Схема поршневого компрессора: Воздушные компрессоры: устройство, принцип работы, назначение

Воздушные компрессоры: устройство, принцип работы, назначение

Воздушный компрессор представляет собой установку, действие которой основано на сжатии воздуха и подачи его под определенным давлением в пневматическое оборудование. Выбирая компрессорное оборудование для выполнения различных видов работ, необходимо учитывать устройство компрессора, его конструктивные особенности, а также технические и рабочие характеристики установки.

 

Конструктивные особенности, принцип действия и устройство воздушного компрессора зависят от типа установки. Современные компрессоры имеют несколько классификаций, главной из которых является различие компрессоров по принципу действия. Сегодня производители компрессорного и пневматического оборудования предлагают большое количество данных установок различного типа, наиболее распространенными среди которых являются винтовые и поршневые установки.

Поршневые компрессоры

Винтовые компрессоры

Все виды компрессоров имеют, как общие элементы, так и различия в конструкции. Кроме того, в зависимости от типа оборудования могут быть использованы различные материалы при изготовлении тех или иных составляющих компрессоров.

Устройство компрессоров винтового типа

В промышленных отраслях наиболее распространено использование винтовых воздушных компрессоров, которым характерны высокие технические характеристики. Устройство компрессора воздушного винтового отличается от аналогичных установок наличием винтового блока, в состав которого входят два ротора с ведущим и ведомым типом. Винтовой блок является основным рабочим элементом данного оборудования.

 

 

В момент работы данного компрессора, воздух, который проходит через систему фильтрации и клапан, поступает блок с винтами, где происходит смешивание воздуха с маслом. Использование масла необходимо для устранения пузырей воздуха и уплотнения пространства.

Далее воздушно-масляная смесь нагнетается винтовым блоком в пневматическую систему. На следующем этапе смесь поступает в сепаратор, где воздух отделяется от масел и, через систему радиатора, подается в ресивер или же на пневматическое оборудование.

Так как блок, в котором расположены винты, является главным рабочим элементом компрессора, принцип его работы необходимо рассмотреть отдельно. Зубья роторов – ведущего и ведомого, находятся в зацепленном состоянии. Корпус винтового блока и открытые полости роторов создают объем, в который, при вращении винтов, поступает воздух. Вращение роторов имеет противоположные направления. При этом происходит закрытие открытых полостей, что приводит к уменьшению объема между ними и увеличению давления нагнетания.

Подобное устройство винтового компрессора и его принцип действия обеспечивает высокую эффективность работы всей установки, бесперебойную подачу сжатого воздуха на пневмооборудование и возможность интенсивной эксплуатации данной системы на протяжении длительного времени.

Устройство поршневого компрессора и принцип его действия

 

Другим видом компрессорных систем, широко используемых в быту и на небольших предприятиях, является оборудование поршневого типа. Главным отличием такой установки от винтового и других типов оборудование является достаточно простое устройство поршневого компрессора и принцип его работы.

Основные элементы данной установки можно разделить на группы в зависимости от выполняемых функций:

  • цилиндровая группа;
  • поршневая группа;
  • механизмы движения;
  • системы регулирования, представляющие собой элементы, регулирующие производительность оборудования – трубопроводы, вспомогательные клапаны;
  • системы смазки;
  • элементы охлаждения;
  • детали для установки оборудования.

 

 

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой корпус, выполненный из чугуна, алюминия или же другого материала и оснащенный цилиндром, расположение которого может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Основную подвижную и рабочую часть компрессора составляет сам поршень и два клапана, выполняющие всасывающие и нагнетательные функции.

Основу работы данного оборудования составляет движение поршня – поступательные движения приводят к всасыванию воздуха в цилиндр, а при возвратном действии воздух сжимается. Данный процесс и приводит к увеличению силы давления. В этот момент происходит закрытие клапана всасывающего действия, а нагнетательный клапан подает в магистраль сжатый воздух. Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы оборудования, обеспечивая пневмоинструменты воздухом под давлением необходимого уровня. Устройство компрессора воздушного поршневого отличается своей сравнительной простотой в сочетании с высокими рабочими и эксплуатационными характеристиками.

Учитывая устройство компрессоров поршневых и винтовых, их конструктивные, технические и эксплуатационные особенности, можно легко выбрать наиболее подходящий тип оборудования в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями и для использования с различными пневмоинструментами при проведении как промышленных, так и бытовых работ.

Схема работы компрессора воздушного

Жесткие требования современного рынка вынуждают внедрять новое и все более эффективное оборудование. В свою очередь оборудование и инструмент совершенствуются и новые модели появляются каждый день. Благодаря таким темпам модернизации в короткие сроки охвачены практически все сферы деятельности человека. Особенно это касается предприятий, практикующих массовое производство, где обойтись без механических помощников никак нельзя.

 


В особенности эта тенденция касается компрессоров, которые сегодня представлены в огромном разнообразии различных моделей. Однако лидирующие позиции сегодня занимает белорусский производитель под маркой «Remeza». Оборудование этой фирмы – это агрегаты различных размеров, модификаций и мощностей. Так, модели, которые можно найти в ассортименте этого производителя, являются отличным примером для рассмотрения схемы работы компрессоров.

Винтовой компрессор «Remeza» ВК40Е-10


Давление этого компрессора достигает 10ти атм.

Трехфазный 30ти кВт-ный электродвигатель работает при напряжении в сети 361-418 в. с переменной частотой 50 Гц. Электродвигатель выполнен с двусторонним валом, что необходимо для вращения агрегата с одной стороны, а с обратной – для работы вентилятора в обдувающей системе охлаждения. Производительность такого агрегата составляет 4м3 в минуту. Компрессор оснащен автоматической регулировкой сжатой среды в системе. Схема работы компрессора данного типа является отличным примером для рассмотрения принципа действия оборудования стандартного типа, используемого на большинстве предприятиях. 


Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш». 


Данная модель стандартной комплектации не подходит для использования во взрывоопасных зонах, а также для эксплуатации под открытым небом и при наличии каких-либо осадков. Компрессор может быть дополнительно модернизирован фильтрами с величиной фракции улавливаемых твердых частиц от 3 мкм — до 0,006 мкм и сепараторами сжатого воздуха проходимостью 6 м3 в минуту.  


Сигнал от датчиков давления поступает на микроконтроллер, который в свою очередь управляет магнитными клапанами, переводя тем самым агрегат из холостого в рабочий режим. Эти манипуляции позволяют избежать обратного выхода масла и уже сжатого воздуха из камеры сжатия сквозь всасывающий отдел при различных уровнях давления. Во время запуска машины, клапана подачи атмосферного воздуха находятся в закрытом положении и открываются лишь после того, как обороты двигателя достигнут своей рабочей скорости вращения. При наборе в системе максимального значения давления происходит открытие сбросного клапана, работа оборудования холостым ходом продолжается до момента, пока не возникнет потребление пневмосистемой сжатого воздуха и уровень давления в системе не начнет снижаться.


Система охлаждения, которая является одной из главных элементов в схеме работы компрессора – это, прежде всего, воздушно-масленый радиатор, который служит отводом тепла для масла, используемого в оборудовании, и воздуха на выходе из блока сжатия.

На радиатор направлен поток воздуха, создаваемый вентилятором, вращаемый одной из сторон вала двигателя.


Клапан с минимальным уровнем давления и масляно-воздушный сепаратор – это основные элементы маслоотделительного блока, который находится над маслосборником. Сам маслосборник необходим как тара для охлаждающего и смазывающего компрессорного масла. На маслосборнике имеются следующие элементы – пневматический предохранительный клапан и горловина, через которую заливается масло во всю систему. Горловина закрывается герметичной крышкой. В нижней части маслосборника располагается и кран, через который происходит слив отработанного масла и возможного конденсата. Есть смотровое окно для слежения за уровнем масла. В случаях затора сепаратора, либо поломок клапана с минимальным давлением или других неполадок системы охлаждения, в корпусе отсека для сбора масла может возникнуть повышенное давление, что может привести к разгерметизации корпуса. Избежать этих проблем помогает клапан, выполняющий функцию предохранения.

Клапан минимального давления служит для сохранения уровня давления на линии нагнетания в пределах 0,2-0,4 МПа до того, пока давление в компрессоре не сравняется с давлением в пневмосистеме. Этот клапан также выполняет функцию обратного клапана во время полной остановки оборудования и при его переходе в холостой ход. 


Термостат необходим для термоконтроля масла, оптимальной для работы компрессора и всех его узлов. Температура должна быть не ниже установленного предела, так как содержащий влагу атмосферный воздух всасывается в компрессор и при сжатии влага конденсируется. Образование конденсата неизбежно приведет к его присутствию в нагнетаемом воздухе и в масле, что пагубно сказывается на смазывающих качествах масла. Термостат включает в себя расширяющийся глицериновый элемент и запирающий плунжер. Масло, достигая установленной температуры и выше, прогревает термочувствительный элемент, увеличивая его в объеме, он в свою очередь толкает плунжер, открывая при этом канал для потока масла, которое по каналу устремляется в радиатор для охлаждения.  


Масляной фильтр находится на начальном этапе циркуляции системы смазки и служит барьером для возможных твердых частиц, не позволяя им проникнуть в подшипники и в блок с винтами. Фильтр выполнен в металлическом корпусе и заменяется очень просто.

Воздушный фильтр является одним из важнейших элементов компрессора. Он предотвращает попадание в компрессионный блок и в масляную систему посторонних частиц, увлеченных потоком всасываемого воздуха. Фильтр состоит из разборного металлического корпуса и заменяемого фильтрующего элемента, способного создать фильтрацию до 25 микрометров.

На выходе из компрессора воздух попадает в сепаратор, где происходит разделение на отдельные составляющие газообразного и жидкого вещества при концентрации не выше 3мг/м3. Эффективность работы сепаратора с некоторым временем его эксплуатации снижается.

Следует помнить, что своевременное техническое обслуживание компрессора и замена расходных элементов и материалов позволит продлить срок его службы.

Виды и классификация поршневых компрессоров. — Студопедия

По способу передачи движения рабочим органам поршневые компрессоры подразделяются на две группы: с м е х а н и з м о м д в и ж е н и я (преимущественно кривошипно-шатунным) и с в о б о д н о – п о р ш н е в ы е. В свою очередь компрессоры первой группы можно разде­лить на обособленные и моноблочные.

Обособленный компрессор предназначен для привода от дви­гателя любого типа, соединенного непосредственно или через трансмиссию. Моноблочный компрессор с электрическим приво­дом отличается от обособленного тем, что ротор электродвига­теля служит маховиком компрессора. Для этой цели предназна­чены двигатели, в которых статор и ротор меняются местами: наиболее массивная кольцевая часть электродвигателя служит ротором, а центральная — статором.

Компрессоры с кривошипно-шатунным механизмом, обособлен­ные от двигателя, различаются по типам. Тип определяется рас­положением осей цилиндров в пространстве — вертикальным, горизонтальным, угловым. К угловому типу относят машины с вертикалыю-горнзонгальным (прямоугольный тип П) и с наклонным расположением цилиндров (V-образные, веерообразные).


Каждый тип компрессоров имеет свои достоинства. Гор и з о н т а л ь н ы й компрессор удобен для обслуживания и скрытого размещения аппаратуры и трубопроводов иод машиной; демонтаж коренного вала и шатуна проводится легче, чем в когл-прессорах других типов. Эти преимущества особенно важны для крупных стационарных компрессоров. Угловой тип — наи­лучший для компрессоров небольших размеров, в том числе пред­назначенных для передвижных компрессорных установок. Колен­чатый вал таких компрессоров может быть уложен на подшипни­ках качения. При наклонном расположении цилиндров угловой компрессор компактен и удобен для монтажа. Основное преиму­щество вертикальных компрессоров — равномерный из­нос цилиндров и поршней вследствие меньшего давления поршней на стенки цилиндров благодаря равномерному распределению смазки и оседанию твердых частиц на торце поршня. Это преиму­щество особенно выявляется в компрессорах без смазки или с не­полной смазкой цилиндров.

Компрессоры одного типа различаются числом рядов цилиндров (равным числу шатунов), расположением цилиндров и ступеней, конструкцией кривошипно-шатунного механизма, который может быть крейцкопфным или бескрейцкопфным. Это — признаки схемы компрессора, которая предопределяет конструк­цию машины, ее массу, габариты и стоимость, а также экономич­ность в эксплуатации, надежность, удобство обслуживания и ремонта.


Различие требований, предъявляемых к компрессорам в зависимости от их назначения, отражено в разнообразии применяемых схем. Некоторые из них показаны на рис. 3.1 Уравнительная полость в отличие от рабочих камер не имеет клапанов и нахо­дится под действием постоянного давления газа для уменьшения усилия в поршневом штоке.

Рис. 3.1 Схемы поршневых компрессоров

I,II, III, IV, V — ступени сжатия; Ур — уравнительная полость

Бескрейцкопфные компрессоры д) просты по конструкции и компактны, вследствие чего их применяют в передвижных установках. В крупных компрессорах сказываются недостатки этой схемы: пониженный механический к. п. д., большие утечки газа через поршневые кольца, повышенный унос масла из картера и насыщение им сжимаемого газа, неэффективное использование объема цилиндра (поршни одностороннего действия). Указанные недостатки устранены в схеме с крейцкопфом к).

В схеме и со встречным движением поршней (оппозитный ком­прессор) колена вала каждой пары противолежащих рядов ком­прессора взаимно смещены на 180°. Здесь полностью уравнове­шены силы инерции поступательно движущихся масс, силы давле­ния газа на поршни противоположны по направлению, вслед­ствие чего коренные подшипники оказываются разгруженными. Тем самым уменьшается работа сил трения, а, следовательно, и износ подшипников п коренных шеек вала. Поскольку оппозитные компрессоры хорошо динамически уравновешены, частота вращения вала их более высокая. Это позволяет снизить массу (на 50—60% на единицу объемного расхода ) и габариты (по сравнению с неоппозитными горизонтальными компрессорами).

