Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки icon

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу "Холодильні машини" для студентів напряму підготовки




Скачати 331.77 Kb.
НазваМетодичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу "Холодильні машини" для студентів напряму підготовки
Дата26.05.2013
Розмір331.77 Kb.
ТипМетодичні вказівки

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


2999 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту

з курсу “Холодильні машини”

для студентів напряму підготовки

6.050604 "Енергомашинобудування"

спеціальності 6.090520 “Холодильні машини і установки”

денної форми навчання


Суми

Сумський державний університет

2011

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

^ СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


До друку та в світ

дозволяю на підставі

"Єдиних правил", п. 2.6.14


Заступник першого проректора -

начальник організаційно -

методичного управління В.Б. Юскаєв


^ 2999 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту

з курсу “Холодильні машини”

для студентів напряму підготовки

6.050604 "Енергомашинобудування"

спеціальності 6.090520 “Холодильні машини і установки”

денної форми навчання


Усі цитати, цифровий та

фактичний матеріал,

бібліографічні

відомості перевірені,

запис одиниць

відповідає стандартам


Укладач Ю.М. Вертепов


Відповідальний за випуск С.М. Ванєєв


Декан факультету технічних систем

та енергоефективних технологій О.Г. Гусак


Суми

Сумський державний університет

2011


Навчальне видання


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту

з курсу “Холодильні машини”

для студентів напряму підготовки

6.050604 "Енергомашинобудування"

спеціальності 6.090520 “Холодильні машини і установки”

денної форми навчання


Відповідальний за випуск С.М. Ванєєв

Редактор Н.З. Клочко

Комп’ютерне верстання О.В. Казбан


Підп. до друку 22.12.2010, поз.

Формат 60´84/16. Ум. друк. арк. 1,63. Обл.-вид. арк. 1,32 Тираж 50 пр. Зам. №

Собівартість вид. грн к.


Видавець і виготовлювач

Сумський державний університет,

вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 3062 від 17.12.2007.

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу “Холодильні машини”/ укладач Ю.М. Вертепов.- Суми: Сумський державний університет, 2011.- 28 с.


^ КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ ТЕПЛОФІЗИКИ


ВСТУП


Ці методичні вказівки призначені для надання допомоги студентам при курсовому проектуванні поршневого холодильного компресора з курсу «Холодильні машини».

Методичні вказівки містять завдання, зміст, порядок і строки їх виконання, основні вимоги до оформлення графічної частини і розрахунково-пояснювальної записки. Завдання складені за стоваріантною системою, в якій вихідні дані вибираються за останньою і передостанньою цифрами номера залікової книжки студента.


^ 1 ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ


Необхідно спроектувати поршневий холодильний непрямоструминний компресор для холодильної установки з розсольною системою охолодження з одним із стандартних значень ходу поршня (50, 66, 82 мм) і частоти обертання колінчастого вала (16, 25; 24; 48 с-1).

Вид холодильного агента, охолодження циліндрів і конструктивне виконання компресора наведені в табл. 1.1.


Таблиця 1.1

Передостання

цифра шифру

Холодильний агент

Охолодження

циліндрів

Виконання

0

R134а

парою холодоагента

безсальниковий

1

R717

водяне

сальниковий

2

R134а

парою холодоагента

безсальниковий

3

R717

водяне

сальниковий

4

R134а

парою холодоагента

безсальниковий

5

R717

водяне

сальниковий

6

R134а

парою холодоагента

безсальниковий

7

R717

водяне

сальниковий

8

R134а

парою холодоагента

безсальниковий

9

R717

водяне

сальниковий


3

Холодопродуктивність компресора за робочих умов, температура холодоносія на виході з випарника tх2 і температура води на вході в конденсатор tв1 наведені в таблиці 1.2.


Таблиця 1.2

Остання

цифра шифру

Qo роб, кВт

tх2, оС

tв1, оС

0

15

6

20

1

20

4

30

2

25

2

40

3

30

-2

20

4

35

0

30

5

40

2

40

6

45

-8

20

7

50

-4

30

8

55

-6

40

9

60

-10

20


Привод аміачного компресора від зовнішнього електродвигуна – через пружну втулково-пальцеву муфту з ККД передачі пер = 0,98. Для компресорів простої дії можна брати
V- подібну і вертикальну кінематичні схеми, для компресорів подвійної дії – V- подібну і L- подібну кінематичні схеми.


^ 2 ЗМІСТ І ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ


Курсовий проект включає графічну частину (3-4 формату А1) і розрахунково-пояснювальну записку.

Графічна частина включає складальне креслення компресора (1-2 формата А1), робочі креслення основних деталей і вузлів (1 формат А1), динамічні розрахунки (1 формат А1). У конструкцію компресора повинні бути закладені передові технічні рішення, що захищені авторськими свідоцтвами чи патентами (вітчизняними чи закордонними).


