилиндров 60°;

з) z=8, угол развала цилиндров 45°

­

Диаграмма радиальных усилий строится в координатах «сила- угол поворота вала» (R-a) - рис.29.

Рис.29. Диаграмма радиальных усилий