На рис. 3.1 к изображена схема так называемого дифферен­циального блока поршней, применяемого в многоступенчатых компрессорах. Он удобен тем, что позволяет уменьшить число сальников и длину ряда цилиндров. Камеру с высоким давлением для снижения утечек газа через уплотнение поршня меньшего диаметра обычно располагают в торце блока.

Свободно- поршневой компрессор — агре­гат, в котором мощность от цилиндра двигателя к цилиндрам компрессора передается без промежуточного механизма, благо­даря чему компрессорная установка становится ком­пактной, а к. п. д. увеличивается.

Для перекачивания попутных нефтяных и природных газов на нефтяных и газовых промыслах промыслах широко применяют моноблочные компрессоры с газовым ДВС —г а з о м о т о к о м п р е с с о р ы. Эти мощные и сложные газоперекачивающие агрегаты (ГПА) применяют как в стационарных, так и в передвижных компрессорных станциях.

В газомотокомпрессоре. ГМ-8 (рис. 3.2 а) противополож­ное расположение компрессорных цилиндров и продувочных насосов двигателя благоприятствует уравновешенности агрегата в горизонтальной плоскости. К каждой шатунной шейке коленчатого вала присоединены по два шатуна: дви­гателя и компрессора или двигателя и продувочного насоса. Система смазки— циркуляционная для механизма движения и принудительная от лубрикаторов для всех цилиндров и сальников. Охлаждающая вода подается в блок цилиндров двигателя, при этом часть ее отводится на охлаждение компрессорных цилиндров.

Газомотокомпрессоры этого типа выпускаются следующих модификаций: ГМ-8/4-64; ГМ-8/1-9; ГМ-8/1-17 и т. д. Последняя цифра в шифре означает номинальное давление сжатого газа в кгс/смг, предпоследняя под дробной чертой — начальное давление, цифра 600 — мощ­ность в л. с. у стационарных компрессоров (у передвижных она равна «400 кВт за счет привода вентиляторной установки; в шифре не указана).

Рис. 3.2 Схемы газомотокомпрессоров

а — с двусторонним расположением компрессорных цилиндров и продувочных насосов; б — с односторонним расположением компрессорных цилиндров; в — с односторонним расположением компрессорных цилиндров и продувочных насосов; г — с двусторонним расположением компрессорных цилиндров; / — поршень двигателя; 2 — поршень ком­прессора; 3 — крейцкопф; 4 — поршень продувочного насоса; 5 — направляющие крейц­копфа; 6 — фундаментная рама

Компрессорная станция КС-550 смонтирована в нескольких блоках на сварных рамах-салазках. Наиболее крупный блок — газомотоком-прессор ГМ-8 со щитом системы управления и контроля, пневмосистемой ее питания и другими составляющими. Второй блок содержит радиаторно-вентилятор-ную установку, компрессор и баллон пускового воздуха, водо-масляный бак. В трех небольших вспомогательных блоках размещены сепараторы, масляныефильтры, воздухоочиститель и глушитель выхлопа.

Для регулирования нагрузки на каждую ступень предусмотрены обводные линии с задвижками, соединяющие буферную емкость нагнетания с буферной емкостью всасывания первой ступени. Продувка конденсата производится из буферных емкостей нагнетания и сепараторов в общий коллектор. Радиаторно-вентиляторная установка для двух ступеней сжатия состоит из четырех секций охлаждения — водной, масляной и двух газовых. Каждая секция имеет радиатор из оребренных труб, внутри которых проходят потоки охлаждаемых сред, а снаружи — охлаждающий воздух.

Гидропривод вентиляторов состоит из роторных насосов, соединенных через редуктор с коленчатым валом, и гидромоторов, вращающих рабочие колеса вен­тиляторов. Масло поступает в насосы из масляного отделения водо-масляного бака, расположенного в верхней части радиаторно-вентиляторной установки и возвращается из гидромоторов через фильтр.

Газомотокомпрессор ЮГКН (рис. 3.2 в)предназначен для стационарных станций. Корпуса продувочных насосов двигателя одновременно служат направляющими крейцкопфов. К шатунным шейкам коленчатого вала крепятся только головки компрессорных шатунов, а шатуны двигателя — при­цепные. Компрессоры этой марки выпускают с цилиндрами диаметром от 110 до 630 мм. В одноступенчатых машинах степень повышения давления е состав­ляет 1,2—4,0 при максимальном давлении 12,2 МПа; при двух ступенях 8 равно 3—12,5, а конечное давление достигает 34, 5 МПа; при трех ступенях е более 20, а при четырех ступенях доходит до 75. Шифр ЮГКН 4/1-55 означает: компрессор с четырьмя ступенями сжатия от рн ~ 0,1 МПа до 5,4 МПа.

Газомотокомп рессор МК-8 (рис. 3.2 б),как и ЮГКН, пред­назначен для стационарных установок. Двигатель этого компрессора имеет вы­сокие показатели (к. п. д. = 0,36 вместо 0,27—0,29 у ГМ-8 и ЮГКН). Шатуны двигателя и компрессора выполнены отдельно. Они расположены попарно на первой, четвертой, шестой и восьмой шатунных шейках коленчатого вала. Продувочные насосы отсутствуют, и продувка двигателей осуществляется от турбо­компрессора.

Газомотокомпрессор ДР-12 — наиболее мощный и сложный из выпускаемых заводом «Двигатель Революции». Он состоит из двухтактного V-образного двигателя и шести компрессорных цилиндров, расположенных с обеих сторон базы.

3.3 Принцип действия и устройство поршневых компрессоров

Поршневые компрессоры по принципу действия и устройству подобны поршневым насосам. В них при возвратно-поступательном движении поршней или плунжеров происходит циклическое наполнение рабочих камер и выталкивание порций перекачиваемого газа. Однако, характер рабочего процесса в компрессоре существенно иной, чем в насосе из-за значительной сжимаемости газа. По устройству эти машины также значительно различаются. По системам охлаждения цилиндров и их смазки поршневые компрессоры аналогичны поршневым ДВС. Некоторые детали этих машин аналогичны.

Процесс повышения давления газа, как и в динамических ком­прессорах, может осуществляться последовательно в нескольких камерах многоступенчатого компрессора, прерываясь для проме­жуточного охлаждения. В целях удешевления производства компрессоров их выпу­скают с унифицированными базами, представляющими собой совокупность нормализованных механизмов движения, систем его смазки, а для моноблочных машин — также и привода. Моди­фикации компрессоров с одной базой, рассчитанные на различ­ные давления и объемные расходы газа на входе, имеющие оди­наковую мощность и длину хода поршней, различаются разме­рами цилиндров и числом ступеней сжатия. Унификация выгодна и для эксплуатации машин, так как упрощаются их обслуживание и ремонт. Кроме того, можно модифицировать компрессор в про­цессе эксплуатации. Такая необходимость возникает, например, когда падает давление газа на приеме компрессорной станции га­зового промысла и в связи с увеличением необходимой прихо­дится снижать объем всасываемого газа.

На рис. 3.3 приведен двухступенчатый компрессор завода «Борец» с унифицированной базой, которая состоит из станины, коленчатого вала с коренными подшипниками, шатунов, крейцкопфов, промежуточного холодильника, а также системы смазки и некоторых других частей машины.

Рис. 3.3 Поршневой компрессор

1 — станина; 2 — коленчатый пал; 3 — противовесы коленчатого вала; 4 — шатун; 5 — крейцкопф; 6 — направляющие крейцкопфа; 7 — цилиндр первой ступени; 8 — цилиндр второй ступени; .9 — поршень первой ступени; 10 — поршень второй ступени; 11 — клапан всасывающий; 12 — клапан нагнетательный; 13 — сальник; 14 — промежу­точный холодильник; 15 — дополнительная полость; 16 — присоединительный клапан; 17 — маховик

Цилиндр первой ступени большего диаметра расположен вертикально, а цилиндр второй ступени — горизонтально, причем нагнетательная линия направ­лена вниз, а не вверх, как в поршневых насосах, что необходимо здесь для удаления из цилиндра возможного конденсата. Ци­линдры и крышки цилиндров имеют полости для циркуляции в них охлаждающей воды. Уплотнения поршневых штоков выполнены съемными.

В поршневых компрессорах используют различные средства регулирования объемного расхода газа на входе. Одно из этих средств — искусственное увеличение «мертвого» пространства в цилиндре. На рис. 3.3 видно, что в крышке цилиндра первой ступени устроена дополнительная полость, присоединя­емая к основной с помощью клапана пневматического действия.

Смазка цилиндров минеральным маслом часто нежелательна или недопустима по различным причинам, в частности, если масло загрязняет перекачиваемый газ или вступает с ним в реакцию (кислород, хлор и др.), или если газ растворяется. При высоких температурах компрессорное масло разлагается и вызывает опасность взрыва. Поэтому созданы компрессоры, не нуждающиеся в смазке цилин­дров и сальников.

Основные узлы и детали поршневых компрессоров

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 17Следующая ⇒

 

Коленчатые валы

 

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 (рисунок 9)

 

Рисунок 9 – Коленчатые валы в сборе

 

а-компрессора АУ45; б-компрессора П110

1-шестерня промежуточная ; 2-валик промежуточной шестерни; 3-гайка; 4-шестерня привода маслонасоса; 5-упорное кольцо; 6-крышка корпуса; 7-корпус подшипника; 8-подшипник качения; 9-заглушка; 10-коленчатый вал; 11-пробка.

 

На щеках вала имеются литые съемные противовесы, которые служат для уравновешивания сил и моментов инерции.

В некоторых малых компрессорах применяются консольные или эксцентриковые валы, двухколенные. Валы выполняют цельноковаными, штампованными или литыми. Для компрессоров с принудительной смазкой коленчатые валы изготавливают со специальными просверленными масляными каналами. При смазке разбрызгиванием на валу (иногда на шатунах) устанавливают захватывающие устройства.

Для коленчатых валов применяют высококачественную углеродистую сталь 40, 45 или легированную сталь 40Х с последующей термообработкой. Поверхность шатунных и коренных шеек доводят до твердости 48-62НRС.

 

Картеры

 

Картеры и блок-картеры являются основной несущей конструкцией поршневых компрессоров. В них расположены коленчатый вал, шатунно-поршневая группа и система смазки. Основные требования, предъявляемые к картерам-достаточная прочность и жесткость. Картеры и блок-картеры воспринимают силы, возникающие при работе компрессора и передают на фундамент реакцию от крутящего момента, неуравновешенные силы и моменты от сил инерции движущихся масс, а также вес компрессора. Для наблюдения за уровнем масла в картере предусмотрено смотровое окно, а для обеспечения доступа к кривошипно-шатунному механизму и масляному насосу имеются боковые и торцевые съемные крышки.

Картеры изготавливают обычно литыми из чугуна СЧ18 или СЧ21, иногда сварными из стального листа. В малых компрессорах транспортных машин для уменьшения массы применяют алюминиевые сплавы.

 

Цилиндры

 

В цилиндрах осуществляются рабочие процессы компрессора: разряжение, всасывание, сжатие и нагнетание пара холодильного агента. В крейцкопфных компрессорах цилиндры выполняются в виде самостоятельных отливок, в которых размещают нагнетательные и всасывающие клапаны. Цилиндры бескрейцкопфных блок-картерных компрессоров имеют сменные гильзы на скользящей посадке. Стенки цилиндров воспринимают силы от давления пара холодильного агента, а также силы со стороны поршней (горизонтальные составляющие веса и инерционные силы).

Цилиндры и гильзы цилиндров (рисунок 10) выполняют из чугуна СЧ21 или СЧ24 легированного присадками. Их твердость находится в пределах НВ 170-241.

Рисунок 10 – Гильзы компрессоров

 

а – прямоточного компрессора АУ-45; б – непрямоточного компрессора П110

 

Поршни

 

Поршень предназначен для создания разряжения в цилиндре компрессора при увеличении его внутреннего объема и сжатия пара хладагента при уменьшении внутреннего объема. По конструкции различают дифференциальные, дисковые и тронковые поршни.

Дифференциальные поршни (рисунок 11а) применяют в компрессорах многоступенчатого сжатия. Поршни изготавливают как цельными, так и составными. Двухступенчатые дифференциальные поршни горизонтальных компрессоров выполняют подвешенными на штоке. Более сложные поршни делают скользящими по поверхности цилиндра. Компрессоры с дифференциальными поршнями применяют в основном для сжатия различных газов и в холодильной технике большого практического значения не получили.

Дисковые поршни используются в крейцкопфных холодильных компрессорах (рисунок 11б). Дисковые поршни делают обычно полыми и днища соединяют между собой ребрами. Высота поршня компрессора небольшая и определяется из условия размещения на нем уплотнительных колец.

Рисунок 11 – Поршни компрессоров

а – дифференциальный; б – дисковый; в – тронковый непроходной; г – тронковый проходной.

 

Поршни крейцкопфных компрессоров могут подвешиваться на штоке или опираться на рабочую поверхность цилиндра. В последнем случае дисковый поршень снабжают дополнительной несущей поверхностью, воспринимающей вес поршня.

Тронковые поршни применяют в холодильных бескрейцкопфных компрессорах, они соединяются непосредственно с шатуном при помощи поршневого пальца. В непрямоточных бескрейцкопфных компрессорах применяют тронковые непроходные поршни, которые имеют вид перевернутого вверх дном стакана (рисунок 11в). На верхней части поршня имеются канавки для уплотнительных и маслосъемных колец. В отечественных конструкциях принято применять два-три уплотнительных и одно маслосъемное кольцо. Прямоточные бескрейцкопфные компрессоры снабжены тронковыми проходными поршнями. Проходной поршень не имеет дна, вместо которого устанавливается клапанная доска с всасывающими клапанами (рисунок 11г). Форма поршня удлиненная, где предусмотрены окна или каналы для прохода пара холодильного агента из всасывающего трубопровода к всасывающим клапанам.