4

Складальні креслення повинні давати повне уявлення про конструкції компресора і окремих його вузлів, про збирання, регулювання, фіксацію вузлів і деталей. На складальному кресленні аміачний компресор повинен бути поданий у зборі з маховиком. Повинні бути опрацьовані привод маслонасоса, фільтри очистки масла, показані у розрізі клапани, поршень, водяна порожнина циліндра, парові порожнини у ньому й у кришці, показані канали подачі масла у колінвалі і шатуні. Розміри статора і ротора вбудованого електродвигуна для фреонового компресора вибираються із каталогів електричних машин. Для дотримання вимог герметичності конструкції компресора повинна бути виконана з мінімальним числом рознімів, а в місцях рознімів забезпечена герметичність з’єднань. Складальне креслення компресора простої дії повинно вміщувати поздовжній і поперечний розрізи. Складальне креслення компресора подвійної дії може вміщувати один поздовжній розріз, а замість поперечного розрізу може бути подано спрощений вигляд, що дає уявлення про контур і габарити компресора, а також розміщення приєднувальних фланців і патрубків, місцях подачі масла. На складальному кресленні повинні бути зазначені габаритні, приєднувальні і основні посадкові розміри, а також технічні вимоги і технічна характеристика.

Робочі креслення повинні бути виконані так, щоб за ними можна було виготовити деталь, тобто з технічними вимогами, розмірами і чистотою обробки поверхні. Для креслення деталей і вузлів слід вибирати шатуни, поршні, крейцкопфи, штоки, колінчастий вал, циліндри або їх гільзи, кришки циліндрів, клапани (після погодження з керівником проекту). На форматі А1 слід виконати креслення однієї-двох деталей чи вузлів.

На аркуші «Динамічні розрахунки» наводяться звернуті індикаторні діаграми (для всіх порожнин стиснення), сумарна поршнева сила і її складові (окремо для кожної ступені), діаграми сумарних тангенціальних, сумарних радіальних (якщо шатуни на одній шийці вала), нормальних сил, діаграми тиску на шийки колінвала. Для шатунів, розміщених на різних шийках колінвала, наводиться діаграма радіальних сил для одного ряду.

5

Цей аркуш може бути виконаний на міліметровому папері формату А1.

Розрахунково-пояснювальна записка (шифр ПЗ) в обов’язковому порядку вміщує: титульний аркуш, зміст (зі штампом), завдання на курсовий проект, термодинамічний розрахунок компресора, газодинамічний розрахунок клапанів, вибір електродвигуна, перевірний розрахунок компресора (після уточнення мертвого об’єму в циліндрі і клапанах), динамічні розрахунки, розрахунок маховика, розрахунок противаг, перевірний розрахунок корінних підшипників, розрахунок на міцність таких деталей: днища поршня (трункового чи дискового), штока (для компресорів подвійної дії), шатунного болта, поршневого (чи крейцкопфного) пальця, циліндра чи його гільзи, ущільнювального кільця.

Динамічні розрахунки виконують із застосуванням ЕОМ, причому допускаються розрахунки за існуючими програмами. У записці наводять розрахункові формули алгоритму розрахунку, таблицю ідентифікаторів, блок-схему і програму розрахунку (якщо вони розроблені), результати розрахунків (у вигляді таблиць або роздруківок на ЕОМ). У кінці записки наводять список використаної літератури, а в тексті записки наведені посилання на неї. Таблиці і рисунки нумерують всередині кожного розділу. Специфікації до складального креслення і розробленим складальним вузлам компресора в записку тільки вкладаються (не підшиваються). Усі ескізи, графіки, таблиці і список літератури повинні виконуватися з дотриманням вимог до текстової документації. Усі обчислення повинні бути виконані в одиницях системи СІ. Позначення креслень і пояснювальної записки складається з шифру спеціальності кафедри (ХМ), двозначного номера завдання на курсовий проект (передостання і остання цифри номера залікової книжки), трьох пар позицій (остання пара – номера деталей, передостання пара – номера збірних вузлів, перша пара – номера збірних одиниць згідно зі специфікацією). Приклади оформлення основних записів, специфікацій, списку літератури, таблиць, рисунків, змісту, тексту записки, формул і розрахунків наведені в [1].

