Разработка шатуна .

Шатун служит для преобразования вращательного движения коленчатого вала в поступательное движение поршня. Он соединяет шатунную шейку вала с поршнем или крейцкопфом. Шатун состоит из трех частей: верхней (поршневой) головки, стержня и нижней (шатунной) головки. Верхняя головка шатуна выполняется неразъемной и запрессованной бронзовой или латунной втулкой. Нижняя головка при коленчатом вале - разъемная, скреплённая шатунными болтами. Для снижения коэффициента трения и предотвращения износа шатуна в нижней головке применяются съемные вкладыши из сплавов на базе олова (баббиты), из алюминиевых сплавов и сплавов из свинцовых бронз.

Внутренний диаметр втулки верхней головки шатуна:

м;

Диаметральный зазор между поршневым пальцем и внутренней поверхностью втулки:

м;

Внутренний диаметр верхней головки шатуна (наружный диаметр втулки):

м;

Наружный диаметр верхней головки шатуна:

м;

Внутренний диаметр вкладыша нижней головки шатуна (диаметр шатунной шейки):

м;

Внутренний

м;

Наружный диаметр нижней головки шатуна:

м;

Первоначальная длина шатуна:

м;

где S – ход поршня.

Толщина верхней головки шатуна:

м;

Толщина нижней головки шатуна:

м;

Наружный диаметр шатунного болта:

м;

Принимаются равным ближайшему значению диаметра по ГОСТ 7798-70

болты шатунные . d_ш.б =0,01 ,м. (М10).

Длина верхней головки:

м;

Толщина стенки втулки верхней головки:

м;

Внешний диаметр втулки:

м;

Диаметр шатунного болта:

м;

Расстояние между болтами:

м;

Диаметр головки болта:

м;

Диаметр отверстий под болт:

м;

Ширина нижней головки:

м;

Ширина шатунного подшипника:

м;

Ширина крышки:

м;

Ширина стержня:

м;

Высота полки стержня:

м;

Ширина полки:

м;

Толщина среднего сечения:

м.

Разработка коленчатого вала.

Коленчатый вал предназначен для передачи вращательного движения от привода к шатуну. Он является одной из главных деталей поршневого компрессора. В холодильных компрессорах валы обычно выполнены с двумя шатунными шейками, смещенными друг относительно друга на 180°. На щеках вала, имеются литые или съемные противовесы, которые служат для уравновешивания сил и моментов инерции. Для компрессоров с принудительной смазкой коленчатые валы изготавливаются со специальными просверленными масляными каналами.

Коленчатый вал

Диаметр шатунной шейки:

м;

Длина шатунной шейки:

м;

Толщина галтели:

м;

Ширина галтели:

м;

Диаметр коренной шейки коленчатого вала:

м;

Длина коренной шейки коленчатого вала: ширина стандартного подшипника;

Число цилиндров на шатунной шейке: ;

Поправка на кинематическую схему:

м;

Размеры:

м;

м;

м;

м;

м.

Радиус кривошипа:

м.

Поршневые кольца

Радиальная толщина кольца:

м;

Высота кольца:

м;

Величина теплового зазора замка кольца:

м

Количество уплотнительных колец (зависит от скорости вращения вала):

т.к. n=20 рад/с, то 2 кольца

Расстояние между соседними поршневыми кольцами выбирается равным высоте кольца.

Расчет масс деталей компрессора

Масса шатунной шейки:

кг;

Масса поршня:

кг;

Масса шатуна:

кг;

Масса щеки вала:

кг;

Масса средней части коленчатого вала:

кг;

Масса концевой части коленчатого вала:

кг;

Масса коленчатого вала:

кг.

2.3.Расчет газового тракта компрессора.

Газодинамические потери в тракте компрессора в значительной мере влияют на холодопроизводительность и затраты мощности.

В рассматриваемом курсовом проекте, исходя из допустимых средних скоростей пара в элементах газового тракта определим площади проходных сечений всасывающего и нагнетательного патрубков и клапанов компрессора.

