Диаграмма тангенциальных сил

 

Тангенциальную силу для одного цилиндра рассчитываем на основе полученных выше значений суммарной свободной силы для 24 положений кривошипа.  и .

Результаты расчета в таблице 3:

 

Таблица 3

α (град)	P	sin(α+β)/cosβ	Pt	cos(α+β)/cosβ	Pr
0	11870	0	0	1	11870
15	5366	0,3088	-1657	0,9524	5111
30	141	0,587	-83	0,8158	115
45	-1049	0,8081	848	0,606	-636
60	-856	0,9539	817	0,3476	-298
75	-358	1,0169	364	0,0687	-25
90	95	1	-95	-0,2042	-19
105	462	0,9149	-423	-0,4489	-208
120	729	0,7781	-567	-0,6523	-475
135	898	0,6061	-545	-0,8082	-726
150	992	0,413	-410	-0,9163	-909
165	1034	0,2088	-216	-0,9793	-1013
180	1046	0	0	-1	-1046
195	1415	-0,2088	295	-0,9793	-1385
210	1442	-0,413	596	-0,9163	-1322
225	1549	-0,6061	939	-0,8082	-1252
240	1679	-0,7781	1307	-0,6523	-1095
255	1913	-0,9149	1750	-0,4489	-859
270	2345	-1	2345	-0,2042	-479
285	2992	-1,0169	3043	0,0687	206
300	5094	-0,9539	4859	0,3476	1771
315	10007	-0,8081	8087	0,606	6064
330	12497	-0,587	7336	0,8158	10195
345	12223	-0,3088	3774	0,9524	11641

 

В координатах  строим кривую тангенциальных сил для одного цилиндра. Затем, последовательно смещая по углу поворота кривошипа кривую тангенциальных сил одного цилиндра на угол развала между рядами компрессора, равный , строим кривые тангенциальных сил для всех цилиндров . Кривую суммарной тангенциальной силы получаем сложением ординат всех кривых тангенциальных сил.

Силу трения вращающихся частей  компрессора принимаем постоянной. Ее влияние учитываем смещением начала отсчета ординат суммарной кривой тангенциальных сил от оси абсцисс на отрезок , равный в масштабе сил диаграммы значению силы :

 

 

Диаграмма тангенциальных сил приведена в приложении 4

 

Диаграмма радиальных сил

Диаграмма радиальных сил строится в координатах . Значения радиальной силы в зависимости от угла поворота кривошипа, полученные в ходе расчета, приведены в таблице 2. В радиальном направлении на кривошип кроме силы  действуют постоянные по величине силы инерции  от массы части шатунной шейки, приходящейся на один шатун, и от вращающейся части шатуна

 

: , где

 

 - диаметр шатунной шейки;

 - длина шатунной шейки;

- число шатунов на одной шейке;

- плотность материала коленчатого вала.

, где

 - масса вращающейся части шатуна.

Результирующая сила, действующая на шатунный подшипник, . Результирующая сила, действующая на вал компрессора, .

Диаграмма радиальных сил приведена в приложении 5

 

Уравновешивание

На опоры коленчатого вала, корпус и раму компрессора передаются неуравновешенные силы и моменты, вызывая вибрацию, дополнительные нагрузки на детали компрессора и расход мощности на колебания. Расчет уравновешивания заключается в определении необходимой массы противовесов. При выбранной компоновке компрессора и коленчатом вале с углом развала между кривошипами  масса противовеса, приведенная к радиусу кривошипа, . Часть приведенной к радиусу кривошипа массы противовеса, уравновешивающая момент сил инерции первого порядка, , где  кг - масса поступательно движущихся частей; - расстояние между серединами колен;  - расстояние между противовесами.

К неуравновешенным вращающимся массам кроме  и относится масса неуравновешенной части щеки

 

, где

 

 

- объем неуравновешенной части щеки.

Неуравновешенная вращающаяся масса, приведенная к радиусу кривошипа

 

,

 

где

 - число шатунов на шатунной шейке; - радиус инерции щеки.

Часть приведенной к радиусу кривошипа массы противовеса, уравновешивающая момент сил инерции неуравновешенных вращающихся масс, .

Полная приведенная масса противовеса .

Масса противовеса , где - радиус инерции противовеса.

Угол габарита противовеса

, где - средняя толщина противовеса.

При расчете коленчатого вала на прочность и жесткость необходимо учитывать силу инерции противовеса  и силу инерции неуравновешенной части щеки

: ;

.

 

Расчет маховика

Неравномерность вращения вала компрессора, выявленную при анализе тангенциальной диаграммы, можно снизить, присоединив к валу дополнительную массу, аккумулирующую избыточную кинетическую энергию. В современных компрессорах снижении степени неравномерности вращения достигается установкой маховика, эластичной муфты.

Максимальная избыточная работа, соответствующая наибольшей избыточной площадке на диаграмме тангенциальных сил, , где - площадь избыточной площадки на диаграмме тангенциальных сил; - масштаб длин:

; - масштаб сил.

Допускаемая степень неравномерности вращения вала при применении эластичной муфты .

Необходимый момент инерции муфты

.

Масса, достаточная для обеспечения допускаемой степени неравномерности, , где  - радиус инерции муфты.

Окружная скорость обода муфты , где - радиус обода.