Тронковые поршни выполняют из высококачественных чугунов СЧ21, СЧ24 или алюминиевых сплавов АЛ10В, АЛ30. Для малых поршней (диаметром до 50мм) без уплотнительных колец применяют чугун, алюминиевые сплавы или низкоуглеродистую автоматную сталь.

 

Поршневые кольца

 

Поршневые кольца бывают двух типов: уплотнительные и маслосъемные.

Рисунок 12 – Поршневые уплотнительные кольца.

Уплотнительные (компрессионные) кольца (рисунок 12) предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром с целью уменьшения утечек пара из полости сжатия в полость всасывания. Уплотнение обеспечивается упругостью колец или экспандеров, давлением пара в канавку поршня и лабиринтным действием набора колец.

Маслосъемные кольца служат для удаления со стенок цилиндра смазочного масла, уменьшая тем самым попадание его в нагнетательную полость и теплообменные аппараты.

Рисунок 13 – Маслосъемное поршневое кольцо

а — коническое; б — с проточенной поршневой канавкой.

 

Наиболее распространенными являются два типа маслосъемных колец: конические (рисунок 13а) и с проточной кольцевой канавкой (рисунок 13б). Действие конического кольца основано на том, что при переходе поршня вверх масло попадает в клиновидный зазор и остается на стенках цилиндра. При обратном движении поршня вниз, масло снимается кольцом с зеркала цилиндра, собирается в канавку под кольцом и через отверстия в поршне стекает внутрь поршня, а затем в картер. У кольца с проточкой на внешней поверхности сделана кольцевая канавка, в которую входит ряд отверстий, просверленных в стенке поршня. Данное кольцо обеспечивает стекание масла в картер как при ходе поршня вверх, так и при его ходе вниз.

 

Рисунок 14 – Виды замков поршневых колец

а – прямой; б – косой; в – в нахлёстку

 

Для удобства сборки все поршневые кольца имеют разрез, называемый замком. Различают следующие конструкции замков: прямой, косой и в нахлестку (рисунок 14). В рабочем состоянии замок имеет некоторый зазор для компенсации теплового расширения материала, через который происходит основная перетечка пара. В связи с этим лучшими являются замки внахлестку, но изготовление их значительно дороже. В холодильных компрессорах в основном используются кольца с прямым и косым замком.

Поршневые кольца выполняют из чугуна СЧ24 или композиционных соединений ТНК2-Г5 (на основе капрона), Ф40С8Г4, Ф4К-20, флубона 4 (на основе фторопласта). В последнем случае для упругости колец применяют специальные радиальные или тангенциальные экспандеры, которые размещены в канавке поршня и прижимают кольца к цилиндру. Неметаллические материалы имеют сравнительно низкий коэффициент трения и существенно снижают износ зеркала цилиндра.

Шатуны

 

Шатун (рисунок 15) 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 с запрессованной бронзовой или латунной втулкой. Нижняя головка при коленчатом вале – разъемная, скрепленная 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.

В малых холодильных компрессорах применяются также цельноалюминиевые и бронзовые шатуны, которые не имеют ни втулок ни вкладышей. Таким шатунам соответствует прямой вал с эксцентриком. Форма разъема (с прямым или косым разъемом) предусматривает свободный проход шатунно-поршневой группы через цилиндр при сборке и ремонте компрессора.

Шатуны со сменными вкладышами изготавливают из конструкционной углеродистой стали 40 или 45.

Рисунок 15 – Шатуны поршневого компрессора

а-с косым разъемом; б-с прямым разъемом;

Клапаны

 

Всасывающий и нагнетательный клапаны осуществляют газораспределение пара холодильного агента при работе компрессора.

Всасывающий клапан предназначен для пропуска пара хладона из полости всасывания в полость цилиндра при движении поршня сверху вниз. Он открывается при достижении давления в цилиндре несколько ниже (до 0,3 ) давления всасывания. Когда давление в цилиндре выше давления всасывания – клапан закрыт.

Нагнетательный клапан служит для выпуска пара холодильного агента из полости цилиндра в нагнетательную полость при движении поршня снизу вверх. Он открывается при достижении давления в цилиндре выше (до 0,7 ) давления нагнетания. При давлении в цилиндре ниже давления нагнетания – клапан закрыт.

В компрессоре клапаны могут располагаться различным образом: в крышке цилиндра, радиально по бокам цилиндра, по бокам непосредственно у зеркала, в днище поршня и т. д.

Основными элементами любого клапана являются пластина, седло, на котором лежит пластина, закрывая сечение для прохода, и направляющая пластина (розетка) для ограничения подъема над седлом. Во многих компрессорах пластины прижимаются к седлу пружиной.

В холодильных компрессорах применяются кольцевые, полосовые, пятачковые и лепестковые клапаны. Эти клапаны, как правило, самодействующие, то есть открываются под действием разности давлений с двух сторон, а закрываются под действием упругой пластины или пружины.

Кольцевые клапаны применяются в основном в средних и крупных непрямоточных компрессорах. Пластины клапанов имеют кольцевую форму, толщина которой равна мм. Для обеспечения своевременного закрывания клапана по периметру пластины размещены цилиндрические стальные пружины.

 

Рисунок 16 – Нагнетательный клапан с пятачковой пружиной

1 — розетка; 2 — направляющая втулка.

Пятачковые клапаны применяются чаще всего в компрессорах малой и средней производительности (рисунок 16). Пластины пятачковых клапанов имеют круглую форму (форму пятака) и прижимаются к седлу при помощи рабочей пружины. Клапаны такого типа имеют лучшую статическую полость, что играет положительную роль в автоматизированных компрессорах.

Полосовые клапаны используются преимущественно в прямоточных компрессорах. В них всасывающие полосовые клапаны расположены в верхней части поршня (рисунок 17). Пластина клапана, свободно лежащая на седле, при подъеме прижимается к ограничителю, форма которого соответствует линии прогиба, равномерно нагруженной балки на двух опорах. Эти клапаны имеют малый относительный мертвый объем.

 

Рисунок 17 – Полосовой нагнетательный клапан компрессора АУ200

1 — седло; 2 — розетка; 3 — пластина; 4 — ограничитель; 5 — штифт; 6 — болт; 7 — шайба стопорная.

 

Лепестковые клапаны представляют собой пластины различной конфигурации. Пластины, как правило, консольного типа, закреплены с одной стороны штифтами. Другой конец пластины свободно поднимается над клапанной доской, пропуская пар. Такие клапаны используются в компрессорах малой производительности.

Для предотвращения аварии при попадании жидкости в полость цилиндра служит буферная пружина. Она обеспечивает возможность увеличения подъема клапанной пластины в случае влажного хода компрессора.

Седла и розетки клапанов выполняются из термообработанной углеродистой стали 45,40Х, из высококачественного чугуна СЧ21 или стального литья по выполненным моделям. Для клапанов применяются листовые хромистые легированные стали Х18Н9Т, 70С2ХА, 30ХГСА и др. с термической обработкой, с обработкой в расплаве синтетических сплавов или стали электрошлакового переплава.

 

Крейцкопфы

 

Крейцкопф служит для соединения штока с шатуном и является частью кривошипно-шатунного механизма крейцкопфного компрессора. Он соединяется со штоком с помощью специального болтового соединения, а с шатуном-с помощью пальца. Крейцкопф воспринимает на себя все боковые нагрузки, действующие на шатуннопоршневую группу.

Корпус крейцкопфа отливают из стали 40,45, а башмаки — из серого чугуна СЧ21 с баббитовой заливкой. Палец крейцкопфа изготавливают из углеродистой стали 20 и 45 или 20Х и 40Х.

Штоки

 

Штоки применяются для соединения поршня с крейцкопфом в крейцкопфных компрессорах. В современных конструкциях компрессоров применяются в основном штоки, представляющие собой цилиндрическую деталь с участками различного диаметра. На переднем штоке (со стороны крейцкопфа) выполнена резьба, с помощью которой он закрепляется в крейцкопфе. Для фиксации поршня на штоке предусмотрен упорный цилиндрический бурт и специальная гайка, которая навинчивается на задний конец штока (со стороны поршня).

Шток изготавливается из углеродистой стали 20,35 и 40.

Сальники

 

Сальники служат в бескрейцкопфных компрессорах для уплотнения вала, выступающего из картера, а в крейцкопфных — также и для уплотнения штока. Правильная работа сальников обеспечивает герметичность компрессора и надежность его работы.

Сальники штоков крейцкопфных компрессоров выполняются многокамерными с разрезными чугунными или алюминиевыми кольцами. На наружной поверхности колец имеются пружины, которые стягивают разъемные части кольца и прижимают их радиально к штоку. Смазку сальника и штока крейцкопфного компрессора производят от насоса-дубликатора через специальный фонарь.

Для уплотнения выходного кольца коленчатого вала компрессора применяют сальники с кольцами торцевого трения. Они состоят из двух трущихся колец, одно из которых вращается вместе с валом, а другое неподвижное, плотно соединенное с крышкой сальника. Кольца прижимаются друг к другу или с помощью сильфона или с помощью пружин. Плотность и герметичность между кольцами достигается за счет силы сильфона (сильфонные сальники) или пружины, которая давит на вращающееся кольцо.

Односторонние сальники применяются в компрессорах со смазкой разбрызгиванием, двухсторонние с принудительной системой смазки для создания избыточного давления в полости сальника (рисунок 18).

В качестве пар трения применяют закаленную легированную сталь 15Х, 20Х и один из следующих материалов: фосфористую бронзу, чугун, композиционный материал на основе графита, пластмассу. В настоящее время наиболее часто используется пара трения сталь – композиционный материал на основе графита АГ-1500Б83, АПГ-Б83, которые имеют наименьший коэффициент трения и могут работать без смазки.

 

 

Рисунок 18 – Сальник компрессора П80

1-неподвижное металлографитовое кольцо; 2-вращающееся с валом (подвижное) стальное кольцо; 3,9-штифты; 4-крышка сальника; 5-шарик; 6-нажимное кольцо; 7-резиновое кольцо; 8-прокладка; 10-пружина;11-ведущее кольцо (обойма).

 

Системы смазки компрессора

 

Смазка компрессора необходима для снижения коэффициента трения и отвода теплоты от кинематических пар. Смазка уменьшает износ и нагрев движущихся частей компрессора, снижает расход потребляемой энергии, а также создает дополнительную плотность в сальниках, поршневых кольцах и клапанах.

Для смазки бескрейцкопфных компрессоров, работающих на фреоне, используются масла ХФ, ХС, ХМ и др. Аммиачные компрессоры смазываются маслом марок ХА. В крейцкопфных компрессорах для смазки открытого кривошипно-шатунного механизма применяется масло “Индустриальное-45” или машинное — марки СУ.

В современных холодильных поршневых компрессорах применяют различные системы смазки — разбрызгиванием (барботажная смазка), принудительная и комбинированная.

Смазку разбрызгиванием применяют обычно в малых компрессорах. В них часть нижних головок шатунов или противовесов погружена в масляную ванну картера. При вращении коленчатого вала масло разбрызгивается по всему внутреннему объему компрессора, смазывается тем самым все поверхности трения.

В компрессорах большой производительности для смазки трущихся поверхностей применяется принудительная смазка с помощью масляного насоса, который приводится в движение от коленчатого вала. Масло насосом подается в полость сальника, а оттуда по специальным отверстиям в коленчатом вале направляется к шатунным шейкам (рисунок 19).

 

Рисунок 19 – Принудительная система смазки поршневого компрессора.

 

1-масляный насос; 2-всасывающая масляная трубка; 3-нагнетательная масляная трубка; 4-фильтр грубой очистки масла; 5-фильтр тонкой очистки масла; 6-жидкое смазочное масло; 7-масляные каналы коленчатого вала; 8-входное отверстие коленчатого вала; 9-выходные отверстия в шатунных шейках.

 

 

Для смазки втулки верхней головки шатуна и поршневого пальца предусматриваются специальные сверления в стержне шатуна или отдельные трубки, через которые масло поступает от шатунной шейки коленчатого вала. В качестве масляных насосов используются центробежные, шестеренчатые, ротационные или плунжерные насосы, приводимые в действие от коленчатого вала, через зубчатую передачу.

Комбинированная система смазки используется в компрессорах средней производительности и в некоторых крупных компрессорах. Здесь кривошипно-шатунный механизм смазывается принудительно от масляного насоса, а шатунно-поршневая группа и стенки цилиндра смазываются за счет масляного тумана.

Схема принудительной подачи масла от шестеренчатого насоса к нижним головкам шатунов, через сверления в коленчатом валу показана на рис.19.

В крейцкопфных компрессорах смазку кривошипного механизма производят от масляного насоса, а зеркало цилиндров, поверхности трения поршней и сальники штоков — многоплунжерными дубликаторами. Дубликаторы и насосы приводятся в действие индивидуальными электроприводами.

 

Марка компрессоров

 

Каждому типоразмеру компрессоров соответствует свое определенное обозначение-марка компрессора.

В марку, согласно ГОСТам, входит буква, обозначающая холодильный агент, расположение цилиндров, степень герметичности компрессора, число ступеней сжатия, температурный режим работы, стандартная холодопроизводительность и др. Холодильный агент в марке обозначается начальной буквой его названия: аммиак-А; фреон-Ф и т.д. Направление осей цилиндров показывается буквами В, О, У, УУ, что соответствует обозначению:

В— вертикальный,О— оппозитный, У— Vобразный, УУ— веерообразный.

Буквы Г и БС показывают, что компрессор герметичный (Г) или бессальниковый (БС), сальниковый компрессор буквой не обозначают. Режим работы герметичных компрессоров показывается: буквой В-высокотемпературный, С-среднетемпературный и Н-низкотемпературный. После буквенных обозначений в конце марки пишется число, показывающее холодопроизводительность компрессора при стандартном температурном режиме. За цифрами могут быть буквы РЭ, означающие, что компрессор с электромагнитным регулированием производительности.нце марки пишется чисый, С-среднетемпературный и Н-низкотемпературный.