Диаметр всасывающего патрубка компрессора:

м

где V_h – теоретический объем описываемый поршнями; λ – коэффициент подачи компрессора; ω_вс=15 м/с - принятая скорость пара во всасывающем патрубке (для R134а рекомендуется 12—17 м/с)

Принимаем стандартный диаметр по ГОСТ 8734-75 D_вс=0,058 м, тогда:

м/с

Диаметр нагнетательного патрубка компрессора:

м

υ₂ – удельный объем пара на нагнетании;

ω_н=20 м/с – принятая скорость пара в нагнетательном патрубке (рекомендуется 17—22 м/с)

υ₁ – удельный объем пара на всасывании в компрессор.

Принимаем стандартный диаметр по ГОСТ 8734-75 D_н=0,0194 м, тогда

м/с;

Площадь поршня:

м²

При выборе конструкции клапанов руководствуемся обеспечением максимальных проходных сечений при малых мертвых объемах заключенных в полостях розеток всасывающих и седел нагнетательных клапанов.

Для компрессора в рассматриваемом курсовом проекте проведен расчет кольцевого всасывающего и нагнетательного клапанов.

Площадь походного сечения щели всасывающего кольцевого клапана:

м²;

где с_m – средняя скорость поршня; =30 м/с – принятая скорость пара в щели всасывающего клапана (для R134а рекомендуется 25—35 м/с).

Внутренний диаметр пластины:

м

где h – принятая высота подъема пластины клапана (рекомендуется 0,0011÷0,0015м),

Принимаем d_вн=0,143 м.

Площадь проходного сечения в отверстиях седла всасывающего клапана:

м²

Диаметр и количество отверстий определяют из уравнения f_с.в.к = . Принимаем количество отверстий п = 20,тогда:

м

Принимаем м.

В качестве нагнетательного выбираем однокольцевой клапан, размещенный в крышке цилиндра.

Площадь проходного сечения щели нагнетательного клапана:

м²,

где =32 м/с – принятая скорость пара в щели нагнетательного клапана (для R134A рекомендуется 25—35 м/с).

Средний диаметр кольцевой пластины:

где h – принятая высота подъема пластины клапана (рекомендуется 0,0011÷0,0015м)

Принимаем d_ср=0,067 м.

Площадь проходного сечения седла нагнетательного клапана.

м²

где где =24 м/с – принятая скорость пара в седле нагнетательного клапана (для R134а рекомендуется 22—27 м/с).

Ширина кольцевого канала в седле нагнетательного клапана.

м

где r_ср=0,02 м – средний радиус кольцевого канала.

Принимаем m=0,0065 м, тогда

м/с.

На рис 2.1 показаны скорости пара в рассмотренных элементах газового тракта компрессора

Рис. 2.1. Изменение скорости пара по газовому тракту компрессора.

Определим гидравлические потери в элементах и газовом тракте компрессора в целом.

МПа;

где =4 - принятый коэффициент местного сопротивления проходного вентиля,

= кг/м³ - плотность пара R134а на всасывании в компрессор. Гидравлические потери в нагнетательном вентиле компрессора:

МПа,

где = 3,5 –принятый коэффициент местного сопротивления проходного вентиля; р_н = кг/м³– плотность пара R134а на нагнетании.

Для расчета гидравлических потерь во всасывающем клапане определим эквивалентную площадь клапана

Ф_вс._кл = м²,

где . Коэффициент местного сопротивления кольцевых всасывающего и нагнетательного клапанов принимаем _щ.н.к = 2.

Условная постоянная скорость пара во всасывающем клапане:

м/c .

Скорость звука в R134а на всасывании:

м/с,

где k = 1,14 — показатель адиабаты; R= 68,7 Дж/(кг-К) — газовая постоянная.

Критерий скорости потока пара во всасывающем клапане:

М_вс.кл = с_вс.кл/а_вс = 42,24/144,06 = 0,233.

Проектируемый клапан удовлетворяет рекомендуемому условию М_кл < 0,25 .

Гидравлические потери в кольцевом всасывающем клапане

МПа.

Эквивалентная площадь нагнетательного клапана:

м².

Условная постоянная скорость пара в нагнетательном клапане:

м/с.

Скорость звука в R134а на нагнетании:

α_н = м/с.

Критерий скорости потока пара в нагнетательном клапане

(<0,25)

Проектируемый клапан удовлетворяет рекомендуемым значениям М_кл.

Гидравлические потери в нагнетательном клапане

Гидравлические потери на стороне всасывания

.

Гидравлические потери на стороне нагнетания

.