23





Задание №106

Проектирование и исследование механизмов ДВС компрессорной установки


ДВС – компрессорная установка, предназначенная для перекачки газов, - представляет собой V-образную поршневую машину у которой слева расположен цилиндр двигателя внутреннего сгорания, а справа – цилиндр компрессора. Кривошипно-ползунно механизм 1-2-3 и 1-4-5 обоих цилиндров одинаков, а диаметры поршней – разные. Угол развала осей цилиндров равен 90 град.

Рабочие процессы в цилиндрах, протекающие при различных значениях максимального давления Pдmax>Pkmax, соответствуют одному обороту коленчатого вала. Для поддержания требующейся равномерности движения с заданным d установлен на коленчатом валу 1 маховик 10

При движении поршня 3 двигателя вниз происходит расширение продуктов сгорания и давление в цилиндре снижается от Pдmax до Pдi; при движении вверх – всасывание и сжатие. При этом поршень 5 компрессора идет вначале вниз, всасывая газ (участок 12-3 траектории т.А), а затем, сжимая его до Pкmax и нагнетая в резервуар (участок 3-6-9). Для поддержания установившегося режима движения должно выдерживаться равенство работ в левом и правом цилиндрах (Ак=Ад), которое обеспечивается за счет выбора соответствующей величины

Pдmax= Pкmax(dk/dд)2/(hдhk)

Характер изменения давления в цилиндрах по ходу поршней 3 и 5 представлен индикаторными диаграммами ДВС и компрессора , данные для построения которых приведены в табл.

Перемещение клапанов ДВС осуществляется кулачковым механизмом 8-9, расположенным на корпусе цилиндра и приводимым в движение зубчатой передачей 6-7-6’ от коленчатого вала 1. Закон изменения ускорения толкателя показан на рис.

Для привода счетчика расхода используется планетарный механизм 11-12-13-14-Н, центральное колесо которого соединено с валом 1, а водило Н со счетчиком расхода.










Таблица 1.

Исходные данные


Параметр

Обозначение

Размерность

Значение

1

Средняя скорость поршня компрессора

(VB)ср

м/с

6.4

2

Частота вращения коленчатого вала

n1

с-1

16

3

Относительное положение центра масс шатуна 2 (ДВС)

lAS2/lAB

-

0.36

4

Относительное положение центра масс шатуна 4 (компрессор)

lAS4/lAC

-

0.44

5

Отношение длины шатуна 2 и 4 к длине кривошипа 1

lAC/lOA


4.5

6

Масса шатуна 2 и 4

m2=m4

кг

14

7

Масса поршня 3

m3

кг

12

8

Масса поршня 5

m5

кг

17

9

Момент инерции шатуна относительено оси, проходящей через центр масс

Is2=Is4

кгм2

0.35

10

Диаметр цилиндра ДВС

d3

м

0.12

11

Диаметр цилиндра компрессора

d5

м

0.26

12

Максимальное давление в цилиндре компрессора

PКmax

Мпа

0.98

13

Коэффициент неравномерности вращения вала 1

-

1/90

14

Момент инерции коленчатого вала

Is1

кгм2

0.08

15

Механический КПД двигателя компрессора

nд

-

0.78



nк

-

0.85

16

Момент инерции вращающихся звеньев, приведенный к звену 1 ( без маховика )

I1пр

кг.м2

1.3

17

Угловая координата кривошипа для силового расчета

f1

град

120

18

Число зубьев колес 6 и 7

Z6

Z7

-

-

13

26

19

Модуль зубчатых колес

m

м

0.005

20

Передаточное отношение планетарного редуктора

U

-

27

21

Ход толкателя 10 кулачкового механизма

h

мм

0.009

22

Угол рабочего профиля кулачка

раб

град

158

23

Максимально допустимый угол давления кулачка

град

28

24

Отношение ускорений толкателя

a1/a2

-

1.6

25

Внеосность толкателя кулачкового механизма

e

м

0.004

26

Угол наклона линии зуба

град

22

27

Число сателлитов планетарного редуктора

k

-

3








Таблица 2

Данные индикаторной диаграммы


Давление газа в цилиндре ДВС

Ход поршня

(в долях хода Н)

S/H

0

0.02

0.05

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Вниз


0.863

1.0

0.863

0.602

0.340

0.238

0.170

0.130

0.10

0.082

0.068

0.034

0

Вверх


0.863

0.5

0.318

0.204

0.114

0.073

0.045

0.025

0.014

0.005

0.001

0

0


Давление газа в цилиндре компрессора

Ход

поршня

(в долях хода Н)

S/H

0

0.02

0.05

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Вниз


1.0

-

-

0.30

-0.1

-0.1

-0.1

-0.1

-0.1

-0.1

-0.1

-0.1

-0.1

Вверх


1.0

-

-

1.0

1.0

0.55

0.38

0.27

0.18

0.12

0.08

0.04

-0.1

1. Проектирование кривошипо-ползунного механизма .

Проектирование кривошипо-ползунного механизма ведется по средней скорости поршня (ползуна). При этом известными являются следующие параметры: средняя скорость поршня Vср=6.4 м/с, частота вращения вала кривошипа n=16 c-1, отношение длин шатуна и кривошипа =lAB/lOA =lAC/lOA =4.5.

Время одного оборота вала t=1/n равно 0.0625 с, а расстояние, которое проходит поршень за один оборот, S равно 4.lOA. Но Vср=S/t. Нетрудно заметить, что lOA=Vср/(4.n)  lОА=0.1 м  lАC= lАВ=0.45 м.

Ход поршня Н=2lOA=0.2м


2. Определение законов движения механизма.

Этот этап нам необходимо выполнить для получения значений параметров движения механизма ( угловые скорость и ускорение кривошипа 1), которые нам понадобятся для выполнения силового расчета.

2.1. Определение передаточных функций скоростей кривошипо-ползунного механизма.

Искомые передаточные функции находим по следующим формулам:

;;U21=2/1 ; U41=4/1 где

1 - угловая скорость кривошипа 1 [рад/с];

2 - угловая скорость шатуна 2 [рад/с];

4 - угловая скорость шатуна 4 [рад/с];

VQB, V - скорости точек B и С соответственно [м/с].


Таблица с полученными значениями для 12 положений шатуна


VqB

VqC

U21

U41

0

0,1

-0,222

0

0,06

0,077

-0,194

0,113

0,096

0,04

-0,113

0,194

0,1

0

0

0,222

0,077

-0,04

0,113

0,194

0,04

-0,077

0,194

0,113

0

-0,1

0,222

0

-0,04

-0,096

0,194

-0,113

-0,077

-0,06

0,113

-0,194

-0,1

0

0

-0,222

-0,096

0,06

-0,113

-0,194

-0,06

0,096

-0,194

-0,113


2.2. Построение графической зависимости суммарного приведенного момента от угла поворота кривошипа 1.

Суммарный приведенный момент является суммой приведенного движущего момента Mдпр и приведенного момента сопротивления Mспр . Для определения Мдпр воспользуемся формулой Мдпр=FдVqC. График строится по точкам (12 положений) для цилиндра 3. Приведенный момент сопротивления Mспр получаем по формуле Мcпр=FcVqB, Результатом сложения графиков Мдпр () и Mспр () будет являться график суммарного приведенного момента Мпр ().


Полученными значения сил для 12 положений шатуна


Случайные файлы

Файл
93823.rtf
117566.rtf
36845.rtf
30359.rtf
138999.rtf