 

 



Читайте также:

 

Раздел 1. Термодинамический расчет поршневого компрессора


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Оглавление

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

1.Раздел 1. Термодинамический расчет поршневого компрессора…………………………………………………………..…………….3

1.1. Распределение повышения давления по ступеням……………….………..3

1.2. Определение коэффициентов подачи……………………..…………………..4

1.3. Определение основных размеров и параметров компрессора……………………………………………………..…..……………..6

1.4 Определение мощности привода компрессора……….………….…………………..…..…………..………..9

1.5. Определение температуры нагнетания…………………………………….11

1.6.Выбор клапанов по пропускной способности……………………………..11

1.7.Подбор пружин клапанов……………………………………………………12

2. Раздел 2. Динамический расчет………………………………………………………………………………………………………17

2.1. Уравновешивание компрессора…………………………………..………17

2.2. Построение индикаторной диаграммы………………………………….…20

2.3. Построение силовых диаграмм…………………….……………………….22

2.4. Построение диаграмм суммарного противодействующего момента………………………………………………………………………..…28

Заключение……….……………………………………………………………..32

Список литературы……………………………………………………….…….33

                                                 

Введение

 

В данном курсовом проекте необходимо выбрать и проанализировать схему поршневого компрессора. Провести термодинамический расчет, в котором нужно определить число ступеней сжатия, диаметр цилиндра, подобрать электродвигатель. В динамическом расчете требуется уравновесить компрессор, построить индикаторные, силовые диаграммы, а также диаграммы суммарного противодействующего момента.

 

Раздел 1. Термодинамический расчет поршневого компрессора

Исходные данные:

Производительность V – 4,5 м3/мин.

Давление всасывания Рвс=0,4 МПа.

Давление нагнетания Рн=1,3 МПа.

Температура всасывания Т – 288 К.

Газ – воздух.

Показатель адиабаты газа k = 1,4.

База – L-образный (2П).

Распределение повышения давления по ступеням

Общее отношение давлений компрессора

 

  (1.1)

 

Таблица 1 – Число ступеней.

Одна 4…7 Пять 150…1000
Две 6…30 Шесть 200…1100
Три 14…150 Семь 600…1500
Четыре 36…400    

 

Принимаем число ступеней сжатия z=1

Относительные потери давления на всасывании в ступени

  (1.2)

где А – коэффициент, учитывающий совершенство компрессора, А=2,66 [1];

Относительные потери на нагнетании определим :

  (1.3)

где А – коэффициент, учитывающий совершенство компрессора, А=2,66 [1];

Осредненные давления  и  находим по формулам (1.4), (1.5):

(1.4)

(1.5)

Для удобства результаты расчета сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Результаты расчета.

 

Определение температуры нагнетания.

Принимая, что сжатие воздуха происходит адиабатически (k=1,4), находим температуру нагнетания по формуле (1.25):

  (1.25)

Для компрессора:       

 

Подбор пружин клапанов

Найдём скорректированное значение эквивалентной скорости в клапане [4]:

Скорректированное значение критерия скорости в клапане [4]:

;

.

По скорректированному значению критерия скорости в клапане, используя диаграмму зависимости  от F[3], выбираем максимальное значение потери давления в клапане

Рисунок 1 – Зависимость от F

 

 

Выбор силы упругости пружины кольцевых клапанов соответствует условию:              

где  — минимальное значение перепада давления в клапане, требуемого для преодоления силы упругости пружины при полном открытии клапана.

Принимаем:  тогда

Минимальный перепад давления, необходимый для полного открытия клапана:

,

где Р – номинальное давление газа, протекающего в клапане  

Найдём отношение :

Всасывающие клапаны:

Нагнетательные клапаны:

— на основании полученного значения по рекомендации выбираем коэффициент давления потока   [4]

Рисунок 2 ­- Коэффициент давления потока для кольцевых и дисковых клапанов

Далее рассчитываем приведенную силу упругости пружины из соотношения, справедливого для кольцевых клапанов:

 отсюда

Округляем значения приведённой силы упругости пружины до ближайшего номинального значения из стандартного ряда:

, .

Рассчитаем силу давления пружины на пластины клапана по формуле:

,

Где .

Получаем:

 

На этом тепловой расчет завершён. Для удобства составим в конце итоговую таблицу с его наиболее важными результатами:

 

 

Таблица 7 – Итоговая таблица данных.

п/п

Параметр

I ступень

Всасывание Нагнетание
1 Число цилиндров

2

2 Диаметры цилиндров Di, м

0,145

3 Площадь поршня , м2

0,0165

4 Объем описываемый поршнями Vhi, м3

0,0966

5 ТемператураTi, К 288 413,6
6 Давление pi, МПа 0,4 1,3
7 Число клапанов zi 2 2
8 Коэффициент подачи λi

0,766

9 Индикаторная мощность компрессора Nu, кВт

47,57

10 Частота вращения коленчатого вала n0, с-1

16,67

11 Мощность эл. двигателя Nэд, кВт

75

12 КПД ηиз

0,92

 

Уравновешивание компрессора

Рассмотрим механизм движения компрессора – коленчатый вал, шатун, крейцкопф, шток, поршень. Из них поршень, шток и крейцкопф совершают только возвратно-поступательные движения, коленчатый вал – вращательное, шатун – сложно-плоское, которое можно рассматривать как результат сложения двух движений: возвратно-поступательного вместе с крейцкопфом и вращательного вместе с коленчатым валом. В связи с этим массу шатуна mш разбивают на две части: mшs= 0,3mш и mшr= 0,7mш.

 

Таблица 8 – Массы элементов кривошипно-шатунного механизма

№ п/п

Наименование

Масса, кг
I ступень
1 Поршень mп 10
2 Шток 8
3 Шатун mш 7,5
4 Крейцкопф 5
5 Колено вала mк 25

 

Массу колена вала, совершающую вращательное движение, приводят к пальцу кривошипа. Таким образом, масса возвратно-поступательно движущихся частей, приведенная к центру крейцкопфного пальца, для каждого ряда будет определяться следующим образом:

.

Масса вращающихся частей составит

mr= mк + mшr.

Для ряда первой ступени

Первая ступень:

Масса вращающихся частей составит:

                                   (2.1)

где S – ход поршня.

 

Остальные величины, необходимые для расчета, составляют:

радиус кривошипа, м

, где S = 0,09 м – ход поршня;

угловая скорость вращения вала, рад/с,

;

, где l – длина шатуна.

  

Рисунок 3–Схема уравновешивания поршневого компрессор

Построение силовых диаграмм

Выполним построение диаграмм поршневых сил. По оси ординат будем откладывать усилия вдоль оси ряда Р, а по оси абсцисс — угол поворота коленчатого вала . При перенесении усилий с индикаторных диаграмм на силовую диаграмму учтем поправку Брикса е, введение которой приводит в соответствие углы поворота коленчатого вала и перемещения поршня. На силовую диаграмму наносим также силу инерции возвратно-поступательно движущихся масс и силу трения в цилиндропоршневой группе.

Силу трения Pтр в рядах полагают постоянной по модулю и меняющую знак в мертвых точках. Так как компрессор имеет дифференциальные поршни, объединим мощности для первого и третьего цилиндра, и для второго и четвертого цилиндра. Для её расчета воспользуемся формулой [5]:

где  — индикаторная мощность в ряду, — механический коэффициент полезного действия компрессора ( ).

Подставим значения в формулу

Силы инерции рассчитаем по формуле:

Все точки рассчитываются аналогично. В связи с этим остальные расчеты представим в виде таблицы 10.

Таблица 10. – Результаты расчета сил

ωt Рг(сторона крышки) Рг(сторона вала) Is,Кн Ртр,Кн Рсум,Кн
0 -22,8 6,4 14,7 0,5 -1,19
15 -12,8 6,4 13,98 0,5 8,08
30 -6,8 7,2 11,91 0,5 12,81
45 -6,4 8 8,8 0,5 10,91
60 -6,4 9,6 5,11 0,5 8,81
75 -6,4 12,4 1,28 0,5 7,78
90 -6,4 17,2 -2,24 0,5 9,05
105 -6,4 22,8 -5,17 0,5 11,73
120 -6,4 22,8 -7,35 0,5 9,54
135 -6,4 22,8 -8,81 0,5 8,08
150 -6,4 22,8 -9,67 0,5 7,22
165 -6,4 22,8 -10,1 0,5 6,8

Таблица 10.1- Продолжение

180 -6,4 22,8 -10,22 0 6,17
195 -6,4 20,4 -10,1 —0,5 3,4
210 -6,8 8,4 -9,67 -0,5 -8,57
225 -7,6 6,4 -8,8 —0,5 -10,51
240 -8,8 6,4 -7,35 -0,5 -10,25
255 -10,8 6,4 -5,17 -0,5 -10,06
270 -13,6 6,4 -2,24 -0,5 -9,94
285 -19,2 6,4 1,28 -0,5 -12,02
300 -22,8 6,4 5,11 -0,5 -11,78
315 -22,8 6,4 8,8 -0,5 -8,08
330 -22,8 6,4 11,91 -0,5 -4,98
345 -22,8 6,4 13,98 -0,5 -2,91
360 -22,8 6,4 14,7 -0,5 -2,19

 

После нанесения на диаграмму всех сил, действующих в данном ряду компрессора, проводим их графическое суммирование и получаем график суммарной поршневой силы РΣi (ее значения приведены в табл. 10). Следует обратить внимание на то, что в мертвых точках кривая суммарной поршневой силы терпит разрыв, равный удвоенной силе трения в ряду.

Построение силовых диаграмм для ступени иллюстрирует рис. 5.

Рисунок 5-Силовая диаграмма.

Нормальные силы, действующие на стенки цилиндра, определим по формуле:

,

где β – угол между осями цилиндра и шатуна: sinβ = λsinɑ.

Усилия по шатуну определяем по формуле .

Тангенциальные усилия на кривошипе: Pt = Pшsin (ɑ + β).

Радиальные усилия на кривошип: Pr = Pшcos (ɑ + β).

Приведем пример расчета , , , ,  при угле поворота коленчатого вала .

Нормальные силы, действующие на стенки цилиндра, определим по формуле [5]:

где — угол между осями цилиндра и шатуна: .

Подставим в формулу значения:    

Усилия по шатуну определяем по формуле [6]:

Подставляем значения в формулу:

 

Тангенсальные усилия на кривошипе найдем по формуле [5]:

 Подставляем значения в формулу:    

Радиальные усилия на кривошип определяем по формуле [5]:

 Подставляем значения в формулу:

Диаграммы нормальных и радиальных сил представлены на рис. 6  и 7 соответственно.

Рисунок 6- Диаграмма нормальных сил

Рисунок 7- Диаграмма радиальных сил

Усилия на шатунную шейку вала определяем по формуле [5]:

где — центробежная сила от вращающейся части шатуна, ее значение определяем по формуле [5]:

Для других углов поворота коленчатого вала расчеты производятся аналогично. Результаты расчетов сведем в таблицу 11.

Таблица 11 – Результаты расчета сил

ωt

β

N

Рш

Pt

Pr

Q
0

0

0

-1,19107

0

-1,19107

1,126071
15

0,046604

0,377003

8,092371

2,456342

7,710567

8,154328
30

0,090122

1,158234

12,86927

7,411581

10,52077

12,92246
45

0,127625

1,400545

11,00372

8,707856

6,727187

11,04358
60

0,156523

1,390455

8,919771

8,325543

3,201196

8,943305
75

0,174755

1,374151

7,903474

7,873552

0,687086

7,90939
90

0,180986

1,657195

9,206641

9,056265

-1,6572

9,195163
105

0,174755

2,071112

11,91207

10,79488

-5,03665

11,88473
120

0,156523

1,506417

9,663671

7,513468

-6,07736

9,622926
135

0,127625

1,03759

8,152078

4,983821

-6,45119

8,100738
150

0,090122

0,653053

7,25614

3,047786

-6,58503

7,197204
165

0,046604

0,317264

6,810073

1,45421

-6,653

6,746587
180

2,21E-17

1,36E-16

6,178541

7,57E-16

-6,17854

6,113541
195

-0,0466

-0,15869

3,406377

-0,72739

-3,32781

3,342905
210

-0,09012

0,774742

-8,60824

3,615708

7,812073

8,667273
225

-0,12763

1,349215

-10,6004

6,480639

8,388718

10,65195
240

-0,15652

1,618296

-10,3814

8,071479

6,528718

10,42237
255

-0,17475

1,777803

-10,2251

9,266126

4,323369

10,25275
270

-0,18099

1,819592

-10,1088

9,943735

1,819592

10,12075
285

-0,17475

2,121653

-12,2028

12,15656

-1,06084

12,19728
300

-0,15652

1,86051

-11,9352

11,14006

-4,28339

11,912
315

-0,12763

1,03759

-8,15208

6,451195

-4,98382

8,112503
330

-0,09012

0,450294

-5,00326

2,881445

-4,09022

4,950266
345

-0,0466

0,136016

-2,91959

0,886205

-2,78184

2,857721
360

-4,4E-17

9,66E-17

-2,19107

5,37E-16

-2,19107

2,126071

 

По данным таблицы 11 строим векторные диаграммы сил Qi, действующих на шатунную шейку каждого ряда (рис. 8).

Рисунок 8-Векторная диаграмма сил, действующих на шейку вала:

Заключение

 

В результате выполнения курсовой работы спроектирован поршневой компрессор производительностью 4,5 м3/мин.

Число ступеней – 1. Диаметр цилиндра ступени – 145 мм, база –L-образная.

Давление всасывания – 0,4 МПа, нагнетания – 1,3 МПа. Охлаждение цилиндров – водяное. Смазка цилиндров, сальников, механизма движения – разбрызгиванием. Клапаны – Кольцевые.

 

Список литературы

1.Френкель М.И. Поршневые компрессоры. – СПб: «Машиностроение», 1969.-737с.