6

Стосовно компресора, що розробляється, обов’язково під час виконання курсового проектування і при підготовці до захисту проекту студентами повинні бути відпрацьовані такі питання:

  • умови навантаження деталей компресора, у тому числі деталей клапанів і деталей кріплення;

  • основні принципи розрахунку деталей компресора на міцність;

  • технологічність литих деталей;

  • матеріали основних деталей компресора і заготовки для них;

  • вимоги до якості окремих поверхонь (точність обробки, чистота, термообробка);

  • вимоги до взаємного розміщення поверхонь;

  • балансування (види, призначення, мета);

  • забезпечення співвісності валів компресора і електродвигуна (для сальникового виконання);

  • подача і відведення охолоджувальної води в сорочки циліндрів;

  • марки мастил для змазування механізму руху, циліндра і сальників, вимоги до них;

  • пуск і зупинення компресора, підготовка до них;

  • послідовність збирання і розбирання;

  • регулювання лінійного мертвого об’єму;

  • елементи холодильної установки перед входом в компресор і після виходу з компресора, їх призначення і вплив на роботу компресора;

  • регулювання холодопродуктивності компресора;

  • слабка ланка компресора, ресурс його роботи;

  • конструкція і робота сальникового ущільнення колінчастого вала і штока;

  • конструкція і привод мастилонасоса;

  • урівноваження моментів і сил інерції в компресорі;

  • методи зниження шуму і вібрації компресора;

  • переваги і недоліки даного компресора у порівнянні з об’ємними холодильними компресорами інших типів;

7

  • заправка мастила в картер, його поповнення і зливання, контроль його рівня;

  • призначення і конструкція маховика;

  • стопоріння різьбових з’єднань від відкручення;

  • прокладкові матеріали;

  • основні посадочні розміри.


^ 3 ОБ’ЄМ І СТРОКИ ВИКОНАННЯ ОКРЕМИХ

РОЗДІЛІВ ПРОЕКТУ


Завдання на курсовий проект видається у сьомому семестрі. Контрольні строки завершення окремих розділів у восьмому семестрі наведені в табл. 3.1.


Таблиця 3.1

Номер розділу

Зміст розділу

Обсяг,

%

Строк завершення

(номер тижня)

1

Тепловий і газодинамічний розрахунок компресора і його компонувальне креслення

15

4

2

Складальне креслення

40

7

3

Динамічні розрахунки і їх результати

15

6

4

Робочі креслення вузлів і деталей

15

9

5

Перевірний розрахунок, міцнісні розрахунки, оформлення пояснювальної записки

10

11

6

Захист проекту

-

12


У ході курсового проектування розділи виконують паралельно, у таблиці зазначені строки їх завершення.


8

^ 4 МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ


Під час виконання термодинамічного розрахунку компресора спочатку необхідно визначити параметри холодильного агента на вході і виході компресора. Тиск пари на нагнітанні компресора дорівнює тиску пари рк у конденсаторі холодильної машини, яка відповідає температурі конденсації пари tк, залежної від температури охолоджувальної води в конденсаторі, і може бути знайдено за і-р діаграмою заданого холодильного агента. Для конденсатора з водяним охолодженням температура конденсації дорівнює

tк = tв2 + 5о,

де tв2 = tв1 + tв – температура води на виході із конденсатора;

tв = (3-5)оС – нагрівання охолоджувальної води в конденсаторі.

Тиск пари на всмоктуванні в компресор дорівнює тиску у випарнику холодильної машини ро, який відповідає температурі кипіння tо холодильного агента у випарнику і може бути знайдено за і-р діаграмою заданого холодильного агента. Для системи охолодження з проміжним рідким холодоносієм (розсолом) температура кипіння дорівнює

,

де tх1 і tх2 – температури розсолу на вході і виході випарника, оС.

Якщо охолоджуюче камерне устаткування складається із батарей і повітроохолоджувачів, можна брати tх2 - tх1 = 2 оС.

Рекомендована кількість ступенів стиснення холодильного компресора залежно від температур tо і tк наведено в [2], табл. 2, с.4.

Для одноступінчастого стиснення кінцеві значення на фреоні R134а становлять tо = -40 оС і tк = 40 оС, на R717 вони становлять tо = -30 оС і tк = 50 оС.

9

Температура холодильного агента на всмоктуванні в компресор tвс, оС, дорівнює tвс = tо + tвс,

де tвс – перегрівання холодильного агента на шляху від виходу із випарника до входу в компресор.

Для аміачних холодильних машин це перегрівання визначається теплоприпливами до всмоктувального трубопроводу з навколишнього середовища і становить
tвс = (5-15)оС. Для фреонових холодильних машин, окрім цього, пара із випарника нагрівається від рідкого холодильного агента після конденсатора в регенеративному теплообміннику перед дроселюванням і потім в обмотках вбудованого електродвигуна, тому для них перегрівання становить tвс = (30-35)оС [3, 5].

Режим роботи холодильної машини, до складу якої входить холодильний компресор, визначається температурами пари (кипіння tо, конденсації tк, всмоктування в компресор tвс) і рідкого холодильного агента перед його дроселюванням tП.

Для аміачних холодильних машин температура переохолодження може визначатися за формулою

tП = tк - 5 оС.

Для фреонових холодильних машин вона може визначатися із рівняння теплового балансу регенеративного теплообмінника за питомою ентальпією , кДж/кг, рідкого холодильного агента на виході з нього

,

де і3 – питома ентальпія рідкого холодильного агента на виході із конденсатора, яка відповідає температурі конденсації tк;

- питома ентальпія сухої насиченої пари холодильного агента на виході із випарника, яка відповідає температурі кипіння tо;

і1 – питома ентальпія перегрітої пари на вході в компресор, яка відповідає тиску tо і температурі tвс.

