Основы расчета холодильных поршневых компрессоров

Компрессор разрабатывается в следующей последовательности:

1.Тепловой расчет цикла холодильной машины.

2. Расчет основных параметров компрессора.

3. Газодинамический расчет компрессора (расчёт газового тракта).

4. Конструктивный расчет основных узлов и деталей.

5. Динамический расчет.

6. Расчет системы смазки, уравновешивание.

7. Расчет основных узлов и деталей на прочность.

Рассмотрим вышеперечисленное в отдельности.

Тепловой расчет цикла холодильной машины

 

Исходными данными для расчета компрессора являются: температура кипения, температура конденсации, требуемая холодопроизводительность компрессора, вид цикла, тип холодильного агента, конструктивные особенности компрессора.

По исходным данным определяются недостающие параметры холодильного агента для построения цикла: температура всасывания, температура холодильного агента перед дросселированием, потери давления перед всасыванием, потери давления перед нагнетанием.

На S-Т или H-P диаграмме строится цикл холодильной машины. После построения цикла определяются и заносятся в таблицу все основные параметры холодильного агента в узловых точках: . Далее производится тепловой расчет цикла, определяются (объемная теоретическая производительность компрессора).

Расчет основных параметров компрессора

 

-объемная производительность компрессора

Исходя из рекомендуемых значений (удельных сил инерции), (средней скорости поршня), (отношения хода поршня к диаметру цилиндра), определяются: количество цилиндров Z, диаметр цилиндров , ход поршня и частоту вращения коленчатого вала .

По полученным данным рассчитывается объемная производительность компрессора.

Превышение производительности компрессора над теоретической должно быть не более 5-10 0/0.

или ()0/0

Газодинамический расчет компрессора

В данном разделе рассчитываются площади проходных сечений нагнетательного и всасывающего клапанов и нагнетательного и всасывающего вентиля. После чего определяются потери давления на стороне всасывания и нагнетания.

Конструктивный расчет основных узлов и деталей компрессора

В данном разделе определяются геометрические размеры основных деталей компрессора. Например: высота поршня, длина шатуна, диаметр шатунной шейки коленчатого вала, толщина стенки цилиндра и т.д.

Динамический расчет

В данном разделе определяются силы и моменты сил инерции, действующие на механизм движения. Для удобства построения диаграмм все силы представлены в виде удельных сил, действующих на единицу площади поршня. На механизм движения действуют различные силы, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. При этом строятся четыре диаграммы:

1.Индикаторная диаграмма

2.Сумарная диаграмма суммарных сил)

3.Тангенциальная диаграмма

4.Радиальная диаграмма

Численные значения сил, полученные из диаграмм, используются в дальнейшем при расчете противовесов, маховика, системы смазки и расчете на прочность деталей компрессора.

При расчете уравновешивания определяется масса и габаритные размеры противовесов, маховика. В сальниковых компрессорах роль маховика выполняет соединительная муфта. В бессальниковых - ротор электродвигателя.

Расчет системы смазки

 

Производится только для компрессоров с комбинированной или принудительной системой смазки. Для систем смазки разбрызгиванием расчет не производится.

В данном разделе определяется производительность масляного насоса, средняя температура масла в картере, место сверления масляного канала в шатунной шейке коленчатого вала.

Расчет основных узлов и деталей на прочность

При расчете все детали компрессора должны иметь определенный запас прочности. Если полученный при расчете запас прочности меньше допустимого значения, то принимаются другие геометрические размеры или другой материал деталей и расчет повторяется вновь.