2.Пластинин П.И. Поршневые компрессоры (1 том).– М.: «Колос», 2000.

3.Пластинин П.И. Поршневые компрессоры (2 том).– М.: «Колос», 2008.

4.Поршневые компрессоры/ Б.С. Фотин [и др.]; под общ. ред. Б.С. Фотина. — Л.: Машиностроение, 1987. — 372 с.

5.Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров: Учебное пособие по курсовому проектированию / В.Л. Юша. – Омск: Изд – во ОмГТУ, 2006. – 120 с.

 

 

Оглавление

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

1.Раздел 1. Термодинамический расчет поршневого компрессора…………………………………………………………..…………….3

1.1. Распределение повышения давления по ступеням……………….………..3

1.2. Определение коэффициентов подачи……………………..…………………..4

1.3. Определение основных размеров и параметров компрессора……………………………………………………..…..……………..6

1.4 Определение мощности привода компрессора……….………….…………………..…..…………..………..9

1.5. Определение температуры нагнетания…………………………………….11

1.6.Выбор клапанов по пропускной способности……………………………..11

1.7.Подбор пружин клапанов……………………………………………………12

2. Раздел 2. Динамический расчет………………………………………………………………………………………………………17

2.1. Уравновешивание компрессора…………………………………..………17

2.2. Построение индикаторной диаграммы………………………………….…20

2.3. Построение силовых диаграмм…………………….……………………….22

2.4. Построение диаграмм суммарного противодействующего момента………………………………………………………………………..…28

Заключение……….……………………………………………………………..32

Список литературы……………………………………………………….…….33

                                                 

Введение

 

В данном курсовом проекте необходимо выбрать и проанализировать схему поршневого компрессора. Провести термодинамический расчет, в котором нужно определить число ступеней сжатия, диаметр цилиндра, подобрать электродвигатель. В динамическом расчете требуется уравновесить компрессор, построить индикаторные, силовые диаграммы, а также диаграммы суммарного противодействующего момента.

 

Раздел 1. Термодинамический расчет поршневого компрессора

Исходные данные:

Производительность V – 4,5 м3/мин.

Давление всасывания Рвс=0,4 МПа.

Давление нагнетания Рн=1,3 МПа.

Температура всасывания Т – 288 К.

Газ – воздух.

Показатель адиабаты газа k = 1,4.

База – L-образный (2П).



Читайте также:

 

Описание конструкции компрессора

Стр 1 из 3Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

1 Описание конструкции компрессора. 6

2 Исходные данные. 8

3 Предварительный термодинамический расчет компрессора. 9

3.1 Расчет теплофизических свойств сжимаемого газа. 9

3.2 Определение числа ступеней компрессора. 10

3.3 Определение величин депрессий. 10

3.4 Расчет параметров сжимаемого газа в ступени компрессора. 10

3.5 Определение размеров и выбор базы компрессора. 12

4 Выбор клапанов. 14

4.1 Расчет потерь энергии в клапанах. 14

4.2 Выбор клапанов. 16

5 Поверочный термодинамический расчет. 18

5.1 Перерасчет производительностей ступеней. 18

5.2 Определение мощности компрессора, подбор электродвигателя двигателя 19

6 Динамический расчет и уравновешивание компрессора. 22

6.1 Определение движущихся масс компрессора. 22

6.2 Расчет маховика. 24

7 прочностные расчеты.. 26

7.1 Расчет на прочность стенки цилиндров. 26

7.2 Расчет шатунного болта. 26

7.3 Расчет поршневого пальца. 27

7.4 Расчет на прочность стенок поршня. 29

7.5 Расчет уплотнительного кольца. 30

7.6 Расчет коленчатого вала. 31

7.7 Поверочный расчет коренных подшипников. 33

7.8 Расчет системы смазки механизма движения. 34

Список литературы.. 36

 

Введение

 

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для приема, сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, промышленных газов, паров хладагента и т. д.).

Компрессорная установка — совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (масловлагоотделителей, дополнительных газовых фильтров, осушителя сжатого воздуха газоохладителя, отводчиков конденсата и т. д.).

Система воздухоснабжения – совокупность компрессорного оборудования, машин и технических устройств, предназначенных для выработки сжатого воздуха и доставки его потребителям.

Производительность компрессора – выражают отношением единиц объема газа приведенного к паспортным данным на устройство за единицу времени. При этом различают производительность на входе установки и на выходе. При малой разнице давлений эти величины практически равны, если компрессор имеет высокую степень сжатия, то выходная производительность может падать более чем в два раза в сравнении с входной производительностью при нулевой степени сжатия газа. На этом часто «играют» недобросовестные продавцы указывая при продаже входную производительность которая не удовлетворит потребности в сжатом воздухе.

Компрессорное оборудование широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Компрессоры составляют основу технологического оборудования химических производств, используются при добыче и переработке нефти, транспортируют природный газ по газопроводам, закачивают его в подземные хранилища, широко применяются в холодильной технике и технике разделения газов, во всех видах транспорта, подают сжатый воздух для привода пневматического оборудования и т. д.

В промышленности используются различные типы компрессоров. Каждый тип имеет свои области рационального использования. Очень широко распространены поршневые компрессоры. Компрессоры этого типа наиболее многочисленны, так как обладают рядом преимуществ – высоким коэффициентом полезного действия при средних и малых производительностях, возможностью достижения высоких давлений в одной установке, приспособленностью к работе на переменных режимах и т. п.

Поршневые компрессоры – это компрессоры общепромышленного назначения. Компрессоры этой группы применяются практически во всех отраслях промышленности. Они предназначены для подачи сжатого воздуха в качестве источника энергии для других производственных процессов. Сжатый воздух может использоваться, например, для привода пневматических машин и оборудования, для транспортировки сыпучих продуктов, для приводов систем автоматики и т.д.

В машиностроении, горнодобывающей, угольной, пищевой и других отраслях промышленности используются компрессоры для сжатия воздуха, который служит энергоносителем для привода всевозможных машин и инструментов, облегчающих труд человека, т.е. для механизации трудоемких процессов. В этом случае компрессоры также устанавливают в отдельных помещениях, называемых компрессорными станциями, и централизованно подают сжатый воздух в цехи предприятия. В современном машиностроительном предприятии до 30 % всей расходуемой мощности идет на выработку сжатого воздуха.

В компрессорах происходит преобразование энергии, подводимой двигателем к валу, в энергию проходящих через них газов. Способ передачи энергии является основой классификации компрессоров по принципу действия.

По принципу действия все многообразие компрессорных машин можно подразделить на объемные, динамические и струйные. В объемных компрессорах передача энергии от двигателя к газу происходит в рабочей камере, периодически изменяющей объем из-за перемещения двигателем привода одной или нескольких ее стенок. В процессе изменения объема камера поочередно соединяется с полостью низкого и высокого давления газа, а некоторое время отсоединена от обеих полостей. За полный период изменения объема камеры газ, находящийся в ней, переместится из полости низкого в полость высокого давления. При этом двигателем производится работа для перемещения стенок камеры. К объемным компрессорам относятся все виды поршневых, винтовых и роторных машин.

В динамических или турбокомпрессорных машинах передача энергии к газу происходит непрерывно во вращающемся рабочем колесе, снабженном лопатками. При обтекании потоком газа решетки из профилей лопаток вращающегося колеса возникает подъемная сила, вызывающая ускорение потока, увеличение его скорости и давления. В дальнейшем в неподвижных элементах происходит добавочное увеличение давления за счет преобразова­ния кинетической энергии газа. К динамическим компрессорам относятся центробежные, диагональные, осевые и вихревые машины.

 

 

Описание конструкции компрессора

 

Воздух по трубопроводу поступает в заборное устройство, откуда с начальным давлением равным 0,11 МПа поступает в цилиндры, сжимается в них до давления 0,45 МПа. Из компрессора воздух подается в сеть потребителя.

Корпус компрессора представляет собой стандартную базу – отливка из чугуна совместно с фланцами. Рама компрессора представляет собой чугунную отливку коробчатой формы и является основной деталью, на которой монтируются все основные узлы машины.

Коленчатый вал – стальной штампованный, имеет одно колено, к которому присоединяются два шатуна. Вал установлен на двух роликовых подшипниках. На щеках коленчатого вала укреплены чугунные противовесы, для уравновешивания сил инерции вращающихся масс и сил инерции первого порядка возвратно-поступательно движущихся масс. Спиральная шестерня, установленная на одном конце коленчатого вала, передает вращение масляному насосу. На другой, консольный конец вала насажен ротор электродвигателя.

При размещенни в торцевых крышках цилиндра клапанов с увеличенный проходным сечением достигаются небольшие скорости газа и минимальные газодинамические потери в этих клапанах.

Шатуны – стальные, штампованные со стержнем двутаврового сечения. Нижние головки шатунов – разъемные с вкладышами, залитыми баббитом. Крышка нижней головки шатуна соединена с телом шатуна двумя шатунными болтами из термически обработанной хромоникилевой стали. Между крышкой и телом шатуна устанавливают набор прокладок разной толщины. По мере износа вкладыши подтягивают, вынимая из набора прокладки соответственной толщины.

Клапаны – кольцевые типа КТ, т.к. сжимаемая среда – воздух: не ядовит, не взрывоопасен, не горюч.

Охлаждение компрессора водяное.

Описанная конструкция имеет ряд преимуществ и заслуживает внимания при разработке новых компрессоров данного типа.

 

 

Исходные данные

 

Производительность по условиям всасывания ;

Сжимаемая среда – воздух;

Давление всасывания – ;

Давление нагнетания – ;

Температура всасывания – ;

Вид действия – простой;

Охлаждение – водяное.

 

 

3 Предварительный термодинамический
расчет компрессора

 

Расчет проводится с целью выбора оптимальной схемы и базы компрессора в зависимости от назначения, параметров сжимаемого газа.

 

Выбор клапанов

Выбор клапанов

Клапаны представляют собой перекрывающие органы в газовом тракте цилиндров поршневого компрессора, состоящие из запорных элементов, помещенных между седлом и ограничителем подъема. Клапаны должны обеспечивать: герметичность в закрытом состоянии, минимальное сопротивление протеканию газов, малый объем мертвого пространства, своевременность открытия и закрытия. Для этого необходимо, чтобы массы подвижных частей клапанов были возможно меньшими, усилие пружины оптимальным, а газодинамика наиболее совершенной. Вместе с тем клапаны должны быть взаимозаменяемы и долговечны. Клапаны являются наиболее ответственным элементом компрессора, определяющим надежность и экономичность их работы. Поэтому при проектировании компрессора особое внимание уделяется выбору рационального типа клапанов и определению их параметров.

Выбор клапанов производиться по таблице (Ш2.) [8, стр.42], в зависимости от величины Фэкв.. Выбираем кольцевой клапан.

Кольцевой клапан состоит из седла с концентрическими кольцами для прохода газа, соединенными радиальными перемычками, кольцевых пластин перекрывающих эти каналы и ограничителя подъема пластин, который также имеет концентрические каналы, сдвинутые относительно каналов седла по диаметру клапана. В ограничителе подъема расположенные пружины, прижимающие пластины к седлу и закрывающие клапан. Весь клапан стянут шпилькой, расположенной в центре. В ограничителе выполнены бурты для направления пластины при ее движении. Для предотвращения поворота деталей друг относительно друга имеется фиксирующий штифт.

С увеличением быстроходности компрессоров возрастают ударные нагрузки в клапанах. При этом, с одной стороны, чаще наступает разрушение пластин, с другой – пластина, ударившись об ограничитель, отскакивает от него и некоторое время совершает колебательные движения между седлом и ограничителем, мешая тем самым проходу газа в клапане. Для смягчения силы удара кольцевые клапаны делают сдвоенными, причем верхнее кольцо находиться со стороны ограничителя, является демпфирующим. Кольцевые клапаны просты в изготовлении, обладают высокой плотностью, сравнительно малым мертвым пространством, позволяют использовать простое устройство для изменения производительности компрессора отжима пластин.

Условное обозначение клапана: ВКТ/НКТ «1»-«2» «3»

• В – всасывающий клапан

• Н – нагнетательный клапан

• К — кольцевой с запорным органом в виде кольца

• Т – точечные пружины

• «1» – посадочный диаметр, мм

• «2» – допустимая разность давления, МПа

• «3» — буквы и цифры указывают конкретные конструктивные изменения

Рисунок 4 – Клапан кольцевой

Таблица 4 — Основные характеристики и размеры клапанов компрессора:

МН 3557-62 Площадь прохода Объём мёртвого пространства клапана V, см3 Ширина прохода в седле В, мм Высота подъёма пластин h, мм d1 (доп. откл. по Хс ) d2 dcp1 dcp1I hн hвс H H1 H2 h1 d Количество кольцевых проходов в седле  
Шифр клапана Эквивалентная Ф, см2 В седле Fc, см2 В щели Fщ, см2 всасывающего Нагнетательного  
мм  
НКТ 100-2,5-40 7,0 24,7 18,8 2,5 31,0 М16 х 1,5    

Расчет маховика.

 

Силовые диаграммы строим по данным расчета на ЭВМ (приложение А).

Усилие на шатунную шейку вала определяем по формуле

– результаты динамического расчета.

Расчет массы маховика ведем по диаграмме суммарных тангенциальных сил от угла поворота коленчатого вала.

Требуемый момент инерции маховика

,

где – абсолютное значение изменения энергии маховика за один оборот вала

,

здесь – площадь, наибольшей из площадок, ограниченных и кривой , ;

– масштаб тангенциальных усилий, ;

– масштаб угла,

;

– степень неравномерности вращения. Для привода от асинхронного двигателя , тогда

,

где

 

 

ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ

Расчет шатунного болта

 

Шатунные болты проверяются на разрыв от максимальной силы инерции поршня и шатуна и усилия затяжки .

Разрывное напряжение равно:

,

где – число болтов;

– наименьшая площадь сечения
болта.