Потім будується цикл холодильної машини в і-р діаграмі для робочого режиму.


10

Масова витрата холодильного агента Мраб, кг/с, при робочому режимі дорівнює

,

де - питома масова холодопродуктивність при робочому режимі, кДж/кг.

Питома об’ємна холодопродуктивність при робочому режимі , кДж/м3, дорівнює

,

де - питомий об’єм пари холодильного агента на вході в компресор при робочому режимі, м3/кг.

Об’ємна продуктивність компресора Vд роб, м3/с, при робочому режимі дорівнює .

Теоретична продуктивність компресора , м3/с, дорівнює

,

де роб – коефіцієнт подачі компресора при робочому режимі.

Холодопродуктивність компресора при робочому і стандартному режимах буде різною. Середньотемпературний стандартний режим характеризується температурами, поданими в [2]:

для R717 tо = -15 оС; tк = 30 оС; tвс = -10 оС; tП = 25 оС;

для R134а tо = -15 оС; tк = 40 оС; tвс = -20 оС; tП = 35 оС.

Холодопродуктивність при робочому режимі можна перерахувати у холодопродуктивність , кВт, при стандартному режимі (оскільки теоретична продуктивність холодильного компресора не залежить від режиму його роботи) за формулою [2, 5]:

11

,

де і - коефіцієнти подачі компресора при робочому і стандартному режимах;

і - питомі об’ємні холодопродуктивності при робочому і стандартному режимах, кДж/м3.

Відносні втрати тиску (депресію) на всмоктуванні в компресор вс можна брати такими: для R717 вс = 0,04; для R134а вс = 0,06. Відносні втрати тиску (депресію) на нагнітанні компресора для R717 і R134а беруть такими н = 2вс. Показник еквівалентної політропи стиснення дорівнює nc = (0,92-0,97) К, а показник політропи зворотного розширення – nр = (0,94-0,98)nc. Середній тиск всмоктування і нагнітання компресора (з урахуванням депресій) використовується для побудови його схематизованих індикаторних діаграм на робочому і стандартному режимах з політропними процесами стиснення і зворотного розширення.

Коефіцієнт подачі компресора для кожного режиму його роботи дорівнює [3]

,

де - об’ємний коефіцієнт подачі;

- коефіцієнт дроселювання;

- коефіцієнт підігрівання;

- коефіцієнт ущільнення, який дорівнює пл = 0,95-0,99 для відношення тисків відповідно.

Відносний мертвий об’єм дорівнює с = 4-5% для компресора простої дії і с = 8-10% для компресора подвійної дії [6].

12

Побудувавши цикл холодильної машини в і-р діаграмі у стандартному середньотемпературному режимі для заданого холодильного агента, можна знайти величини qо ст, q ст, 1ст, к, ст, Qo ст, Мст, Vд ст за поданими раніше виразами. Правильність виконання розрахунків перевіряється однаковою величиною теоретичної продуктивності компресора на робочому і стандартному режимах його роботи.

При визначенні основних розмірів поршневого холодильного компресора необхідно, щоб величина середньої швидкості поршня Сm = 2S∙n і відносного ходу поршня знаходилися у рекомендованих межах: Сm = 2,5-5 м/с;  = 0,5-0,8 [3, 4].

Розрахована величина діаметра циліндра компресора округляється до найближчого більшого значення за ГОСТ 9515 [4], після чого уточнюється дійсна об’ємна продуктивність компресора.

Індикаторна потужність компресора, Вт, для кожного режиму роботи визначається за формулою

,

де - потужність адіабатного стиснення;

- індикаторний ККД.

Потужність адіабатного стиснення холодильного агента, Вт, для кожного режиму роботи компресора дорівнює

.

Індикаторний ККД компресора дорівнює

.

Його можна визначити за емпіричною формулою І.І. Левіна

,

13

де в = 0,0015 для аміачних компресорів і в = 0,0025 для фреонових компресорів [3].

Потужність тертя поршневого холодильного компресора, кВт, дорівнює

,

де - середній тиск тертя (для R717 = 50-70 кПа, для R134а = 30-50 кПа).

Ефективна потужність компресора, кВт, дорівнює

.

Подальший розрахунок проводиться для режиму роботи з більшою величиною ефективної потужності.

Механічний ККД компресора дорівнює

.

Ефективний ККД компресора дорівнює

.

Потужність приводного електродвигуна, кВт, дорівнює

.

Одержана розрахункова величина округляється до найближчого більшого значення і за ним підбирається приводний електродвигун з прийнятою частотою обертання (для R717 – у вибухобезпечному виконанні).

