148Г (Исследование механизмов ДВС компрессорной установки)

Посмотреть архив целиком

34



Московский Государственный Технический Университет

им. Н. Э. Баумана


кафедра РК 2 «Теория машин и механизмов»







Курсовой проект по основам проектирования машин



Задание № 148 Г



«Проектирование и исследование механизмов двухступенчатого поршневого компрессора .»











Выполнил:_____________ Войкин И.Е.


Группа Э3-52


Руководитель проекта:____________ Синицын В. В.









Москва 2006 г.



Реферат


В курсовой работе выполнено Проектирование и исследование механизмов двухступенчатого поршневого компрессора. Проведено:

- проектирование основного механизма и определен закон его движения

- силовой расчет механизма с учетом динамических нагрузок

- проектирование цилиндрической зубчатой передачи и планетарного редуктора

- проектирование кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем.









































Техническое задание


Задание №136А.

Проектирование и исследование механизмов двухступенчатого компрессора двойного действия


Угловой двухступенчатый компрессор двойного действия (рис. 1) предназначен для сжатия воздуха и выполнен на базе сдвоенного кривошипно-ползунного механизма, состоящего из коленчатого вала 1 с шатунами 2, 4 и ползунов 3 и 5 (жестко связанных между собой поршней, штоков и крейцкопфов). Механизмы компрессора приводятся в движение асинхронным электродвигателем (на рисунке не показан), связанным с коленчатым валов 1 редуктора. Смазка коленчатых и шатунных подшипников основного механизма компрессора осуществляется от шестеренного насоса, который приводится в движение от коленчатого вала. Смазку цилиндров осуществляют поршнями, представляющими собой многопоршневые насосы с кулачковым механизмом 6, 7. Насос имеет отдельный привод с планетарным редуктором.

Изменение давления в цилиндрах компрессора по перемещению поршней характеризуется индикаторными диаграммами, данные для построения которой приведены в таблице 2.


Рис. 1












Исходные данные.


Таблица 1.

Наименование величины

Обозначение

размерность

значение


размерность в СИ


значение

Угловая (круговая) частота вращения коленчатого вала.

n1

рад/с

100

рад/с

100

Объемная подача воздуха при нормальных атмосферных условиях.

Vh

м3/мин

5,7

м3

0,095

Средняя скорость поршней.

vср

м/с

3,0

м/с

3,0

Максимальное давление ступеней I компрессора.

PmaxI

МПа

0,3


Па

300000

Максимальное давление ступеней II компрессора.

PmaxII

МПа

0,9

Па

900000

Отношение диаметров поршней ступеней I, II.

d2/d1

-

0.58

-

-

Отношение длин шатуна 2 и кривошипа 1.

λ2=l2/l1

-

3

-

-

Относительное положение центра тяжести шатуна.

λS2=lSA/l2

-

0.3

-

-

Моменты инерции звеньев относительно осей, проходящих через центр тяжести.

JS2

JS4

кг*м2

кг*м2

0,1

0,1

кг*м2

кг*м2

0,1

0,1

Моменты инерции коленчатого вала.

J1

Кг*м2

0,25

Кг*м2

0,25

Массы поршней 3, 5 и шатунов 2,4.

m2

m3

m4

m5

кг

кг

кг

кг

40

20

20

20

кг

кг

кг

кг

40

20

20

20

Угловая координата для силового расчета.

φ1

градус

345

радиан

6,0214

Число зубьев шестерни редуктора.

z1

-

16

-

-

Число сателлитов в планетарном редукторе.

k

-

3

-

-

Передаточное отношение планетарного редуктора.

uпл

-

9

-

-

Модуль зубчатых колес планетарного редуктора.

m

-

1

-

-

Ход поршня 7

h7

м

0,1

м

0,1

Угол давления в кулачковом механизме.

νдоп

градус

30

радиан

0,5325

Рабочий угол профиля кулачка.

φраб

градус

120

радиан

2,0943

Коэффициент неравномерности вращения вала 1

-

1/75

-

-








Данные индикаторной диаграммы


Давление в цилиндрах компрессора в долях от максимального давления в зависимости от положения поршня.

Таблица 2.

Величина

Значение

S/H

0

0.02

0.08

0.17

0.28

0.435

P/Pmax

Ступень I

1.0

0.8

0.495

0.03

0.03

0.03

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.87

P/Pmax

Ступень II

1.0

0.81

0.51

0.31

0.31

0.31

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.935


Величина

Значение

S/H

0.54

0.67

0.78

0.875

0.945

1.0

P/Pmax

Ступень I

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

0.031

0.625

0.488

0.4

0.35

0.0316

0.031

P/Pmax

Ступень II

0.31

0.31

0.31

0.31

0.31

0.31

0.67

0.525

0.43

0.355

0.34

0.31






















1. Проектирование основного механизма и определение закона его движения.


1.1 Определение размеров механизма.


Проектирование сдвоенного кривошипно-ползунного механизма вели по средней скорости поршня. Все данные для этого приведены в таблице1.


Исходные данные:


- Средняя скорость поршня Vср=5.8м/с;

- Частота вращения коленчатого вала n1=1550 об/мин=25.83об/сек.

