// //
Дом arrow Научная литература arrow Компрессоры arrow Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении
Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении

                                                    Лекция № 3

Силы, действующие при вращательном  движении.

Силы, возникающие от действия суммарных поршневых сил.

(Рис.)

Ординаты суммарной кривой диаграммы дают величины равнодействующих сил Pn, направленных по оси  цилиндра  компрессора  и действующих на крейцкопфный (поршневой) палец, а следовательно, и на весь механизм движения компрессора.

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении

 Сила Pn в точке В может быть разложена на две составляющие: на силу Nв, нагружающую шатун. Сила Nв в крейцкопфной  машине прижимает крейцкопф к параллелям, а в бескрейцкопфной – поршень к стенке цилиндра.

Сила Pш, действуя вдоль оси шатуна, нагружает палец кривошипа или мотылевую шейку коленчатого вала и, в свою очередь, разлагается на нормальную составляющую к оси вала Nc и касательную составляющую Т. Сила Nc через коленвал передаётся на его коренные подшипники, которые  и должны быть рассчитаны на восприятие этой нагрузки.

Силы, возникающие при вращательном движении от суммарной силы Рn, могут быть вычислены аналитически  в зависимости от угла поворота вала компрессора разложением силы Pn согласно предыдущему рисунку.

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении; Нв=Рп·tgß.

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении= sin·(£+ß); Т=Рш· sin·(£+ß)= Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении;

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении= cosß·(£+ß); Нс=Рш· cosß·(£+ß)= Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении;

 Произведение касательной силы на радиус кривошипа дает противодействующий момент:      Mc=T.R.

Изменение функций Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении;

В зависимости от  Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении   и 

Разложение сил Pn можно произвести графически. Для этого в некотором масштабе строят кинематические схемы шатунно-кривошипного механизма компрессора при различных углах поворота вала. Окружность, описываемая пальцем кривошипа (радиусом R), делится на равные части (например, на 24).

Каждой полученной точке на окружности соответствует определённый угол поворота вала (

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движенииНа оси ВО откладывают отрезок ВД, представляющий собой в масштабе величину Pn, взятую из диаграммы поршневых сил при  соответствующем уже повороте вала.

Из конца вектора Pn (из точки Д) восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией шатуна ВС в точке Z. Отрезок BZ представляет собой в механизме силу Pш, а отрезок  ДZ- силу Nв.

На продолжении линии ОС(направление радиуса кривошипа) из точки С откладывается величина вектора Pn-отрезок СЕ.

  Из конца вектора (из точки Е) опускают перпендикуляр к линии ВО до пересечения с линией шатуна ВС в точке К.

Если из точки Е опустить перпендикуляр к линии ВС, то получится  КЕМ с углом при вершине Е, равном

Из КЕМ и МЕС можно написать.

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении= sin·(90º- ß); Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении= sin·(£+ß)= Рп · sin·(£+ß).

КЕ=Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении;

Проделав указанные построения для других положений механизма (углов поворота вала), найдем  соответствующие величины Рш, Nв, Т, Nc и Мс и построим кривые изменения этих величин.

 

                               

Центробежные силы.

Коленчатый вал поршневого компрессора с кривошипами и всеми закрепленными на нем деталями имеет вращательное движение.

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении

Неуравновешенные массы, приведенные к оси кривошипа, обозначим  mR.При вращении указанных масс относительно оси вала возникают неуравновешенные центробежные силы инерции, которые будут действовать в направлении радиуса кривошипа.

 (рис.)

Величина этих сил будет

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении=

Здесь mк1 - масса шейки кривошипа и щек коленчатого вала; mк2- масса средней части щек с расстоянием

 Приведение неуравновешенных вращающихся масс осуществляется при условии равенства  центробежных сил действительной и приведённой масс.

Силы инерции Уr уравновешиваются противовесами  устанавливаемыми на щеках коленчатого вала.

 

Силы трения.

К этой группе сил относятся силы трения шеек коленчатого вала в коренных и Мотылевых (шатунных) подшипниках и силы трения кретконусного или поршневого пальца в подшипниках. Средняя величина этих сил Тв за оборот  может быть определена по мощности, затрачиваемой на преодоление трения при вращательном движении, Nm.в. При данном режиме работы компрессора силы трения вращения Тв можно считать постоянными по величине и направлению: Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении; Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении; Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении.

