4.4. Определение маховых масс я конструирование маховика

Конструирование маховика для достижения плавности вращения вала производят, используя диаграмму тангенциальных сил или диаграмму моментов сопротивления компрессора, которые в свою очередь построены по расчетной индикаторной диаграмме с учетом сил трения и сил инерции, возникающих при возвратно-поступательном движении поршня.

Для дальнейших расчетов необходимо располагать значением Т_ср. Его определяют планиметрированием суммарной диаграммы, т.е определяют площадь f (мм ), ограниченную кривой ∑T и осью абсцисс.

Среднее значение тангенциальной силы Т_ср будет равно

где

Данные для расчета

l - длина диаграммы по оси абсцисс (в мм).

T_сp средняя тангенциальная сила, Н;

R радиус кривошипа, м;

ω угловая частота вращения, 1/с;

I_p момент инерции ротора электродвигателя, кг∙м² (для бессальниковых и

герметичных компрессоров) см. Приложение 2;

δ степень неравномерности вращения.

Степенью неравномерности вращения вала называют отношение амплитуды изменения к среднему значению угловой частоты вращения вала

Типичные значения δ составляют:

• при клиноременной передаче или эластичной муфте δ=1/25...1/40;

• при приводе через относительно жесткую муфту, при насажанном на вал компрессора роторе электродвигателя, служащего одновременно маховиком δ=1/50...1/100;

• для мелких компрессоров δ=1/10.

Произведение Т_ср на радиус кривошипа определяет момент электродвигателя, преодолевающий момент сопротивления компрессора

По определенному таким образом моменту двигателя М_дв проверяют эффективную мощность компрессора N_e. В установившемся режиме работы компрессора его мощность равна мощности двигателя

Значение N_е сравнивают с полученным в тепловом расчете компрессора: расхождение не должно превышать 4% дня инженерных и 10% для учебных расчетов.

Из диаграмм тангенциальных усилий (рис.28) видно, что за один оборот вала момент сопротивления компрессора существенно меняется. На одних участках он меньше момента Двигателя, на других - больше.

Для выравнивания момента компрессора служит маховик, накапливаемая им энергия равна L.

В диаграммах тангенциальных усилий при условии, что поршни приходят в "мертвые точки" через равные углы поворотов кривошипа (рис.28 в,д,е,ж,з) сумма положительных площадей равна сумме отрицательных.

Для определения f_max, (рис.30), начиная от произвольной площади, изображая последовательно алгебраически следует складывать площади, изображая их в виде векторов "веревочного многоугольника", начало и конец которого замыкается на одной линии, Расчтное значение избыточной работы f_max определяется как максимальная высота многоугольника.

Необходимый момент инерции маховика определяется из выражения

Конструирование маховика заключается в определении его массы (сечения обода) - G_m по принятому из конструктивных соображений радиусу маховика (от центра вращения до центра тяжести сечения обода) - r_м (рис.31).

Для бессальниковых и герметичных компрессоров роль маховика выполняет ротор электродвигателя. По известному значению момента инерции ротора (I_m=I_p) определяют степень неравномерности вращения вала δ и сравнивают ее с допустимыми значениями.

Максимальная избыточная работа крутящего момента по сравнению со cpeдней затрачиваемой работой изображена на рис. 28 заштрихованной площадью f_max и определяется как

где μ_a - масштаб определяемый как

В других случаях площади различные (рис.28 а,б,г), и в расчете необходимо использовав разность крайних значений положительных и отрицательных.

↑ Рис.30. Метод для определения f_max,

Рис.31. К конструированию маховика →