Усилие от силы инерции шатуна:

,

где – масса вращающейся части шатуна без крышки,

– радиус кривошипа.

– угловая скорость вращения вала.

– из динамического расчета.

Сила затяжки шатунного болта должна контролироваться и ее следует выбирать равной:

.

Для болтов стали 40Х:

– предел текучести.

Запас прочности .

Расчет поршневого пальца

Рассчитывается на изгиб как двухопорная балка с равномерным распределением нагрузки по длине вкладыша верхней головки шатуна а также на срез.

 

Момент сопротивления изгибу в среднем сечении пальца

где — наружный диаметр пальца;

— внутренний диаметр пальца;

Максимальный изгибающий момент в среднем сечении пальца:

.

где — газовая сила.

.

– соответствующие отрезки (рис.9).

l=0,8D=0,8∙0,165=0,13м – условная длина пальца.

Рисунок 9 – Распределение сил на палец.

 

.

Напряжение изгиба в опасном сечении пальца:

.

Допустимое значение для стали 20Х составляет

— условие прочности выполняется.

Напряжение среза межу бобышкой и верхней головкой шатуна

Допустимое значение для стали 20Х составляет .

— условие прочности выполняется.

 

7.4 Расчет на прочность стенок поршня

Стенки поршня расчитываються на изгиб от давления газа при нагнетании по следующим зависимости:

 

где Р – давление нагнетания;

 


— Радиус поршня;

S=0,08D=0,08∙0,165=0,013м – толшина днища поршня.

Рисунок 7.2. Схема нагружения поршня

 

 

 

Расчет коленчатого вала

Рисунок 7.3 — Расчетная схема коленвала

 

Вал рассчитывается как балка опирающаяся в двух точках А и В ( в середине коренных подшипников), нагруженная крутящим моментом Mкр и сосредоточенными силами:

1) радиальными Z1 и Z2 и тангенциальными T1 и T2;

2) силами инерции противовесов
где —

3) силами инерции от вращающихся масс

Угол поворота коленчатого вала выбирается по результатам динамического расчета, при котором . Получаем .

Следовательно,

для 1-го ряда принимаем , МН, МН;
для 2-го ряда , МН, МН;

Составляющие веса маховика кН; кН.

Крутящий момент

МН∙м.

Определим реакции опор

Максимальный изгибающий момент будет посредине шатунной шейки

.

.

Момент сопротивления шатунной шейки изгибу

.

Изгибное напряжение в шатунной шейке

.

Момент сопротивления кручению

.

Результирующие напряжения в опасном сечении шатунной шейки

.

где — касательное напряжение в опасном сечении шатунной шейки.

Результирующее напряжение в сечении

<

Условие прочности выполняется.

 

Список литературы

 

1. Методические указания к курсовому проекту «Термодинамический и динамический расчёт поршневых компрессоров» по курсу объёмные компрессоры».– Сумы, СумГУ, 1995.

2. Фотин Б.С. Поршневые компрессоры: Учеб. Пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки».– Л.: Машиностроение, 1987.– 372 с., ил.

3. Френкель М. И. Поршневые компрессоры.– 3 изд. перераб. и дополн.– Л.: Машиностроение, 1969.– 744 с.

4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.– М.: Высшая школа, 1991.– 430 с.

5. Справочник по энергетическим машинам: 62 т/ Под общ. ред. И.П. Копылова и В.К. Клокова.– М.: Энергоиздат, 1988.– 456 с.

6. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 1 Теория и расчёт – 3-е изд., доп. –М.: КолосС, 2006. – 456с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

1 Описание конструкции компрессора. 6

2 Исходные данные. 8

3 Предварительный термодинамический расчет компрессора. 9

3.1 Расчет теплофизических свойств сжимаемого газа. 9

3.2 Определение числа ступеней компрессора. 10

3.3 Определение величин депрессий. 10

3.4 Расчет параметров сжимаемого газа в ступени компрессора. 10

3.5 Определение размеров и выбор базы компрессора. 12

4 Выбор клапанов. 14

4.1 Расчет потерь энергии в клапанах. 14

4.2 Выбор клапанов. 16

5 Поверочный термодинамический расчет. 18

5.1 Перерасчет производительностей ступеней. 18

5.2 Определение мощности компрессора, подбор электродвигателя двигателя 19

6 Динамический расчет и уравновешивание компрессора. 22

6.1 Определение движущихся масс компрессора. 22

6.2 Расчет маховика. 24

7 прочностные расчеты.. 26

7.1 Расчет на прочность стенки цилиндров. 26

7.2 Расчет шатунного болта. 26

7.3 Расчет поршневого пальца. 27

7.4 Расчет на прочность стенок поршня. 29

7.5 Расчет уплотнительного кольца. 30

7.6 Расчет коленчатого вала. 31

7.7 Поверочный расчет коренных подшипников. 33

7.8 Расчет системы смазки механизма движения. 34

Список литературы.. 36

 

Введение

 

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для приема, сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, промышленных газов, паров хладагента и т. д.).

Компрессорная установка — совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (масловлагоотделителей, дополнительных газовых фильтров, осушителя сжатого воздуха газоохладителя, отводчиков конденсата и т. д.).

Система воздухоснабжения – совокупность компрессорного оборудования, машин и технических устройств, предназначенных для выработки сжатого воздуха и доставки его потребителям.

Производительность компрессора – выражают отношением единиц объема газа приведенного к паспортным данным на устройство за единицу времени. При этом различают производительность на входе установки и на выходе. При малой разнице давлений эти величины практически равны, если компрессор имеет высокую степень сжатия, то выходная производительность может падать более чем в два раза в сравнении с входной производительностью при нулевой степени сжатия газа. На этом часто «играют» недобросовестные продавцы указывая при продаже входную производительность которая не удовлетворит потребности в сжатом воздухе.

Компрессорное оборудование широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Компрессоры составляют основу технологического оборудования химических производств, используются при добыче и переработке нефти, транспортируют природный газ по газопроводам, закачивают его в подземные хранилища, широко применяются в холодильной технике и технике разделения газов, во всех видах транспорта, подают сжатый воздух для привода пневматического оборудования и т. д.

В промышленности используются различные типы компрессоров. Каждый тип имеет свои области рационального использования. Очень широко распространены поршневые компрессоры. Компрессоры этого типа наиболее многочисленны, так как обладают рядом преимуществ – высоким коэффициентом полезного действия при средних и малых производительностях, возможностью достижения высоких давлений в одной установке, приспособленностью к работе на переменных режимах и т. п.

Поршневые компрессоры – это компрессоры общепромышленного назначения. Компрессоры этой группы применяются практически во всех отраслях промышленности. Они предназначены для подачи сжатого воздуха в качестве источника энергии для других производственных процессов. Сжатый воздух может использоваться, например, для привода пневматических машин и оборудования, для транспортировки сыпучих продуктов, для приводов систем автоматики и т.д.

В машиностроении, горнодобывающей, угольной, пищевой и других отраслях промышленности используются компрессоры для сжатия воздуха, который служит энергоносителем для привода всевозможных машин и инструментов, облегчающих труд человека, т.е. для механизации трудоемких процессов. В этом случае компрессоры также устанавливают в отдельных помещениях, называемых компрессорными станциями, и централизованно подают сжатый воздух в цехи предприятия. В современном машиностроительном предприятии до 30 % всей расходуемой мощности идет на выработку сжатого воздуха.

В компрессорах происходит преобразование энергии, подводимой двигателем к валу, в энергию проходящих через них газов. Способ передачи энергии является основой классификации компрессоров по принципу действия.

По принципу действия все многообразие компрессорных машин можно подразделить на объемные, динамические и струйные. В объемных компрессорах передача энергии от двигателя к газу происходит в рабочей камере, периодически изменяющей объем из-за перемещения двигателем привода одной или нескольких ее стенок. В процессе изменения объема камера поочередно соединяется с полостью низкого и высокого давления газа, а некоторое время отсоединена от обеих полостей. За полный период изменения объема камеры газ, находящийся в ней, переместится из полости низкого в полость высокого давления. При этом двигателем производится работа для перемещения стенок камеры. К объемным компрессорам относятся все виды поршневых, винтовых и роторных машин.

В динамических или турбокомпрессорных машинах передача энергии к газу происходит непрерывно во вращающемся рабочем колесе, снабженном лопатками. При обтекании потоком газа решетки из профилей лопаток вращающегося колеса возникает подъемная сила, вызывающая ускорение потока, увеличение его скорости и давления. В дальнейшем в неподвижных элементах происходит добавочное увеличение давления за счет преобразова­ния кинетической энергии газа. К динамическим компрессорам относятся центробежные, диагональные, осевые и вихревые машины.

 

 

Описание конструкции компрессора

 

Воздух по трубопроводу поступает в заборное устройство, откуда с начальным давлением равным 0,11 МПа поступает в цилиндры, сжимается в них до давления 0,45 МПа. Из компрессора воздух подается в сеть потребителя.

Корпус компрессора представляет собой стандартную базу – отливка из чугуна совместно с фланцами. Рама компрессора представляет собой чугунную отливку коробчатой формы и является основной деталью, на которой монтируются все основные узлы машины.

Коленчатый вал – стальной штампованный, имеет одно колено, к которому присоединяются два шатуна. Вал установлен на двух роликовых подшипниках. На щеках коленчатого вала укреплены чугунные противовесы, для уравновешивания сил инерции вращающихся масс и сил инерции первого порядка возвратно-поступательно движущихся масс. Спиральная шестерня, установленная на одном конце коленчатого вала, передает вращение масляному насосу. На другой, консольный конец вала насажен ротор электродвигателя.

При размещенни в торцевых крышках цилиндра клапанов с увеличенный проходным сечением достигаются небольшие скорости газа и минимальные газодинамические потери в этих клапанах.

Шатуны – стальные, штампованные со стержнем двутаврового сечения. Нижние головки шатунов – разъемные с вкладышами, залитыми баббитом. Крышка нижней головки шатуна соединена с телом шатуна двумя шатунными болтами из термически обработанной хромоникилевой стали. Между крышкой и телом шатуна устанавливают набор прокладок разной толщины. По мере износа вкладыши подтягивают, вынимая из набора прокладки соответственной толщины.

Клапаны – кольцевые типа КТ, т.к. сжимаемая среда – воздух: не ядовит, не взрывоопасен, не горюч.

Охлаждение компрессора водяное.

Описанная конструкция имеет ряд преимуществ и заслуживает внимания при разработке новых компрессоров данного типа.

 

 

Исходные данные

 

Производительность по условиям всасывания ;

Сжимаемая среда – воздух;

Давление всасывания – ;

Давление нагнетания – ;

Температура всасывания – ;

Вид действия – простой;

Охлаждение – водяное.

 

 

3 Предварительный термодинамический
расчет компрессора

 

Расчет проводится с целью выбора оптимальной схемы и базы компрессора в зависимости от назначения, параметров сжимаемого газа.

 



Читайте также:

 

