Введение ………………………………………………………………………….. 2

1.1. Предварительный термодинамический и конструктивный

расчет компрессора …................................................................................... 2

1.2. Методика оптимизации конструкции уплотнений поршня ………….... 12

1.3. Упрощенная методика анализа колебаний давления в полостях

всасывания и нагнетания конечного объёма. Оптимизация объёмов

полостей и диаметров входного и выходного патрубков ……...………. 24

1.4. Разработка и оптимизация конструкций самодействующих клапанов

повышенной надежности и эффективности …………………………… 32

1.4.1. Введение. Самодействующие клапаны поршневых компрессоров …. 32

1.4.2. Основы оптимизации клапанов поршневых компрессоров ………….... 38

Введение

В настоящее время основным направлением при разработкеновых конструкций поршневых компрессоров является ориентация на существующие, освоенные в производстве базы, с элементами модернизации. Они характеризуютсярядом параметров, включая: тип базы, число рядов Z_р, номинальное усилие Р_б, ход поршня S_п, длину шатуна L_ш, частоту вращения вала n, среднюю скорость поршня с_п и предельно допустимую мощность на валу N_в.Частичная модернизация базы заключается, как правило, в увеличении средней скорости поршня с_п = 2S_пn за счет изменения S_пили n.

При известных параметрах базы и заданнымиЗАКАЗЧИКОМ производительности компрессора V_вс, свойствами рабочего вещества и его параметрами на входе и выходе компрессора,одной из первых задачразработчика становится предварительный термодинамический и конструктивный расчет компрессора.

В ходе его выполнения в первом приближении определяется число ступеней сжатия, выбирается схема их размещения по рядам и обосновываются диаметры цилиндров, типы клапанов, мертвые пространства имежступенчатые давления, при которых газовые нагрузки по рядам, температуры нагнетаемого газа в каждой ступени сжатия и расчетная мощность на валу компрессора не превышают допустимых величин, а производительность V_вс отличается от требуемой по техническому заданиюне более, чем на ± 5 %.

Ниже приводитсямодернизированный автором (см. раздел 4.1) алгоритмпредварительного термодинамического и конструктивного расчета, предшествующий расчетно-теоретическому анализу рабочих процессови поиску оптимальных конструктивных решений ступеней и комплектующих узлов компрессора с помощью прикладной программы КОМДЕТ-М.

1.1. Предварительный термодинамический и конструктивный расчет компрессора. Трактовка автора

1. Определение числа ступеней сжатияz_ст.

При выборе рационального числа ступеней сжатия в качестве критерия принимаются допустимые температуры газа в стандартных точках нагнетания (СТН) каждой ступениТ_нг, которые не должны превышать:

Т_нг≤ 160⁰С (433К) - в стационарных компрессорах;

Т_нг ≤ 180⁰С (453К) - в транспортных и специальных компрессорах.

2. Предельно допустимое отношение давлений по ступеням определяется на основе зависимости

П_ст = [(Т_нг + ∆Т_нг) / Т_вс]^к/(к-1) ,

где П_ст = П_I= П_II = П_III …. = П_Z– теоретические отношения давлений по ступеням;

∆Т_нг= (20 – 40)⁰С – при водяном охлаждении головок цилиндров;

∆Т_нг= (10 – 20)⁰С – при воздушном охлаждении головок и цилиндров.

3. Требуемое число ступеней сжатия

Z_ст = ℓnП_к /ℓnП_ст

при П_к = П_I· П_II· П_III· …. ·П_Z= р_нг.z/ р_вс.I

4. Корректировка номинальных отношений давлений

На практике в силу ряда причин условие равенства номинальных отношений давлений по ступеням П_ст = П_I = П_II= … = П_z не рационально. Поэтому производится их корректировка с целью достижения минимальных и примерно одинаковых температур газа на нагнетании всех ступеней при неравенстве температур всасываемого газа.Для этого отношение давлений на I ступени обычно увеличивают, а на последней – снижают, учитывая условие

П_к = П_I· П_II· П_III· …. ·П_Z= р_нг.z/ р_вс.I= const,

гдеП_I = (1.05 … 1.12) · П_сти П_Z = (0.95 … 0.85) · П_ст .

В промежуточных ступенях с i - м порядковым номером

П_i = П_I – (П_I – П_Z)·[(i – 1) / (z– 1)]