При виконанні газодинамічного розрахунку клапанів компресора зі стандартними клапанами (кільцевими, прямоструминними, тарілчастими) необхідно спочатку знайти умовну швидкість у них робочого тіла, задаючись відносними втратами потужності для відношення тисків [7], табл. 2.1, с.8. Після визначення числа Маха у всмоктувальному клапані Мвс залежно від і [7] воно перераховується у

14

число Маха з урахуванням показника адіабати холодильного агента за формулою [4]:

.

Одержана величина не повинна перебільшувати допустимого значення .

Місцева швидкість звуку, м/с, на всмоктуванні в компресор дорівнює

,

де - газова стала робочого тіла: для R717 R= 488 Дж/(кг∙К); для R134а R= 81,5 Дж/(кг∙К);

К – показник адіабати робочого тіла: для R717 К = 1,3; для R134а К = 1,14.

Умовна швидкість холодильного агента, м/с, у всмоктувальному клапані дорівнює [4, 7]:

.

Одержані значення Свс не повинні перевищувати величин швидкості, наведених у табл. 3.1 [3].


Таблиця 3.1

Прохідний переріз

Швидкість холодильного агента, м/с

R717

R134а

Всмоктувальний патрубок (вентиль)

20-25

15-20

Нагнітальний патрубок (вентиль)

25-30

20-25

Канали у вбудованому електродвигуні

-

25-30

Вікна в циліндрах

15-20

10-15

Всмоктувальний клапан:

сідло і розетка

щілина


25-30

40-60


20-25

30-40

Нагнітальний клапан:

сідло і розетка

щілина


30-35

40-60


25-30

30-40


15

Необхідна сумарна еквівалентна площа перехідного перерізу всмоктувального клапана, м2, дорівнює

,

де - площа поршня.

Місцева швидкість звуку при нагнітанні компресора, м/с, дорівнює

.

Умовна швидкість холодильного агента, м/с, у нагнітальному клапані дорівнює

.

Необхідна сумарна еквівалентна площа, м2, прохідного перерізу нагнітального клапана дорівнює

.

За знайденими значеннями еквівалентної площі ^ Ф із [4] підбирається стандартний клапан (або декілька), який має певний «мертвий» об’єм Vс кл, допустимий перепад тисків, габаритні розміри і умовні позначення.

При визначенні розмірів нестандартизованого смугового самопружного клапана максимальна висота підйому пластин hmax береться залежно від частоти обертання колінчастого вала [7], табл. 3.1, с.9.

Площа перехідного перерізу, м2, у щілині клапана дорівнює

,

де - довжина щілини, м, яку беруть конструктивно залежно від діаметра циліндра Д.

При кількості m однакових за довжиною пластин сумарна площа прохідного перерізу, м2, у щілинах клапана дорівнює

.


16

Площа прохідного перерізу, м2, у сідлі смугового клапана дорівнює

,

де а – ширина каналів, м, у сідлі клапана, яку беруть відповідно до технології їх виготовлення.

Ширина е ущільнювальної кромки клапана з шириною пластин в = а + 2е дорівнює е = 0,5 (в-а) = 0,75-2,5 мм.

Еквівалентна площа прохідного перерізу клапана, м2, дорівнює

,

де - коефіцієнт витрати у щілині клапана [7].

Швидкість холодильного агента у клапані, м/с, визначають за формулою

.

Вона не повинна перевищувати значення швидкостей, зазначених у табл. 3.2.

Перевіряють число Маха у клапанах (всмоктувальному і нагнітальному) за формулою

,

де Т – абсолютна температура пари у клапані, К.

Одержані величини Мвс і Мн не повинні перевищувати допустимого значення [М] = 0,25. Швидкості пари у всмоктувальному і нагнітальному патрубках не повинні перевищувати значень швидкостей, наведених у табл. 3.1.

При виконанні перевірного розрахунку компресора після вибору стандартизованих клапанів чи визначення розмірів спроектованих клапанів з урахуванням їх реального «мертвого» об’єму Vс. кл і «мертвого» об’єму у лінійному «мертвому» просторі над поршнем з урахуванням збігання поршневих коліс Vсл..

17

Знаходять дійсний «мертвий» об’єм компресора
Vс = Vс кл + Vсл і уточнюють його відносну величину , а потім уточнюють значення об’ємного коефіцієнта подачі , коефіцієнта дроселювання і коефіцієнта подачі . Величина розходжень між уточненим і знайденим при термодинамічному розрахунку значеннями коефіцієнта подачі не повинна перевищувати 5-10%. Інакше це означає , що величина с, взята під час виконання термодинамічного розрахунку, була вибрана неправильно. Після цього остаточно уточнюється величина об’ємної продуктивності компресора , м3/с.

Під час виконання динамічного розрахунку компресора маси його частин, що поступово рухаються mПС і обертаються mвр, визначають після компоновального прорисування компресора, колінчастий вал якого виготовлений із сталі 40Х. Діаметр корінної шийки визначається за дотичною напругою , де
К = 2-3 – коефіцієнт запасу міцності вала; = 200 МПа – допустимі дотичні напруги.