К сожалению, страница, которую вы ищете, не может быть найдена

Меню

Компания Инвесторам Работа в GEA Связаться с нами EN
  • Арабский
  • Китайский
  • Голландский
  • Английский
  • Французский
  • Немецкий
  • Итальянский
  • Японский
  • Польский
  • Португальский
  • Русский
  • Испанский
  • Турецкий
Назад Дом
  • Напиток Напиток
    • Рынки Рынки
      • Пиво и пивные коктейли Пиво и пивные коктейли
        • Пиво безалкогольное
        • Пиво
        • Фирменное пиво
      • Газированные напитки Газированные напитки
        • Лимонады и газированные напитки
      • Зельтеры крепкие
      • Соки и концентраты Соки и концентраты
        • Цитрусовые соки
        • Концентраты и сиропы
        • Экзотические соки
        • Фруктовые соки и нектары
        • Соки овощные
      • Напитки на растительной основе
      • Готовые к употреблению кофе и чай Готовые к употреблению кофе и чай
        • Чай готовый к употреблению
      • Спиртные напитки и вино Спиртные напитки и вино
        • Алкопопс и сидр
        • Крепкий спирт
        • Ликеры
        • Нейтральный спирт
        • Игристое вино и шампанское
        • Вино
      • Еще пьет Еще пьет
        • Функциональные и спортивные напитки
      • Вода
    • Товары Товары
      • Системы автоматизации и управления Системы автоматизации и управления
        • Системы сбора данных
        • Автоматизация машин
        • Решения MES
        • Автоматизация процессов
      • Пивоваренные системы Пивоваренные системы
        • Пивоварня Пивоварня
          • Фильтрация
          • Фрезерование и затирание
          • Обработка сусла
        • Обработка холодных блоков Обработка холодных блоков
          • Решения для трубопроводов холодного блока
          • Блоки холодного производства
        • Крафтовое пивоварение
      • Центрифуги и сепарационное оборудование Центрифуги и сепарационное оборудование
        • Центробежный сепаратор Центробежный сепаратор
          • Осветлитель
          • Сепаратор
        • Декантерная центрифуга Декантерная центрифуга
          • Декантер для осветления
        • Вакуумный спиральный фильтр
      • Чиллеры и тепловые насосы Чиллеры и тепловые насосы
        • Чиллеры
        • Тепловые насосы
      • Очистители и стерилизаторы Очистители и стерилизаторы
        • Решения CIP / SIP
        • Стерилизаторы
        • Оборудование для очистки резервуаров Оборудование для очистки резервуаров
          • Управляемые вращающиеся очистители
          • Очистители свободного вращения
          • Очистители индексов
          • Орбитальные очистители
          • Ретракторы
          • Статические очистители
          • Система проверки
      • Компрессоры Компрессоры
        • Поршневые компрессоры — коммерческие Поршневые компрессоры — коммерческие
          • Компрессоры открытого типа
          • Компрессоры открытого типа
          • Полугерметичные компрессоры
          • Полугерметичные установки
          • Автомобильные компрессоры
        • Винтовые компрессоры промышленные
      • Системы дистилляции и ферментации Системы дистилляции и ферментации
        • Дистилляционное оборудование
        • Растворы для ферментации
      • Сушилки и установки для обработки частиц Сушилки и установки для обработки частиц
        • Распылительные сушилки Распылительные сушилки
          • Химическая продукция
          • Продукты питания и молочные продукты
          • Фармацевтическая продукция
      • Испарители и кристаллизаторы Испарители и кристаллизаторы
        • Кристаллизаторы
        • Конфигурация испарителя
        • Испаритель Тип
        • Концентраторы замораживания
      • Системы розлива и упаковки Системы розлива и упаковки
        • Оборудование для обработки контейнеров
        • Наполнители
        • Линии розлива — асептические
        • Линии розлива — гигиенические
        • Линии розлива — ESL
        • Линии розлива — модули розлива
        • Паллетайзеры Депаллетайзеры
      • Гомогенизаторы Гомогенизаторы
        • Блок сжатия гомогенизатора
        • Периферийные устройства для гомогенизации
        • Клапаны гомогенизации
        • Промышленные гомогенизаторы
        • Гомогенизаторы лабораторные
      • Системы обработки жидкостей Системы обработки жидкостей
        • Продукты газирования
        • Деаэраторные системы
        • Расходомеры
        • Мобильная система дозирования
        • Растворители сахара
        • Термическая обработка
      • Системы мембранной фильтрации Системы мембранной фильтрации
        • Мембранные установки и решения
        • Сменные мембраны
      • Миксеры и блендеры Миксеры и блендеры
        • Блендеры непрерывного действия
        • Смесители с большими сдвиговыми усилиями
        • Смесители жидкости
        • Системы смешивания / газирования
      • Системы обработки продуктов Системы обработки продуктов
        • Дозирование и кормление
      • Вакуумные системы Вакуумные системы
        • Эжекторные системы
        • Вакуумная система
      • Клапаны и насосы Клапаны и насосы
        • Асептические клапаны Асептические клапаны
          • Клапаны обратного давления
          • Контрольные панели
          • Регулирующие клапаны
          • Отводные клапаны
          • Магнитные сепараторы
          • Противосмесительные отсечные клапаны (асептические)
          • Противосмесительные запорные клапаны (UltraClean)
          • Пробоотборные клапаны
          • Запорные клапаны
          • Нижние клапаны резервуара
        • Поршневые насосы высокого давления
        • Гигиенические насосы Гигиенические насосы
          • GEA Smartpump
          • GEA Varipump
        • Гигиенические клапаны и компоненты Гигиенические клапаны и компоненты
          • Дисковые затворы
          • Компенсаторы
          • Контрольные панели
          • Отводные клапаны
          • Фланцевые соединения и фитинги
          • Противосмесительные переключающие клапаны
          • Противосмесительные запорные клапаны
          • Противосмесительные отсечные клапаны с подъемом седла
          • Технологические соединения
          • Системы восстановления продуктов
          • Пробоотборные клапаны
          • Запорные клапаны
          • Специальные клапаны
          • Донные клапаны резервуара
          • Системы безопасности резервуаров
        • Струйные насосы
    • обслуживание обслуживание
      • Услуги в течение жизненного цикла
      • Горячая линия обслуживания
      • Финансовые услуги
      • Удаленная поддержка
    • Аналитика
  • Химическая Химическая
    • Рынки Рынки
      • Агрохимикаты Агрохимикаты
        • Удобрения
        • Пестициды
      • Биохимические вещества Биохимические вещества
        • Химикаты на биологической основе
        • Биодизель
        • Топливный этанол
      • Контроль выбросов Контроль выбросов
        • Цемент
        • Химическая промышленность
        • Стекло
        • Чугун и сталь
        • Цветные металлы
        • Энергетика и сжигание
        • НПЗ
      • Промышленные стоки Промышленные стоки
        • Промышленные сточные воды
        • Нулевой слив жидкости
      • Минералы и неорганические химические вещества Минералы и неорганические химические вещества
        • Неорганические химические вещества
        • Минералы
      • Горное дело и металлургия
      • Нефтехимия и органическая химия Нефтехимия и органическая химия
        • Спирты
        • Органические кислоты
        • НПЗ
      • Полимеры
      • Специальная химия и тонкая химия
    • Товары Товары
      • Центрифуги и сепарационное оборудование Центрифуги и сепарационное оборудование
        • Центробежный сепаратор Центробежный сепаратор
          • Осветлитель
          • Разделитель сопел
          • Сепаратор
          • Сепаратор для сплошных стенок
        • Декантерная центрифуга Декантерная центрифуга
          • 2-фазный декантер разделения
          • Декантер с трехфазным разделением
          • Декантер осветляющий
          • Декантер классифицирующий
          • Декантер для обезвоживания
      • Компрессоры Компрессоры
        • Компрессоры газовые
        • Винтовые компрессоры промышленные
      • Системы дистилляции и ферментации Системы дистилляции и ферментации
        • Дистилляционное оборудование
      • Сушилки и установки для обработки частиц Сушилки и установки для обработки частиц
        • Сушилки мгновенного действия и охладители
        • Псевдоожиженные слои
        • Кольцевые сушилки
        • Ротационные сушилки и охладители
        • Распылительные охладители
        • Распылительные сушилки Распылительные сушилки
          • Химическая продукция
          • Продукты питания и молочные продукты
          • Фармацевтическая продукция
      • Системы контроля выбросов Системы контроля выбросов
        • Системы очистки газов
        • Скрубберы
      • Испарители и кристаллизаторы Испарители и кристаллизаторы
        • Кристаллизаторы
        • Конфигурация испарителя
        • Испаритель Тип
      • Гомогенизаторы

Поршневой компрессор — Скачать PDF бесплатно

Поршневой компрессор…

Модуль № 6: Модуль Компрессоры № 6: & Компрессоры Турбины и Турбины

Блок № 2 — Поршневой блок № 2 — Поршневые компрессоры Компрессоры

БЛОКОВ В ЭТОМ КУРСЕ БЛОК 1

ВВЕДЕНИЕ В КОМПРЕССОРЫ И ТУРБИНЫ

БЛОК 2

РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

БЛОК 3

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

БЛОК 4

ТУРБИНЫ

СОДЕРЖАНИЕ Пункт Стр. 2.0

ЦЕЛИ КУРСА

0002

1

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

4

2.1.1

5

2.2

Как работает поршневой компрессор

КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

8

2.2.1

Клапан

Скорость компрессора

10

2.2.3

Свободные карманы

11

2.2.4

Байпас горячего газа

13

2.3

КОНТРОЛЬ ДАВЛЕНИЯ ВСАСЫВАНИЯ

130002 1300024

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОСТАНОВА

14

2.0

ЦЕЛИ КУРСА Этот курс описывает различные типы компрессоров и турбин, используемых на производственных предприятиях. Курс включает разделы от базовой терминологии до принципов работы поршневых и центробежных компрессоров, паровых и газовых турбин. По завершении курса студент сможет: •

Объяснять основную терминологию, используемую при описании работы компрессоров и турбин.

Объясните функции и классификации компрессоров и турбин на производственных предприятиях и определите различные типы первичных двигателей, используемых для привода компрессоров.

Определите всасывающие скрубберы и объясните, как они работают.

Объясните основные принципы работы поршневых компрессоров, включая методы регулирования производительности, контроль давления на всасывании и системы автоматического отключения

Блок № 2 — Поршневые компрессоры

.

2.1

Объясните основные принципы работы центробежных компрессоров, включая методы регулирования производительности, контроль помпажа и системы автоматического отключения.

Объясните основные принципы работы газовых турбин, паровых турбин и турбодетандеров.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ Поршневые компрессоры могут быть как одностороннего, так и двустороннего действия. Поршневой компрессор работает за счет движения поршня внутри цилиндра.Если поршень сжимает газ только за один ход, то компрессор называется односторонним. Если поршень сжимает газ как при прямом, так и при обратном ходе, то компрессор называется «двойного действия».

Модуль № 6: Компрессоры и турбины

Рисунок 2-1 Одноцилиндровый поршневой компрессор Одноцилиндровый поршневой компрессор состоит из следующих частей: •

Коленчатый вал для преобразования вращательного движения первичного двигателя в возвратно-поступательное.Коленчатый вал работает совместно с траверсой.

Шатун для соединения коленчатого вала с траверсой.

Крейцкопф, который работает вместе с коленчатым валом для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Стр. 2/15

Агрегат № 2 — Поршневой агрегат № 2 — Поршневые компрессоры Компрессоры

Распорка, устанавливаемая между первичным двигателем и компрессором. Распорка — это действительно корпус, который соединяет первичный двигатель с компрессором.

Шток поршня для соединения крейцкопфа с поршнем.

Поршень, который работает внутри цилиндра для сжатия газа.

Поршневые кольца для образования уплотнения между поршнем и стенкой цилиндра.

Баллон, в котором находится сжимаемый газ.

Всасывающий клапан (или всасывающие клапаны), позволяющий газу поступать в цилиндр компрессора.

Выпускной клапан (или выпускные клапаны), позволяющий газу выходить из баллона после сжатия.

На головной части компрессора можно установить люфт с зазором. Головка — это конец, противоположный концу, через который проходит шток поршня. Свободный карман позволяет оператору изменять мощность компрессора. Свободные карманы могут быть фиксированного или переменного объема и управляться вручную или автоматически.

Если у компрессора более одного цилиндра, большинство этих компонентов будет найдено для каждого цилиндра. 2.1.1 Как работает поршневой компрессор

Модуль №6 Модуль: Компрессоры № 6: Компрессоры, турбины и турбины

На Рисунке 2-2 показан цикл поршневого компрессора. В начальном положении (Рисунок 2-2 A) поршень достиг конца своего хода в направлении головки. Всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. На рисунке 2-2B поршень начал обратный ход. Обратный ход может также называться ходом всасывания или ходом всасывания. На протяжении всего курса будет использоваться обратный ход. По мере того, как поршень движется вниз по цилиндру, давление в цилиндре уменьшается.Когда давление вне цилиндра превышает давление внутри цилиндра, всасывающий клапан открывается. Газ втянут. в цилиндр, когда поршень продолжает свой обратный ход. На рис. 2-2C показан поршень в конце обратного хода. Баллон теперь заполнен газом. Давление в цилиндре такое, что всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты.

Страница 3/15

Агрегат № 2 — Поршневые компрессоры

Рисунок 2-2 Цикл поршневого компрессора Когда поршень начинает свой прямой ход (Рисунок 2-2D), давление газа в цилиндре увеличивается.Давление в цилиндре увеличивается до тех пор, пока не превысит давление в нагнетательном трубопроводе. Нагнетательный клапан открывается, и сжатый газ выпускается в нагнетательный трубопровод.

Модуль № 6: Компрессоры и турбины

По мере того, как поршень приближается к концу своего прямого хода, давление в цилиндре падает. Когда давление в цилиндре падает ниже давления в нагнетательном трубопроводе, нагнетательный клапан закрывается. Компрессор завершил один полный цикл и снова находится в исходном положении, как показано на Рисунке 2 — 2A.

Если компрессор двухстороннего действия, имеет место точно такая же последовательность событий, как и для компрессора одностороннего действия. Последовательность действий происходит с обеих сторон поршня. Это означает, что, когда поршень находится в обратном ходе, газ втягивается в цилиндр с одной стороны от поршня. В то же время газ сжимается и выпускается с другой стороны поршня. При прямом ходе поршня происходит то же самое, но наоборот.Газ, ранее втянутый в цилиндр, теперь сжимается. В то же время газ втягивается в цилиндр с другой стороны поршня.

Агрегат № 2 — Поршневые компрессоры

Шток поршня проходит через один конец цилиндра компрессора. Этот конец цилиндра называется приводным концом. Все, что происходит на этой стороне поршня, считается происходящим на стороне привода. Другой конец цилиндра называется головкой. конец. Все, что происходит с этой стороны поршня, происходит со стороны головки.Поскольку газ сжимается с обеих сторон поршня, ход поршня называется только ходом вперед и ходом назад.

Модуль № 6: Компрессоры и турбины

Рисунок 2-3 Обратный ход компрессора двойного действия

2.2

КОНТРОЛЬ МОЩНОСТИ Производительность компрессора должна контролироваться (регулироваться), чтобы обеспечить достаточное количество газа для системы, которую он питает. Наиболее распространенной точкой контроля является давление нагнетания компрессора. Для поршневых компрессоров доступны четыре метода управления производительностью: •

Разгрузчики клапанов,

Управление скоростью компрессора,

* Карманы с переменным или фиксированным объемом,

Страница 5/15

* Перепуск горячего газа.

Модуль № 6: Компрессоры и турбины

Блок № 2 — Поршневые компрессоры

Выбор типа регулирования производительности зависит от размера компрессора, типа используемого первичного двигателя, а также количества и диапазона регулирования ~ требуется. Иногда для получения желаемого результата может потребоваться объединить два типа управления мощностью. 2.2.1 Разгрузочные устройства клапана Когда поршневой компрессор работает нормально, всасывающий и нагнетательный клапаны открываются и закрываются в заданной последовательности (порядке), когда поршень движется вперед и назад в цилиндре.На компрессор может быть установлено специальное оборудование для удержания всасывающего клапана (или клапанов) в открытом состоянии. Это оборудование известно как разгрузчик клапана. Разгрузчиками клапанов можно управлять вручную или автоматически. Разгрузочные устройства клапана обычно используются только на компрессорах с постоянной скоростью. Они всегда устанавливаются на всасывающий клапан (или клапаны) компрессора. Когда используется разгрузчик клапана, он удерживает всасывающий клапан открытым. При обратном ходе поршня газ втягивается в цилиндр. Этот же газ выталкивается из цилиндра через открытый всасывающий клапан при прямом ходе поршня.Когда в баллоне нет ничего, что могло бы удерживать газ, давление газа не увеличивается.