Nm.в. = Nм.к. + Nm.м + Nm.пал, где Nм.к., Nm.м, Nm.пал. - мощности трения в коренных, мотылевых подшипниках и в подшипнике верхней головки шатуна.

Другим способом величину ТВ (так же как и Тп) можно вычислить с помощью величин Nин. и  Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении, пологая, что из общей мощности, затрачиваемой компрессором на преодоление сил трения, 30-40%  идёт на преодоление силы Тв.

Тогда Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении, где коэф.3060=102·30

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении,(920÷1220)=102·30·(0,3÷0,4).

Диаграмма  тангенциальных сил и расчет маховика.

Масса маховика, обеспечивающая вращения вала компрессора с допустимой степенью неравномерности, определяется диаграммой тангенциальных сил. Эта диаграмма строится в координатах Т,Лекция №3 силы, действующие при вращательном движении . На оси абсциссе  наносят углы поворота а на оси ординат – сила Т. Соединив концы векторов Т. Плавной кривой получаем кривую изменения тангенциальных сил за один оборот вала.

Для удобства расчета целесообразно длину диаграммы принять кратной 360. При построении учитывается сила трения вращательного движения, которая так же является тангенциальной силой. Для расчетного режима работы компрессора величина Тв может быть принята постоянно. Так как сила Тв относится ко всему компрессору, то учет ее влияния производится смещением оси абсцисс вниз на величину вектора силе Тв.

Силы Т и Тв, приложенные к кольцу кривошипа на радиусе R, образуют противодействующей вращению вала момент (момент сопротивления) Мс = (Т +Тв) R.

Следовательно, кривая тангенциальных сил одновременно будет являться (в соответствующем масштабе) и кривой моментов, в противодействующих вращению  вала.

Для многорядных компрессоров кривые изменения Т строиться для каждого ряда отдельно (если ряды неодинаковы)  со смещением их друг относительно друг друга в соответствии с величиной угла между кривошипами или уже развала цилиндра (угловые компрессоры).

Лекция №3 силы, действующие при вращательном движенииСуммируя ординаты полученных кривых Т для различных радов и угловая Тв, получим результирующую кривую сил

При различном расположении кривошипов характер суммарных тангенциальной будет меняться.

Наивыгоднейшего  расположения кривошипов  друг относительно друга можно достигнуть лишь после суммирования кривых Т отдельных рядов при различных комбинациях их размещения .

Момент средней тангенциальной силы можно рассматривать как средней вращающий момент МЛекция №3 силы, действующие при вращательном движении двигателя, постоянный на протяжении одного оборота вала. Величина этого момента равна МЛекция №3 силы, действующие при вращательном движении = Тср · R.

Среднее тангенциальное усиление Тср определяется по диаграмме суммарных тангенциальных сил одним из следующих способов. Планиметром измеряется площадь на диаграмме кривой 

Другой способ заключается в следующем. Ось абсцисс диаграмм делиться на равное число отрезков ( например, на 24). И с конца каждого отрезка проводиться ординаты до пересечения  с криво

Ордината кривой 

Между прямой Тср. и кривой

Где Nин- индикаторная мощность, полученная при термодинамическом расчете компрессора. На диаграмме суммарных тангенциальных сил площадки, лежащие под линией Тср, выражают собой в масштабе избыток энергии, который дает двигатель, в сравнении с количеством энергии, необходимой в этот период компрессору. Площадки же, лежащие над этой линией, выражают собой недостаток энергии, даваемой двигателем в данный период, в сравнении с количеством энергии, необходимой компрессору. То есть на одних участках оказывается нехватка энергии двигателя, на других – её избыток. Аккумулятором энергии, как известно, служит маховик. Когда потребление энергии превышает её подвод, маховик передает часть на коленной им энергии компрессору, уменьшая свою угловую скорость. Когда подвод энергии превышает расход, маховик поглощает избыток энергии, увеличивая свою угловую скорость. Наибольшие скорости маховика соответствуют точкам пересечения линии средней тангенциальной силы с восходящими участками кривой тангенциальных сил, а наименьшие - точками её пересечения с нисходящими участками.

 

 

 

 

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.