Холодильный компрессор

(выполнен студентом В.И. Поспеловым)

В ходе динамического расчета определяются силы и моменты, действующие в компрессоре, выполняются расчеты противовесов и маховика.

Схема ряда поршневого компрессора с кривошипно-шатунным механизмом и силы, действующие на его элементы, представлены на рис. 3.8.

Суммарная свободная сила действует по оси цилиндра:

,

где П – сила от давления пара в цилиндре, Н; I_п – сила инерции поступательно движущихся масс, Н; R_п – сила трения поступательно движущихся частей, Н. Сила от давления пара в цилиндре определяется разностью давлений со стороны крышки цилиндра р_кр и со стороны вала р_в:

.

Рис. 3.8. Схема ряда с кривошипно-шатунным механизмом

Сила инерции поступательно движущихся масс:

,

где m_п – масса поступательно движущихся частей (поршня, поршневого пальца и 1/3 массы шатуна); r – радиус кривошипа, м; ω – угловая скорость вала, рад/с; а – угол поворота кривошипа от верхней мертвой точки; λ отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Силу инерции можно представить как сумму двух составляющих сил, изменяющихся по закону косинуса:

,

где I_п1 – сила инерции первого порядка, I_п2 – сила инерции второго порядка.

Силу трения поступательно движущихся частей условно принимаем постоянной:

.

Сила трения направлена против движения и меняет свой знак в мертвых точках.

Суммарную свободную силу можно разложить на две составляющие: шатунную силу, действующую по оси шатуна, и нормальную силу, действующую на стенку цилиндра:

; .

Силу Р_ш, приложенную к шатунной шейке, также можно разложить на две составляющие: тангенциальную, действующую перпендикулярно к кривошипу, и радиальную, действующую вдоль оси кривошипа

; .

Направление действующих сил, показанное на рис. 3.8, принято положительным. Следовательно, при положительном значении силы П, I_п, R_п, Р, Р_ш вызывают сжатие шатуна, сила P_t направлена против вращения вала, сила P_r – к оси вращения вала.

Кроме перечисленных сил в динамическом расчете учитывают силу инерции вращающихся масс:

,

Силы, действующие в компрессоре, изменяются в зависимости от угла поворота кривошипа. Для определения максимальных, минимальных и средних за цикл значений нагрузки деталей кривошипно-шатунного механизма строим диаграммы сил, позволяющих оценить характер нагрузки.