Рисунок 2-4 Ручные разгрузочные устройства клапана Посмотрите на одноцилиндровый компрессор двойного действия, показанный на Рисунке 2-4. На каждом всасывающем клапане установлены ручные разгрузочные устройства. Если ни один из разгрузчиков клапана не используется, компрессор работает на 100% мощности. При использовании одного из клапанных разгрузчиков компрессор работает только на один ход поршня, а не на оба хода. Компрессор работает на 50% мощности.Если используются оба разгрузчика клапана, компрессор работает с мощностью 0%, что также называется «без нагрузки».

Страница 6/15

Большие поршневые компрессоры часто запускаются «без нагрузки». Это означает, что первичному двигателю не нужно выполнять столько работы, сколько было бы, если бы на компрессор была нагрузка. Это увеличивает срок службы первичного компрессора mov

Что такое поршневой компрессор? (с иллюстрациями)

Поршневой компрессор — это машина, в которой используется внутренний механизм для сжатия газа за счет принудительного вытеснения.Эти машины обычно состоят из поршня с приводом от коленчатого вала в закрытом цилиндре, оборудованном впускными и выпускными клапанами. Компрессор работает, всасывая газ в цилиндр, сжимая его и отправляя в сборный резервуар или линию подачи. Этот цикл повторяется непрерывно, обеспечивая постоянную подачу сжатого газа. Поршневой компрессор обычно имеет электрический привод или привод от двигателя и доступен в различных размерах и конструкциях для использования в большом количестве промышленных и бытовых применений.

Поршневой компрессор может использоваться для сжатия хладагентов в кондиционере.

Термин «возвратно-поступательное движение» относится к любому повторяющемуся движению назад и вперед или вверх и вниз, и в этом случае применяется к повторяющемуся циклу, за которым следует поршень компрессора.Положительное вытеснение — это процесс взятия заданного количества жидкости или газа и вытеснения или вытеснения их в выпускную или выпускную линию. Поршневой компрессор поршневого типа работает, втягивая массу газа через впускной клапан во время хода поршня вниз и сжимая его при ходе вверх. Когда поршень достигает вершины хода вверх, открывается выпускной клапан, позволяя сжатому газу выходить из цилиндра в линию подачи. Этот процесс повторяется постоянно, обеспечивая стабильную подачу сжатого газа.

Дизельные компрессоры обеспечивают большую мощность для пневматических инструментов, чем бензин или электричество.

Поршневые компрессоры обычно приводятся в движение электродвигателями или бензиновыми и дизельными двигателями.Меньшие версии для самостоятельного изготовления (DIY) и коммерческие блоки, установленные на фабриках или заводах, обычно имеют электрический привод, в то время как те, которые предназначены для мобильного использования, имеют привод от двигателя. Крупные промышленные компрессоры могут иметь несколько конструкций цилиндров и часто включают возможность использования любого количества этих цилиндров в зависимости от потребности. Небольшие бытовые модели обычно имеют только один баллон, который подает сжатый воздух в резервуар для хранения или непосредственно в подающий шланг.

Эти машины используются для сжатия различных газов, включая воздух, водород, кислород, хладагенты и углеводороды.Сжимаемые ими газы можно подавать непосредственно в другую часть процесса или в резервуар для хранения для дальнейшего использования. Воздушные компрессоры обычно используются для привода пневматических инструментов или оборудования, в то время как другие газы сжимаются как часть промышленного процесса, такого как кондиционирование воздуха, химическое производство и очистка сырой нефти. Поршневой компрессор обычно используется там, где требуются высокие степени сжатия при довольно низких расходах. Использование поршневого компрессора обычно ограничивается приложениями, в которых газы удерживают очень мало влаги.

Проблемы и сравнение с экспериментальными данными

Авторы здесь расширяют подход динамического моделирования теплоносителя 0D-1D для описания явлений, внутренних по отношению к объемным машинам, воспроизводящим распространение волн давления в каналах. В этой статье представлен первый анализ этих явлений в поршневом компрессоре.В первой части представлен подробный экспериментальный анализ поршневого компрессора открытого типа, оснащенного внутренними датчиками. Вторая часть описывает динамическое моделирование компрессора теплоносителем 0D-1D. Сравнение расчетных и измеренных значений массового расхода нагнетания показывает хорошее соответствие результатов для степени сжатия. Затем, чтобы улучшить подгонку модели при более высоких давлениях, была разработана новая схема для прогнозирования прорыва через объемы кольцевой упаковки. Эта модель основана на серии объемов и звеньев, которые имитируют движения колец внутри канавок, в то время как динамика колец задается с использованием данных из литературы о прорывах в двигателях внутреннего сгорания.Подтверждение получено путем сравнения экспериментальных и расчетных данных обдува двухцилиндрового двигателя. После валидации новое сравнение массового расхода на компрессоре показывает лучшее соответствие кривых при более высокой степени сжатия.

1. Введение
1.1. Предпосылки

Объемные компрессоры, альтернативные и роторные, представляют собой элемент крупных коммунальных услуг в бытовой сфере, а также в промышленных приложениях, в частности, в холодильном цикле [1, 2].В современном мире оптимизация энергопотребления имеет первостепенное значение, поэтому крайне важно найти инструменты, которые могут поддержать этап планирования для повышения эффективности этих машин. Представьте себе, что сегодня примерно 11% производимой электроэнергии предназначено для бытового охлаждения [3]. В этой статье описывается метод моделирования гидродинамических явлений 0D-1D, возникающих в объемных машинах, с учетом результатов исследования проблем, связанных с объемным поршневым двигателем, который в будущем будет распространен также на роторные.В течение многих лет наиболее широко используемым и надежным подходом был эмпирический подход [4] из-за сложности физических явлений, происходящих в тепловых машинах. Это происходит потому, что объемный компрессор с полной производительностью работает не стационарно, а периодически; уравнения, которые управляют переносом массы в трубопроводах, не являются линейными, поэтому их нельзя решить аналитическим методом. Однако развитие вычислительного потенциала и теоретико-численных методов предполагает новый подход, основанный на использовании гидродинамических моделей.Эти модели делятся на разную степень сложности. В зависимости от потребностей пользователя существуют полуэмпирические модели, уравнения которых изучаются по результатам целенаправленных экспериментов [3], упрощенные аналитические модели, довольно распространенные в промышленной сфере [2], поскольку они описывают компрессор в целом. Наконец, существуют более подробные модели [4–6], управляемые дифференциальными, а не стационарными уравнениями, привязанными к отдельным объемам, на которые разделена машина. Тщательные модели очень важны в области исследований, поскольку они позволяют нам изучать многие явления, происходящие внутри машины.Например, было доказано, что волны давления, проходящие через нагнетательные трубопроводы, регулируемые также динамикой автоматических или регулируемых клапанов [7, 8], являются основным источником шумового излучения от поршневых компрессоров. Обнаружение этих параметров, которые управляют этими пульсациями, может привести к разработке инструментов, которые могли бы уменьшить это шумовое излучение. Благодаря такому подходу можно получить существенное сокращение затрат и времени на разработку, позволяя всего за короткое время провести анализ чувствительности ко многим функциональным и структурным параметрам, показывающий лучшие решения для экспериментальной проверки.

1.2. Цели динамического моделирования Thermofluid

С этой точки зрения, в течение последних двух десятилетий [6, 9–25], в DiME была разработана программа гидродинамического моделирования 0D-1D для альтернативного двигателя внутреннего сгорания. На основе разрешения уравнений потока в трубах, выходящих из цилиндров, с использованием одномерной схематизации, в то время как емкость в условиях переменного объема (цилиндр) решается с помощью нулевого подхода, было сочтено, что переменные не изменяются. по пространственной координате, но они являются только функцией времени.Благодаря использованию этого инструмента в первой части данной работы была предложена новая схема моделирования компрессора с V-образным сдвигом, исходя из знания конструктивных особенностей машины. В частности, воспроизведен макет стенда, на котором проводились стационарные испытания, обеспечившие средние значения давления, температуры и расхода воздуха на выходе. Сравнение экспериментальных и смоделированных значений позволило получить первую проверку результатов.Затем был изучен «прорыв», который представляет собой явление утечки газа, которое происходит между камерой сжатия и картером в результате зазора между поршнем, гильзой цилиндра и кольцами. С этой целью, исходя из [8] и текущих знаний о динамике колец внутри двигателя внутреннего сгорания [26], была реализована модель для моделирования «прорыва» внутри компрессоров. Цели, которые необходимо достичь здесь, заключались в следующем: (i) улучшить предсказуемость модели 0D-1D, вводя схему, которая учитывает утечку в цилиндрах объемных компрессоров, (ii) обеспечить ориентировочную основу гидродинамических явлений, которые имеют место внутри системы уплотнения поршня, также в отношении динамических сегментов, (iii) предложить новый подход к моделированию объемной машины с учетом явления утечки, которым нельзя пренебречь, особенно во вращающихся машинах.

2. Экспериментальная установка

Компрессор, который является объектом этого теоретического и экспериментального анализа, представляет собой FIAC V254, двойной возвратно-поступательный v-образный узел с его общим рабочим объемом 165 см 3 . На рис. 1 представлена ​​схема оборудования, на котором проводились испытания. Компрессор (2) приводится в движение трехфазным асинхронным электродвигателем (1) 2,2 кВт, приводящим к номинальной скорости 1500 об / мин через инвертор (15). Мотор и компрессор соединены гибкой муфтой.Компрессор питает бак на 50 литров (4).


Охлаждающий змеевик (3) помещается между компрессором и резервуаром для охлаждения массового потока воздуха до того, как он достигнет резервуара. После теплообменника устанавливается ручной ламинирующий клапан (5), который необходим как для проведения испытаний под постоянным давлением, так и для опорожнения резервуара в конце сеанса. После этого клапан ламинирования помещается в объемный расходомер (10). В таблице 1 данные собраны в 10 стационарных испытаниях, при каждом испытании при постоянном давлении в резервуаре [27].

9062 9 9062

Контрольный номер (бар) (K) (об / мин) (бар) (K)
1.017 299 1487 9.998 340
8 1.017 299 1498 9.019331017 299 1495 8,010 340
6 1.017 299 1493 7.024 33760 335
4 1.017 299 1504 5.045 331
3 1.017 2998 1497994 328
2 1.017 299 1495 2.998 324
1 1.017 299 299 1,017 299 1506 1,199 318

3. Числовые модели: Код

Для исследователей была использована компьютерная оценка, недавно разработанная DiME согласования компонентов и оценки внутрицилиндровых и внутритрубных процессов [6, 9–25].Код, являющийся модульным типом, может легко обрабатывать различные конфигурации двигателей (например, одно- или многоцилиндровые двигатели с воспламенением от сжатия [13–15], двухтактные двигатели с искровым зажиганием [6, 10, 11, 19, 24], например, четырехтактные, с наддувом или с наддувом [18, 20, 22, 23] и т. д.). Более того, трехмерные модели в цилиндре были интегрированы, такие как KIVA [15–17, 22, 24], для оценки трехмерных явлений в переходном состоянии.

0D Модель
Техника наполнения и опорожнения используется для расчета изменяющихся во времени условий внутри устройств с переменным объемом (т.е.например, цилиндры, поршневые компрессоры и т. д.) Общая формулировка основных уравнений баланса массы и энергии в пределах контрольного объема показана ниже. Особое внимание было уделено определению свойств газа: уравнение массы было разделено на три уравнения (1), (2) и (3), которые, соответственно, учитывают общий баланс массы, а также остатки и топливо. массовые доли: Уравнение энергии было правильно преобразовано с правильным расчетом свойств газовой смеси: Система уравнений (1) — (5), записанная для каждого контрольного объема, решается на каждом временном шаге по схеме Рунге-Кутта четвертого порядка.Тот же метод используется для предварительной оценки условий внутри систем впуска и выпуска.
Система уравнений, записанная для каждого контрольного объема, решается на каждом временном шаге по схеме Рунге-Кутта четвертого порядка.

1D модель потока
Как широко описано в цитируемых статьях, эта модель основана на одномерном нестационарном сжимаемом потоке через внешние каналы, поэтому она способна охарактеризовать распространение волны, которая управляет заполнением каждого цилиндра.Уравнения баланса массы, импульса и энергии в консервативной форме (6) решаются методом TVD [9, 28]. Членами в системе уравнений (6) являются, соответственно, плотность, скорость, давление, энергия и полная энтальпия на единицу массы.
Дополнительные уравнения баланса для химических веществ и и, которые указывают массовые доли выхлопных газов и топлива, написаны для оценки газовой смеси при закрытии аспирационного клапана. Система решается с использованием таблицы «термодинамического состояния» для моделируемого газа, эта таблица включена в программное обеспечение.
Вектор исходных членов, S , учитывает влияние переменного сечения воздуховода (), влияние трения () и теплообмена (), как описано в [6]:

% PDF-1.6 % 266 0 объект > endobj 1709 0 объект > поток 2012-05-21T11: 23: 43 + 03: 002012-05-21T10: 35: 24 + 03: 002012-05-21T11: 23: 43 + 03: 00application / pdfuuid: 15cc41db-d5be-754b-92c0-82af63cd202cuuid: 027c7cd0-0dcf-41a6-9ef9-4ccbec165e39 конечный поток endobj 279 0 объект > / Кодировка >>>>> endobj 262 0 объект > endobj 616 0 объект > endobj 1103 0 объект > endobj 1104 0 объект > endobj 1082 0 объект > 1083 0 R] / P 1081 0 R / S / Link / Pg 559 0 R >> endobj 1078 0 объект > 1079 0 R] / P 1077 0 R / S / Link / Pg 592 0 R >> endobj 1620 0 объект > 1621 0 R] / P 1619 0 R / S / Link / Pg 1105 0 R >> endobj 1616 0 объект > 1617 0 R] / P 1615 0 R / S / Link / Pg 1135 0 R >> endobj 1615 0 объект > endobj 1135 0 объект > / MediaBox [0 0 595.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.