Обертальний момент, Н∙м, на корінній шийці дорівнює

,

де ^ Ne – ефективна потужність компресора, кВт;

n – частота обертання колінчастого вала, об/хв.

Діаметр корінної шийки вала, м, дорівнює

.

Діаметр шатунної шийки вала, м, береться таким, що дорівнює . Осьові розміри шатунної шийки залежать від кількості розміщених на ній шатунів, а розміри щік беруть конструктивно залежно від розмірів шийок.

18

Формули для визначення mПС і mвр наведені в [9]. Величина mПС ал для компресора з трунковим поршнем із алюмінієвого сплаву може бути знайдена також із [9], рис. 31, с. 46, а для поршня із чугунка mПС ч одержана шляхом перерахунку за формулою

.

Програма динамічного розрахунку поршневого компресора простої дії, яка може розраховувати силу тертя частин, що поступово рухаються RTP ПС, сумарну поршневу силу Р, силу шатуна Ршат, газові сили з боку кришки циліндра Рг1 і з боку картера Рг2, силу інерції І, нормальну силу N, радіальну силу Z і тангенціальну силу Т, які діють в одному ряді, залежно від переміщення поршня х і кута повороту колінчастого вала наведена в [8]. Вихідними даними для розрахунку є величини ходу поршня S, його діаметр D, частоти обертання колінчастого вала n, уточненого відносного «мертвого» об’єму , маси mПС, індикаторної потужності Nі, відношення (де ^ L – довжина шатуна), механічного ККД мех, середнього тиску всмоктування р1 = ро(1-вс) і нагнітання р2 = рк (1+ н). Усі ці величини були одержані в результаті попередніх розрахунків компресора, що проектується.

Потім тангенціальна сила Т1, що одержана для одного ряду, складається алгебрично з тангенціальною силою Т2 другого ряду зі зміщенням на кути розвалу осей циліндрів рядів і шийок колінчастого вала, які залежать від вибраної кінематичної схеми компресора. Відлік кутів повороту колінвала виконується від осі циліндра першого ряду. Радіальні сили Z окремих рядів можна складати алгебрично з аналогічним зміщенням тільки для одноколінчастого компресора, де шатуни розміщені на одній шатунній шийці і ці сили окремих рядів не створюють згинального моменту на колінчастому валу.


19

Нормальну силу N і силу шатуна Ршат будують залежно від кута повороту колінчастого вала для одного ряду компресора. Діаграма тиску на шийку колінчастого вала з боку шатуна визначає кутове положення радіального свердління для подачі масла із каналу всередині шатунної шийки колінвала до вкладиша шатунного підшипника ковзання. Найменше значення сили шатуна визначає вихід каналу подачі масла в шатунний підшипник на шатунній шийці колінчастого вала.

Сумарні величини тангенціальних і радіальних сил Т і Z визначають реакції у корінних підшипниках колінчастого вала і використовуються для його міцнісного перевірного розрахунку і розрахунку підшипників.

Після складання тангенціальних сил для усіх рядів компресора визначають середнє значення тангенціальної сили Тсер. За ним перевіряють ефективну потужність компресора Ne, кВт, з урахуванням потужності тертя обертальних частин
NТр об за формулою [9]:

.

Одержане значення Ne повинно відповідати цій величині, що була знайдена при виконанні термодинамічного розрахунку.

Максимальний запас кінетичної енергії маховика визначається максимальною площею f, мм2, між графічною залежністю і горизонталлю Тср у координатах Т і . Знаючи масштаби тангенціальної сили і масштаб довжини кола, описаний кривошипом за повний оберт колінвала , можна знайти масштаб енергії за формулою

.


20

Запас кінетичної енергії маховика А, Дж, дорівнює

.

Ступінь нерівномірності обертання колінчастого вала при приводі компресора через пружну муфту дорівнює , а для вбудованого електродвигуна . Допустима колова швидкість [], м/с, на ободі маховика залежить від його матеріалу і технології виготовлення і дорівнює:

для чавунного литого маховика [] = 30-39;

для стального суцільнолитого маховика [] = 60-70;

для стального маховика із прокату [] = 90-100.

Розрахунковий діаметр наведених центрів ваги обода маховика, м, дорівнює ,

де n – частота обертання колінчастого вала, С-1.

Для обода прямокутного перерізу він також дорівнює

,

де Дн і ДВн – зовнішній і внутрішній діаметри обода.

Маховий момент маховика, кг∙м2, дорівнює

.

Масу обода маховика Моб, кг, можна визначити, розділивши маховий момент на . Ширину обода маховика В, м, можна знайти за формулою

,

де - густина матеріалу маховика, кг/м3.

Для фреонового компресора роль маховика виконує ротор вбудованого електродвигуна, для якого відомі густина матеріалу обмотки ротора р і розміри Двн, Дн, і В.

