Кинематическое и кинетостатическое исследование рычажных механизмов компрессоров

После определения сил и приложения их к звеньям составляем условие равновесия в векторной диаграмме

(6)

Уравнении (6) содержит 3 неизвестных величины, направления которых заданы. Для решения уравнения (6) необходимо определить величину одного из неизвестных.

Исходя из существующей схемы действии сил на группу 2-3 удоб

но определить реакцию R12t из уравнения моментов сил, действующих на звено 2 относительно точки "В". Для составления уравнения моментов необходимо обозначить на чертеже 5 плечи сил в мм, а для перевода их в действительные размеры механизма умножить на масштабный коэффициент Kl. Знак момента сил выбирается произвольно. Примем в нашем случае положительное направление моментов против часовой стрелки.

R12t·lAB -Pu2hu2Kl-Mu2+G2h2Kl=0 , (7)

Из уравнения (7) находим :

R12t=( Pu2hu2Kl+Mu2-G2h2Kl)/ lAB [Н]

После определения R12t решаем уравнение (6) графически. Для этого выбираем масштабный коэффициент построения плана сил KP [Н/мм], который показывает, сколько единиц силы содержится в одном миллиметре отрезка, изображающего вектор этой силы на чертеже. Величина масштабного коэффициента КР выбирается произвольно исходя из возможности размещения плана сил на имеющейся площади чертежа.

Разделив численные значения сил на выбранный масштабный коэффициент КР найдем величину отрезков-векторов, изображающих эти силы на чертеже.

Далее строим план сил, откладывая последовательно отрезки- векторы сил на чертеже (рис.6), параллельно действующим силам. Для удобства определения реакции в точке "В" необходимо группировать силы, действующие на одно звено.

После построения плана сил определяем неизвестные силы:

R12n=КР·fn [Н]

R12=КР·еn [H]

R63=КР·n Rf[H]

Для определения реакции в точке "В" замыкаем вектор "cn" силы, действующие на звено 3. при этом так же замыкаются силы, действующие на звено 2, но направление вектора "cn" изменяется на противоположное.

Далее определяются силы, действующие на кривошип 1 (коленчатый вал). Направление реакций в кинематической паре "0" R12tиR12n выбираем произвольно, реакция R21 равна R12, но направлена в противоположную сторону (рис.7)

Уравнение равновесия сил действующих на звено 1 решается графически без дополнительных расчетов (рис.8). Масштабный коэффициент построения плана сил выбирается произвольно, в частности, он может быть равен масштабному коэффициенту плана сил для группы 2-3.

(8)

Величина реакции RG1=КР·Pfв [Н]

Для соблюдения равновесия звена 1 к нему необходимо приложить момент МУР, который по сути уравновешивающий все силы и моменты, действующие на группу 2-3.

МУР=-R12·h21·Kl [Нм]

Аналогичным образом строятся планы сил для второй группы, состоящей из звеньев 4-5. В результате на звено 1 будет действовать еще одна сила R41, а уравновешивающий момент должен уравнвешивать результирующий момент от сил R21 и R41.

После построения плана сил и определения уравнивающего момента можно определить мощность двигателя N необходимого для приведения механизма в движение по формуле:

Мдв=9550·(N (кВт))/n1 (9)

Где Мдв- момент двигателя, равный эквивалентному уравнивающему моменту за весь цикл;

n- число оборотов кривошипа.

Из формулы (9) следует

N=(Mдв· n1)/9550 [кВт]

Определение сил полезного сопротивления при расчете механизма

компрессора

Силы полезного сопротивления, действующие на механизм компрессора определяются с помощью индикаторной диаграммы, характеризующей изменения давления воздуха в цилиндре за цикл, соответствующий повороту кривошипа на 360°.

Изменения давления в цилиндре характеризуются следующими данными (таблица).

Таблица 1.

Здесь: SBmax – максимальный ход поршня; для центрального кривошипно-ползунного механизма SBmax =2r1

где r1 - радиус кривошипа.

SB - перемещение поршня от крайнего положения в соответствии с происходящим в цилиндре процессом(всасывание или сжатие).

Pi - давление в цилиндре компрессора в рассматриваемый период, мПа.

Pimax -максимальное давление воздуха в компрессоре (эта величина задается).

Для построения индикаторной диаграммы в системе координат ХОУ (рис. 8) по оси "Х” откладываем перемещение поршня SBmax , которое делим на десять равных частей. По оси "У” в произвольном масштабе откладываем величину давления в цилиндре в мПа.

В соответствии с таблицей при SB/ SBmax=0, величина давления в цилиндре компрессора равна его максимальному значению; при SB/ SBmax=0,1 давление в цилиндре равно 0,3 Pi max, а при SB/ SBmax=0,2 давление Pi=0. Отложив на графике полученные значения Pi получим кривую 1, характеризующую изменение давления оставшегося в цилиндре воздуха при движении поршня в режиме всасывания. Следует отметить, что давление оставшегося воздуха будет создавать движущую силу действующую в направлении движения поршня.

При дальнейшем движении поршня в цилиндре будет создаваться разряжение и произойдет всасывание воздуха (прямая 2).

На схеме механизма (см. рис.1) режим всасывания соответствует движению поршня 3 от точки "В" к точке “O” ,поршня 5 – от точки С к точке “O”.

 Скачать реферат