- Отношение длин шатуна 2 и кривошипа 1


Время одного оборота вала , а расстояние, которое проходит поршень за один оборот, S равно 4.L1. Но . Откуда получили:

Средняя скорость поршня № I.

Откуда нашли искомую величину кривошипа.

Из заданного отношения длин шатуна 2 и кривошипа 1 определили длину шатуна 2:

Аналогично поступили для шатуна 4:


На листе начертили схему механизма, выбрав масштаб .

Угол поворота начального звена за цикл работы механизма разбили на 12 равных частей, построили механизм во всех возможных положениях.

С учетом выбранного масштаба :

LАВ=56 мм LВС=280 мм LВЕ=280 мм.






1.4 Построение индикаторных диаграмм и графиков сил сопротивления.


Индикаторные диаграммы строили по таб. 2 (Давление в цилиндрах компрессора в долях от максимального давления в зависимости от положения поршня.) выбирали так, чтобы масштаб индикаторной диаграммы получился круглым.

Для первой ступени


.


Для второй ступени


.


Для определения силы давления на поршень необходимо давление умножить на площадь поршня. При построении графика силы, действующей на поршень, ординаты этого графика принимаются равными ординатам индикаторной диаграммы. Тогда масштаб силы определяем по формуле

Для первой ступени





Для второй ступени





С учетом выбранных масштабов были построны графики зависимости сил сопротивления от ходов поршня для каждой из ступеней.


1.3 Построение планов возможных скоростей.

Так как угловая скорость 1 неизвестна, то для нахождения передаточных функций задались 1 =1рад/с. Данные занесли в программу DIADA Полученные результаты для I группы звеньев и для для II группы звеньев занесли в таблицу 1.1.

 

0

1

2

3

4

5

Vc

0.056

0.053

0.032

0

0.032

0.053

Ve

0

0.023

0.043

0.056

0.053

0.032

Vs2

0.056

0.053

0.045

0.039

0.045

0.053

Vs4

0.039

0.043

0.051

0.056

0.053

0.045

 

0

0.10

0.17

0.20

0.17

0.10

 

0.200

0.17

0.10

0

0.10

0.17


 

6

7

8

9

10

11

Vc

0.056

0.043

0.023

0

0.023

0.043

Ve

0

0.032

0.053

0.056

0.043

0.023

Vs2

0.056

0.051

0.043

0.039

0.043

0.051

Vs4

0.039

0.045

0.053

0.056

0.051

0.043

  

0

0.10

0.17

0.20

0.17

0.10

  

0.20

0.17

0.10

0

0.10

0.17



1.5 Построение графиков приведенных моментов от сил сопротивления.



Механизм представляет собой сложную систему звеньев, на­груженных различными силами и моментами. Чтобы упростить оп­ределение закона движения такой сложной системы, применили ме­тод приведения сил и масс, который позволили заменить реальный механизм некоторой эквивалентной (расчетной) схемой - одномассовой динамической моделью механизма.


Для первой группы звеньев:

Для определения величины приведенного момента сил сопротивления первой группы звеньев , за­меняющего силу сопротивления , воспользовались формулой:


так как

Передаточная функция т.к. приняли равной единице

Величину силы в каждом положении механизма брали из построенного ранее графика сил сопротивления для первой ступени. Знак момента определяется знаком силы. Момент вычисляли для каждого положения механизма и затем был построен график изменения приведенного момента от сил сопротивления первой группы звеньев.

Все значения приведены в таблице 1.2.

 № позиции

0

1

2

3

4

5

Vc

0

0,032

0,053

0,056

0,043

0,023

Fc3

0

-26,11

-156,7

-147,8

-131,2

-123,6

0

-0,836

-8,304

-8,275

-5,642

-2,842

 № позиции

6

7

8

9

10

11

Vc

0

0,023

0,043

0,056

0,053

0,032

Fc3

0

29,936

-36,94

-2917

-6898

-6777

0

0,6885

-1,589

-163,4

-365,6

-216,9





Для второй группы звеньев:


Провели полностью аналогичные вычисления для второй группы звеньев, все значения приведены в таблице 1.3.


Таблица 1.3.




 № позиции

0

1

2

3

4

5

Ve

0,056

0,053

0,032

0

0,032

0,053

Fc5

-5408

-8834

-10293

0

4592,4

3496,8

-302,8

-468,2

-329,4

0

146,96

185,33

 № позиции

6

7

8

9

10

11

Ve

0,056

0,043

0,023

0

0,023

0,043

Fc5

3439,5

3439,5

3445,9

0

-3548

-3975

192,61

147,9

79,255

0

-81,6

-170,9


позиции

0

1

2

3

4

5

Отрезок pa мм

50

50

50

50

50

50

Отрезок pc мм

50

35,72

17,69

0

17.69

35.72

Отношение

1

0,714

0,354

0

0,354

0,714

Передаточная функция

0,05

0,0357

0,0177

0

0,0177

0,0357

Сила сопротивления Fc5

-5916

-6339

-6339

-

318

-898

Приведенный момент II группы звеньев

-295

-226

-112

0

5

-32

позиции

6

7

8

9

10

11

Отрезок pc мм

50

50,84

32,32

0

32,32

50,84

Отношение