21

Наведений діаметр ротора Дпр, м, дорівнює

.


Момент інерції ротора Ір, кг∙м2, дорівнює

,

де р – густина матеріалу обмотки ротора, кг/м3;

Кр = 0,75-0,8 – коефіцієнт зменшення густини обмотки ротора з ізольованих витків.

Розрахунковий момент інерції маховика Ірозр, кг∙м2, дорівнює

,

де - ступінь нерівномірності обертання.

Потім перевіряється умова ІрІрозр.

Сили інерції обертальних частин і моменти від них можна повністю урівноважити противагами у двоколінному дворядному компресорі. Маса противаги тпр. об, кг, для урівноваження моменту від сил інерції обертальних частин дорівнює [10]:

,

де l – відстань між серединами шатунних шийок, м;

lпр – відстань між щоками колінчастого вала, м;

rпр – радіус центра мас противаги, м.

Для одноколінчастого дворядного компресора маса тпр. об, кг, противаги для урівноваження сил інерції обертальних частин дорівнює [10]:

.


22

У двоколінчастому дворядному компресорі маса противаги тпр. пс, кг, для часткового урівноваження моменту від сил інерції частин першого порядку, що поступово рухаються, дорівнює [10]:


.

Сумарна маса противаги тпр, кг, для урівноваження моментів від сил інерції у двоколінчастому дворядному компресорі дорівнює


.

В одноколінчастому ^ V– подібному дворядному компресорі маса противаги тпр. пс, кг, для урівноваження сил інерції частин першого ряду, що поступово рухаються, дорівнює [10]:

.

Сумарна маса противаги тпр, кг, для урівноваження сил інерції у V– подібному дворядному компресорі дорівнює

.

При визначенні розмірів противаги студенту необхідно задати його форму самостійно. Приклад розрахунку противаги наведено в [11].

Розрахунок системи змащування і потужності привода виконується за другим розрахунковим режимом, міцнісні розрахунки деталей механізму руху компресора – за першим розрахунковим режимом, а міцнісні розрахунки корпусних деталей (блок-картерів, кришок картерів і циліндрів), що працюють під тиском – за третім розрахунковим режимом. Параметри розрахункових режимів для холодоагентів R717 і R134а наведені в табл. 3.2.

23

Таблиця 3.2

Розрахунко-вий

режим

Параметри

Стандартна холодопродуктивність, кВт

вище 36

до 36

Перший

Гранична температура конденсації tк, оC


50


55

Тиск конденсації рк, МПа

1,96

2,2

Максимальна різниця тисків рк - ро, МПа

1,67

2,06

Другий

Середній індикаторний тиск рі сер, МПа

0,81

0,83

Температура кипіння tо, оC

0(R134а)

10(R717)

10

Третій

Пробний тиск, МПа:

для литих і зварних деталей

для водяної сорочки

3,43

0,98

Приклади виконання перевірного розрахунку колінчастого вала і корінних підшипників, міцнісного розрахунку днища поршня, поршневого (крейцкопфного) пальця, гільзи циліндра, ущільнювального кільця, шатунного болта на основі результатів динамічного розрахунку компресора наведені в [11].

Рекомендовані посадки основних деталей компресорів і передач наведені в табл. 3.3.


Таблиця 3.3

Приклад з’єднання

Рекомендовані посадки

Зубчасті і черв’ячні колеса на вали при важких ударних навантаженнях



Зубчасті і черв’ячні колеса і зубчасті муфти на валу; вінці черв’ячних коліс на центр



Зубчасті колеса при частому демонтажі; шестерні на валах електродвигунів; муфти, мазеутримувальні кільця




24

Продовження таблиці 3.3

Стакани під підшипники кочення в корпус; розпірні втулки



Муфти при важких ударних навантаженнях



Шківи, зірочки, маховики



Розпірні кільця, сальники



Кришки підшипників



Зовнішні кільця підшипників кочення у корпусі



або відхилення отвору Н7




Внутрішні кільця підшипників кочення на валу



або відхилення вала к6




Внутрішні кільця підшипників кочення більше 100 мм при важких ударних навантаженнях



або відхилення вала m6, n6




Шийка вала під манжетне чи фетрове ущільнення

відхилення отвору h8

Дистанційні втулки на валах




Рекомендовані межі зміни зазорів і посадки в сполученнях об’ємних компресорів наведені в таблиці 3.4.


