Исследование поршневого компрессора

Исследование поршневого компрессора

Введение

Используемый компрессор служит для создания избыточного давления воздуха, газа и является энергетической машиной, в основе конторой лежит схема кривошипно-ползунного механизма.

В данном курсовом проекте проектируется и исследуется схема основного механизма поршневого насоса, включая синтез, кинематический и силовой расчеты, расчет привода и маховых масс.

Движение основному механизму насоса передается от электродвигателя через планетарный редуктор.

силовой расчет механизм инерция

Задание

Ход поршня Н= 0,2м

Коэффициент отношения длинны звеньев,

Частота вращения кривошипа

Давление воздуха

Модуль зубчатых колес редуктора, m=4

Число сателлитов планетарного редуктора, Р=4

Частота вращения электродвигателя,  

Расстояние до центра тяжести шатуна

Коэффициент увеличения средней скорости обратного хода ползуна

Масса звена 2 (шатуна)

Масса звена 3 (ползуна)

Момент инерции шатуна принять

Диаметр поршня D=0,7H

Угол наклона направляющей

Направление вращения кривошипа по - часовой стрелке.

1. Проектирование и кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма (лист №1)

Длинна кривошипа

 м

Длинна шатуна

 м

Угловая скорость кривошипа

Скорость точки А

Масштабный коэффициент плана механизма

Масштабный коэффициент плана скоростей

Для построения вектора скорости точки В воспользуемся векторным уравнением:

=b*

а) В положениях 1,7:

=31,8*0,05=1,59 м/с

б) В положениях 2,6:

==2,93 м/с

в) В положениях 0,4:

=0 т.к. =0

г) В положениях 3,5:

=51,1*0,05=2,56 м/с

Угловая скорость кривошипа постоянна, следовательно ускорение точки А определяем по формуле

Масштабный коэффициент плана ускорений:

Для построения вектора ускорения точки В воспользуемся векторным уравнением:

а) в положениях 1,3,5,7

б) в положениях 2,6

=0

в) в положениях 0,4

2. Синтез зубчатой передачи привода (лист 2)

.1 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора

Передаточное отношение редуктора

Передаточное отношение  разобьем на два передаточных отношения

Числа зубьев  и  найдем решая систему уравнений

Принимаем следующие числа зубьев

Проверка

По условию соосности

По условию сборки

А целое число

По условию соседства

Погрешность в передаточном отношении

Окончательно принимаем

2.2 Расчет геометрических параметров зубчатых коле пары  и .

Длинна начальных окружностей

Диаметр окружностей вершин

Диаметр окружностей впадин

Межосевое расстояние

Окружной шаг

Толщина зуба и ширина впадин

Высота головки зуба

Высота ножки зуба

2.3 Определение коэффициента перекрытия зубчатой пары

3. Силовой расчет механизма

.1 Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающих моментов

3.1.1 Исходные параметры расчета

Масса шатуна

Масса ползуна

Момент инерции шатуна

Силы тяжести шатуна и поршня

Диаметр поршня

Площадь поршня

Наибольшее технологическое усилие

3.1.2 Расчет М для рабочего хода

Векторное уравнение равновесия сил

Масштабный коэффициент

Положение 1

Положение 2

Положение 3

Положение 4

Положение 0

3.1.3 Расчет  для режима холостого хода

Исходные параметры

 - расстояние до центра качаний шатуна звена 2

Полюс инерции звена 2 лежит на пересечении двух направлений:

·        Ускорение точки принятой за полюс (А) проведенное через центр тяжести

·        Направление относительного ускорения () проведенное через центр качаний (точка К)

Позиция 5

Составим уравнение равновесия диады 23

Составим векторное уравнение равновесия структурной группы

Уравновешивающий момент будет равен

Позиция 6

Составим уравнение равновесия диады 23

Составим векторное уравнение равновесия структурной группы

Уравновешивающий момент будет равен

Позиция 7

Составим уравнение равновесия диады 23

Составим векторное уравнение равновесия структурной группы

Уравновешивающий момент будет равен

Полученные результаты заносим в таблицу

Таблица

3.2 Определение уравновешивающих моментов с помощью рычага Жуковского

Для положения 3

Погрешность

4. Определяем мощность электродвигателя и расчет маховика

.1 Подбор электродвигателя

Для подбора электродвигателя применяем метод, основанный на использовании кривой избыточных моментов.

Для построения кривой избыточных моментов необходимо построить на кривой моментов сил сопротивления () усредненный и принимаемый постоянным момент сил движущихся (). Основанием служит уравнение установившегося движения =.

=

Расчетный момент электродвигателя

- передаточное число планетарного редуктора

Требуемая мощность электродвигателя

- КПД электродвигателя ( принимаем  )

По ГОСТ 19523-74 выбираем электродвигатель 4А112М4УЗ, мощностью 5,5 кВт, чачстотой вращения =1445, маховый момент

4.2 Расчет маховика

Момент инерции маховика

- общий момент инерции

- момент инерции ротора электродвигателя

- приведенный момент инерции редуктора

Где - наибольшая избыточная работа

=0,02- коэффициент неравномерности хода машины

- определяем как площадь трапеции над средним моментом.

= 5 Н/мм- масштабный коэффициент момента

=0,0394 рад/мм- масштабный коэффициент угла поворота кривошипа

Момент инерции маховика

Диаметр маховика

;

Где - коэффициент ширины маховика

Ширина маховика

Скорость маховика

Материал маховика -сталь.

Заключение

В курсовом проекте содержаться все необходимые расчеты и графические построения, связанные комплексным исследованием схем механизмов поршневого компрессора, включая синтез, кинематический расчет и силовой расчет основного механизма, расчет мощности электродвигателя, моментов инерции и основных размеров маховика:

а)       Спроектирован основной механизм. Его основные размеры: длинна кривошипа м, длинна шатуна м; при ходе поршня Н=0,2 м

б)      Спроектирован редуктор с числами зубьев ;;; ; при числе сателлитов Р=4, коэффициент перекрытия зубчатой пары и  составляет Е=1,6

в)      По кривой  выполнен расчет мощности электродвигателя и подобран электродвигатель 4А112М4У3 ( ГОСТ 19523-74 ) со следующими техническими данными : частота вращения , мощность 5,5 кВт.

г)       Рассчитаны моменты инерции маховика и его основные размеры: диаметр маховика = 0,48 м, ширина маховика = 0,048 м. место установки маховика - моторный вал, материал маховика - сталь.

Список использованной литературы

.Фролов К.В. и др. Теория механизмов и машин, М, Высшая школа, 1987

.Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин, М., Машиностроение, 1973

.Кожевников С.Н., Раскин Теория механизмов и машин, конспект лекций, Днепропетровск 1971