МГТУ им. Н.Э.Баумана.




Факультет ''Робототехника и комплексная автоматизация’’.

Кафедра ’’Теория механизмов и машин’’.









РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:



’’Проектирование и исследование механизмов поршневой компрессорной машины’’.


Вариант 127ВУ-15


Студент группы:Э3-52

Драгунов Алексей


Руководитель проекта: Синицын В.В.





Москва 2005




Реферат.


Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту ’’Проектирование и исследование механизмов поршневой компрессорной машины’’ содержит 44 страницы машинописного текста 9 рисунков и 8 таблиц.


В расчетно-пояснительной записке приведено: проектирование основного механизма поршневой компрессорной машины, определение закона движения звена приведения, кинето-статический силовой расчет основного рычажного механизма, проектирование цилиндрической эвольвентной зубчатой передачи, проектирование однорядного планетарного механизма, проектирование кулачкового механизма с силовым замыканием высшей пары.

В конце имеются распечатки программных приложений ZUB и DIADA.





































Содержание


1. Техническое задание 5

1.1. Краткое описание работы механизма -

1.2. Исходные данные 12


2. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена 13

2.1. Определение необходимых данных к проектированию кинематической схемы кривошипно-ползунного механизма -


2.2. Определение требуемых передаточных функций скоростей 15

2.3. Построение индикаторной диаграммы и графиков сил , действующих на поршни -

2.4. Построение графиков приведенных моментов , , и графика суммарного приведенного момента 17

2.5. Построение графика суммарной работы 18

2.6. Построение графиков переменных приведенных моментов инерции II группы звеньев и графика их суммы -

2.7. Переход от графика к графику кинетической энергии всего механизма 20

2.8. Переход от графика к приближенному графику кинетической энергии этой же группы звеньев -

2.9. Построение графика кинетической энергии I группы звеньев -

2.10. Определение необходимого момента инерции маховых масс . -

2.11. Переход от графика к приближенному графику угловой скорости начального звена 21

2.12. Данные к силовому расчёту -

3. Силовой расчет основного рычажного механизма -

3.1. Исходные данные -

3.2. Построение схемы механизма 22

3.3. Определение скоростей точек механизма -

3.4. Определение ускорений точек механизма -

3.5. Определение главных векторов и главных моментов сил инерции 23

3.6. Силовой расчет 24

4. Проектирование зубчатой передачи 26

4.1. Исходные данные -

4.2. Последовательность расчета зубчатой передачи -

4.3. Качественные показатели работы зубчатой передачи 28

4.4. Выбор коэффициента смещения x с учетом качественных показателей работы зубчатой передачи -

4.5. Построение профиля зуба колеса, изготовляемого реечным инструментом 29

4.6. Построение проектируемой зубчатой передачи 31


5. Проектирование планетарного редуктора 34

5.1. Исходные данные -

5.2. Условия, которым должны удовлетворять числа зубьев колес редуктора -

5.3. Выбор числа зубьев -

5.4. Графическая проверка передаточного отношения редуктора 35


6. Проектирование кулачкового механизма -

6.1. Исходные данные -

6.2. Построение кинематических диаграмм и расчет масштабов построения 36

6.3. Построение диаграммы 37

6.4. Построение области допустимого расположения центра вращения кулачка -

6.5. Выбор положения центра вращения кулачка и определение основных размеров кулачкового механизма 38

6.6. Построение центрового и конструктивного профилей кулачка и кинематической схемы кулачкового механизма -

6.7. Построение графика изменения углов давления -

6.8. Приложения программ ZUB и DIADA 40


7. Список литературы 44














1. Техническое задание.



    1. Краткое описание работы механизмов.


Компрессорная машина – совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования. Компрессор объемный – машина для повышения давления и перемешивания газа, в которой процесс сжатия происходит в результате периодического изменения геометрических размеров рабочего пространства, занимаемого газом. В поршневом компрессоре сжатие газа осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения поршня в цилиндре компрессора. Это перемещение поршня обеспечивается кривошипно-ползунным, кулисным или кулачковым механизмами. Если требуемое давление газа нельзя получить в одном цилиндре, то применяют многоступенчатые машины, в которых газ последовательно проходит через несколько цилиндров и межступенчатых охладителей (холодильников).

На рис. 1.1 приведена схема трехступенчатой компрессорной машины. Диаметры D, D, D цилиндров при одинаковой длине H хода поршней связаны между собой зависимостями, вытекающими из уравнений состояния газа.


Рис. 1.1


На рис. 1.2 представлена функциональная схема вертикального двухступенчатого компрессора с двухрядным расположением цилиндров. Движение передается от асинхронного электродвигателя Д через планетарный зубчатый редуктор ПР и зубчатую цилиндрическую пару z-z на коленчатый трех опорный вал 1,на котором установлен маховик МАХ. Поршни 3 и 5 перемещаются с помощью шатунов 2 и 4. Сжатый газ из цилиндра ступени I поступает в холодильник и далее в цилиндр ступени II с помощью соответствующих самодействующих клапанов. Каждый цилиндр имеет одну рабочую полость, а поршни выполнены удлиненной формы (коэффициент l/D = 0,8…1,2 – отношение длины поршня к его диаметру). Крейцкопфный механизм снабжен дополнительным ползуном, следовательно, поршень может работать двумя сторонами. Таким образом, компрессоры могут быть одностороннего и двустороннего действий (всасывания – сжатия).


Рис. 1.2


Схемы типовых конструкций с разным расположением осей цилиндров приведены на рис. 1.3 и 1.4. Различают односторонние горизонтальные (рис. 1.3а), вертикальные (см. рис. 1.2), оппозитные горизонтальные (рис. 1.3б), угловые прямоугольные (рис. 1.4а), V –образные (рис. 1.4б) и W –образные схемы механизмов. Применяют однорядные, двухрядные и многорядные компрессоры. Последние имеют определенные преимущества: более равномерное распределение приведенного момента активных сил, а следовательно, меньшую массу маховика.











Рис. 1.3





Рис. 1.4


Сжатие газа в компрессорных машинах происходит по политропе, если не учитывается теплообмен с окружающей средой, или по изотерме – для машин с внутренним охлаждением в многоступенчатых поршневых компрессорах (рис. 1.5). На рисунке приведены графики политропы 1 и изотермы 2 с показателями степеней = 1,3, = 1 соответственно.

Рис. 1.5

Рис. 1.6

При расчете политропы расширения газа применяют коэффициент, являющийся отношением относительного мертвого пространства (см. рис. 1.5) к объему, описанному поршнем за один его ход, т.е. = V/V = =0,06…0,12. Степень повышения давления газа в одном цилиндре равна отношению давления нагнетания P к давлению всасывания P:

= .

Чтобы не возникла опасность воспламенения и взрыв масла на крышках цилиндров и поверхностях клапанов, значение не должно превышать установленную норму. Для воздушных компрессоров 2,8…3,5. Если степень повышения давления компрессора превышает эти нормы, то применяют несколько ступеней:

= =