4. Определение требуемого числа ступеней

с. 21 п. 2.2 [1]

Т_нг.max = 453К – максимальная температура нагнетания для транспортных машин с воздушным охлаждением

Т_вс.1 = 293К – температура всасывания газа в первую ступень

Т_вс.2 = 313К – температура всасывания газа во вторую ступень (на 20 К больше, чем температура всасывания в первую ступень)

T_нг.1 = Т_нг.2 – температуры нагнетания на первой и второй ступенях должны быть одинаковыми, из чего следует, что:

Т_нг.1= ,

Т_нг.2= ,

р_нг1 принимается равным 0,372 МПа. Тогда:

Т_нг1= = 426,46 К

Т_нг2= = 426,65 К

Расхождение Т_нг1 и Т_нг2 составляет 0,04% , поэтому давление нагнетания на первой ступени окончательно принимается равным

р_нг1 = 0,372 МПа

П₁ = = = 3,72

П₂ = = = 2,957

5. Выбор компрессора

с. 25 рис. 2.2. “д” [1]

Рис. 1. Двухступенчатый трёхрядный компрессор, Ш-образная база.

6. Определение номинального усилия базы

с. 24 п. 2.2 [1]

1) N_р – максимальная мощность ряда

N_р = = = 13321 Вт = 13,321 кВт

= = 2,589 кВт

По с. 15 рис. 1.7 [1]:

= 2,25 => П_б = 3,426 кН.

2) Из уравнения 1.1 [1]:

П_б= = = 9,198 кН

Параметры базы с. 18 табл. 1.2 [1]:

П_б = 10 кН;

z_p = 3;

S_п = 75 мм;

n = 25 = 1500 об/мин;

N_p = 15-20 кВт;

d_шт = 20 мм;

7. Определение плотности газа по ступеням

с. 34 п. 2.3 [1]

ρ_всi = ,

ρ_вс1 = = 1,189 кг/м³

ρ_вс2 = = 4,14 кг/м³

8. Определение массовой производительности компрессора за цикл

с. 34 п. 2.4 [1]

m’ = ρ_вс1V_вс = const – по всем ступеням, если не учитывать утечки газа;

V_вс = 0,1 м³/с

m’ = 1,189·0,1 = 0,1189 кг/с = 428,04 кг/ч

m_k = = = 0,00475 кг/об, где

m_k – массовый расход за один оборот коленчатого вала,

n – частота вращения вала компрессора (задается равной частоте вращения вала принятой базы)

9. Конструктивный расчет компрессора

9.1. Определение предварительных значений относительных мертвых пространств по ступеням

с. 34 п. 2.4.1 [1]

α_i=α₁ + (0,02 0,04)(i-1),

α₁ – относительное мертвое пространство 1 ступени сжатия;

α₂ – относительное мертвое пространство 2 ступени сжатия;

Допустимое значение α₁ находится в диапазоне 0,06 0,15 , в данном расчете принимается α₁= 0,07;

α₂ = 0,07+0,03 = 0,1

9.2. Расчет объемного коэффициента

с. 35 п. 2.5.2 [1]

λ_0i = 1- α_i( - 1),

n_p – показатель условной политропы конечных параметров при расширении газа из мертвого пространства ступени

n_p = 0,975n_сж, n_сж=0,975 к

к = 1,4

n_сж = 0,975 1,4 = 1,365;

n_p = 0,975 1,365 = 1,331;

λ₀₁ = 1- 0,07( -1) = 0,882;

λ₀₂ = 1- 0,1( -1) = 0,874;

9.3. Расчет коэффициента подогрева

с. 35 п. 2.5.3 [1]

λ_Тi =(1 - δ_T)-C(П_i-1)

Относительные тепловые потери принимаются равными δ_T = 0,01; коэффициент, учитывающий способ охлаждения С = 0,02 , т.к. способ охлаждения - воздушный

λ_Т1 = (1-0,01)-0,02(3,72-1) = 0,9356,

λ_Т2 = (1-0,01)-0,02(2,957-1) = 0,9508;

9.4. Выбор коэффициента давления

с. 36 п. 2.5.5 [1]

Принимается равным для первой ступени λ_р1 = 0,98 и λ_р2 = 0,99 для второй ступени.

9.5. Оценка статической негерметичности элементов ступени

с. 36 п. 2.5.5 [1]

ν_пр=ν_кл+ν_П – коэффициент протечек, складывающийся из суммарных относительных протечек через закрытые клапаны ступеней (для данного расчета принимаются равными ν_кл = 0,02), и относительных протечек через уплотнения поршня (ν_П = 0,01)

Тогда: ν_пр = 0,02+0,01 = 0,03

9.6. Оценка динамической негерметичности ступеней

с. 39 п. 2.5.6 [1]

Суммарный коэффициент перетечек лежит в диапазоне 0,01 0,025. Для данного расчета принимается равным ν_пер = 0,015.

9.7. Задание коэффициента влажности

с. 40 п. 2.5.8 [1]

ν_вл1 = 0,01 – на 1-й ступени

ν_вл2 = 0 – на последующих ступенях

9.8. Определение коэффициента подачи ступеней

с. 40 п. 2.5.9 [1]

λ_i = [ λ_р λ_T (λ_o- ν_пер)]_i-ν_прi-ν_влi- Принимаем =0,

λ₁ = [ 0,98· 0,9356(0,882-0,015)]-0,03-0,01 = 0,755

λ₂ = [ 0,99· 0,9508(0,874-0,015)]-0,03 = 0,779

9.9. Определение рабочих объемов цилиндров

с. 41 п. 2.5.11 [1]

V_hi = ;

V_h1 = = 0,002649 м³,

V_h2 = = 0,001475 м³

9.10. Определение активной площади поршней

с. 41 п. 2.5.12 [1]

F_ni = ,

F_n1 = = 0,0353 м²,

F_n2 = = 0,0197 м².

9.11. Расчет диаметров ступеней с учетом конструкционных особенностей

с. 42 п.2.5.13 [1]

= = = 0,151 м,

= = = 0,113 м

Диаметры цилиндров уточняются согласно основным размерам стандартных поршневых колец (с. 43 табл. 2.4 [1])

Тогда:

= 0,155 м

= 0,115 м

Уточнение активных площадей поршней F:

м²

м²

Уточнение рабочих объемов цилиндров V_h:

V_hiу =

V_h1у = = 0,075 = 0,00281 м³;

V_h2у = = 0,075 = 0,00153 м³

9.12. Расчет поршневых сил

с. 44 п. 2.5.14 [1]

P_газ = K_nП_б = 1,25 0000 = 12,5 кН

1-я ступень, 1-й ряд:

ВМТ: -p_нг1 ( +p_вс p_атм =

= -0,372 ( +0,1 0,1 =

= -5129 кН 12,5 кН

НМТ: -p_вс ( +p_нг1 p_атм =

= -0,1 ( +0,372 0,1 =

= 5044 кН 12,5 кН

Значения верхней и нижней мертвых точек 3-его ряда будут одинаковы значениям ВМТ и НМТ 1-го ряда.

1-я ступень, 3-й ряд:

ВМТ: -5129 кН 12,5 кН

НМТ: 5044 кН 12,5 кН

2-я ступень, 2-й ряд

ВМТ: -p_нг ( +p_нг1 p_атм =

= -1,1 ( +1,1 0,1 =

= -7643 кН 12,5 кН

НМТ: -p_нг1 ( +p_нг p_атм =

= -0,372 ( +1,1 0,1 =

= 7243 кН 12,5 кН