Таблиця 3.4

З’єднання

Межі зміни зазору

Посадка

Циліндр-картер






Крейцкопф-напрямна






Поршень-поршневе кільце






25

Продовження таблиці 3.4

Палець-поршень або крейцкопф






Шатун-шатунний болт






Втулка-верхня головка шатуна






Втулка-нижня головка шатуна






Дисковий поршень-шток






Клапан-кришка чи стінка циліндра






Клапан-ліхтар






Гільза-циліндр






Колесо багатопластинчастої чи рідиннокільцевої машини - вал






Пластина багатоступеневої машини – паз ротора

0,2    0,4

Підбирається залежно від діаметра ротора і його частоти обертання, від матеріалу пластини

Циліндр-поршень

Поршень чавунний

=л=(0,8-1,2)Д/1000

Підбирається за величиною і Д

Поршень

алюмінієвий

=2л

Палець – верхня головка шатуна



Підбирається за і d в системі вала за 7-м квалітетом

Нижня головка шатуна – шийка вала (в осьовому напрямі)

0,05    0,2



Нижня головка шатуна – шийка вала (у радіальному напрямі)



Підбирається за і d за 6-м квалітетом

26

^ СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ


  1. Шабаль К.Г. Методические указания по оформлению текстовых документов курсовых и дипломных проектов для студентов всех форм обучения/ Шабаль К.Г., Майборода В.И.– Харьков: ХПИ, 1987.-39 с.

  2. Арсеньев В.М. Методические указания к курсовому проектированию объемных компрессоров «Термодинамический расчет поршневого холодильного компрессора»/ В.М. Арсеньев. - Харьков: ХПИ, 1984.- 10 с.

  3. Холодильные машины/ Н.Н. Кошкин и др.; под ред.
    И.А. Сакуна.- Л.: Машиностроение, 1985.- 542 с.

  4. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Руководство по курсовому проектированию/ П.И. Пластинин,
    В.А. Никаноров. – М.: Изд. МВТУ, 1972.- Ч.1. 62 с.

  5. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин/ Е.М. Бамбушек и др.; под ред. И.А. Сакуна.- Л.: Машиностроение, 1987.-424 с.

  6. Френкель М.И. Поршневые компрессоры/ М.И. Френкель. –Л.: Машиностроение, 1969.- 744 с.

  7. Вертепов Ю.М. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «Расчет и выбор самодействующих клапанов объемных холодильных компрессоров»/ Ю.М. Вертепов. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2004.- 14 с.

  8. Григоров В.П. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «Расчет сил в поршневом компрессоре простого действия»/ В.П. Григоров.- Сумы: СФТИ, 1993.- 20 с.

  9. Пластинин П.И. Учебное пособие по курсовому проектирования «Динамический расчет поршневого компрессора»/ П.И. Пластинин и др. – М.: МВТУ, 1980.- 48 с.

  10. Пластинин П.И. Уравновешивание поршневых компрессоров/ П.И. Пластинин, И.В. и др.- М.: МВТУ, 1981.- 49 с.

  11. Учебное пособие по курсовому проектированию «Примеры расчетов поршневого компрессора»/ П.И. Пластинин и др. – М.: МВТУ, 1984.- 46 с.

27

Схожі:

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconПустовойтова О. М. Сіроменко А. М. методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни “Конструкції будівель та споруд” (для студентів 3 курсу денної форми...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconХарківська національна академія міського господарства г. В. Висоцька методичні вказівки для виконання курсового проекту з дисципліни
Методичні вказівки для виконання курсового проекту з дисципліни „Менеджмент організацій” для студентів 5 курсу денної форми навчання...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconМетодичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «технологія будівельного виробництва»
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Технологія будівельного виробництва» (для студентів 3 курсу за напрямом...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2508 методичні вказівки до практичних занять з дисциплін “Холодильні машини” І "Об'ємні компресори"
Холодильні машини” І "Об'ємні компресори" для студентів денної форми навчання з напряму підготовки 050604 «Енергомашинобудування»,...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconДо виконання курсового проекту з дисципліни «організація туризму»
Методичні рекомендації до виконання курсового проекту з дисципліни „Організація туризму” (для студентів І курсу напряму підготовки...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до виконання домашнього завдання “Розрахунок основних параметрів пароежекторної холодильної машини” з курсу “Холодильні машини”
Методичні вказівки до виконання домашнього завдання “Розрахунок основних параметрів пароежекторної холодильної машини” з курсу “Холодильні...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconХарківська національна академія міського господарства методичні вказівки до курсового проекту з курсу "Прикладна механіка"
Методичні вказівки до курсового проекту з курсу "Прикладна механіка" (для слухачів другої вищої освіти напряму підготовки 050702...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconЛ. Д. Гуракова методичні вказівки для виконання курсового проекту
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни "Джерела світла " (для студентів 4 курсу денної та заочної форм навчання...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки icon6. 090508 "Компресори, пневмоагрегати та вакуумна техніка", 090520 "Холодильні машини І установки" денної форми навчання
Методичні вказівки до виконання випускної кваліфікаційної роботи бакалаврів професійного напряму підготовки 050604 «Енергомашинобудування»...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу \"Холодильні машини\" для студентів напряму підготовки iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Холодильні технології”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Холодильні технології” для студентів денної форми навчання напряму підготовки...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи