4.2.2. Определение масс, движущихся вращательно

Этими массами в компрессоре являются: вал и шатун. Массу т_R считают сосредоточенной в центре шатунной шейки.

В общем виде величина т_R определяется как

здесь

т_к - масса неуравновешенной части коленчатого вала, приведенная к центру шатунной шейки; m_шш - масса шатунной шейки; т_ш - масса шатуна.

Для определения т_к необходимо на миллиметровой бумаге изобразить половину вала компрессора в масштабе 1:1 (продольный и поперечный разрезы) и по этим видам определить, к какому конструктивному типу относится вал (рис.21), после чего рассчитан, величину т_К.

Рис.21. К определению неуравновешенных масс, движущихся вращательно:

а) компрессор малооборотный, длинно-ходовой (чаще на R717, R744), п<1б об/сек;

б) компрессор среднеоборотный, короткоходовой (16<n< 25 об/сек);

в) компрессор высокооборотный, короткоходовой (n > 25 об/сек);

г) эксцентриковый вал малого герметичного компрессора

Вал всегда изготавливают из стали (ρ=7800 кг/м³). В общем случае можно принять, что F_K1=F_K3 и F_k2=F_k4, тогда

Площади F определяются путем непосредственного измерения но эскизу.

Центры тяжестей частей вала Kl, K2, КЗ, К4 определяют графическим методом, известным из механики, используя изображение поперечного разреза вала.

Приведенная масса колена для валов, изображенных на рис.21, рассчитывается как:

• рис.21а

• рис.21б

• рис.21в

• рис.21г

4.3. Построение диаграмм усилив, действующих на механизм движении

Диаграммы строят в координатах «сила - угол поворота кривошипа α» по имеющимся зависимостям для каждого угла поворота кривошипа от 0° до 360° (через каждые 10° для получения плавных кривых). Полученные величины заносят в таблицу.

Данные для расчета

α угол поворота вала, град;

p₀ р_к давление кипения и конденсации, МПа;

D диаметр цилиндра;

S ход поршня, м;

L длина шатуна, м;

п частота вращения вала, об/с;

ω угловая частота вращения, 1/с;

m_S масса частей, движущихся возвратно-поступательно, кг;

m_r масса неуравновешенных частей, движущихся вращательно, кг;

р_ітр среднее давление трения (из теплового расчета), Па;

с относительная величина «мертвого пространства»;

λ отношение радиуса кривошипа Л к длине шатуна L;

т показатель политропы расширения из «мертвого пространства» (Таблица 2);

п ноказтель политропы сжатия (Таблица 12);

∆р_вс средняя относительная депрессия на всасывании (Таблица 12);

∆р_наг средняя относительная депрессия на нагнетании (Таблица 12).

4.3.1. Расчетные зависимости

Положение поршня в цилиндре S_α в зависимости от угла поворота вала α с учетом «мертвого пространства» определяется как

Давление в цилиндре:

• в начале процесса расширения из «мертвого пространства» при α =0 (верхняя «мертвая точка»)

• в процессе расширение при 0<α< α_рас.

• в конце процесса расширения при α=α_рс

Угол α_рас фиксируют в зависимости от p_ц

• в процессе всасывания при α_рас<α<180°

• в начале процесса сжатия при α=180°

(нижняя «мертвая точка»)

• в процессе сжатия при 180°<α<α_сж

• в процессе сжатия при α=α_сж

Угол α_сж фиксируют в зависимости от р_ц;

• в процессе нагнетания при α_сж≤α≤360°

Газовая сила

Газовая сила Р_Г приложена к поршню и направлена вдоль оси цилиндра. Она

определяется как

Давление на поршень (р_ц-р₀) определяют как разность давлений на него с обеих сторон. Давление под поршнем (давление в картере) в бескрейцкопфных компрессорах принимают равным давлению кипению р₀. Если давление в картере отличается от p_о, то следует это учесть При определение Р_Г,

Газовую силу в «мертвых точках» определяют дважды;

• в н.м.т

• в н.м.т

Величины депрессий принимают средними в течение хода поршня в процессах всасывания и нагнетания, поэтому р_ц в «мертвых точках» имеет скачки.

Сила инерции

Суммарная сила инерции масс, движущихся возвратно-поступательно, определяется как

Сила трения

Сила трения в парах, движущихся возвратно-поступательно, определяется как

• при 0°≤α≤180° Р_тр.пс имеет отрицательные значения;

• при 180°≤α≤3б0° Р_тр.пс имеет положительные значения. Сила трения в парах, движущихся вращательно

Свободное усилие

Свободное усилие, определяем как равнодействующую

Тангенциальная си/га

Для одного цилиндра тангенциальная сила равна

Радиальная сила

Радиальная сила определяется как

Значения давлений в цилиндре р_ц и сил P_ГI_s,P_св,T,R представляют в таблице в зависимости от угла поворота вала α.