2.5 Разработка коленчатого вала

Коленчатый вал предназначен для передачи вращательного движения от привода к шатуну. Он является одной из главных деталей поршневого компрессора. В холодильных компрессорах валы обычно выполнены с двумя шатунными шейками, смещенными друг относительно друга на 180°. На щеках вала, имеются литые или съемные противовесы, которые служат для уравновешивания сил и моментов инерции. Для компрессоров с принудительной смазкой коленчатые валы изготавливаются со специальными просверленными масляными каналами.

Диаметр шатунной шейки , м:

; (2.61)

м.

Длина шатунной шейки , м :

; (2.62)

м.

Толщина галтели , м:

; (2.63)

м.

Ширина галтели ,м:

; (2.64)

м.

Диаметр коренной шейки коленчатого вала , м:

; (2.65)

м.

Поправка на кинематическую схему , м:

; (2.66)

м.

Размеры Х, м:

; (2.67)

м.

; (2.68)

м.

; (2.69)

м.

; (2.70)

м.

_{; (2.71)}

_м.

Радиус кривошипа , м:

_{; (2.72)}

_м

2.6 Поршневые кольца

Радиальная толщина кольца , м:

; (2.73)

м.

Высота кольца , м:

; (2.74)

м.

Величина теплового зазора замка кольца , м:

; (2.75)

м

Количество уплотнительных колец (зависит от скорости вращения вала):

т.к. n=24 рад/с, то 2 кольца

Расстояние между соседними поршневыми кольцами выбирается равным высоте кольца.

2.7 Расчет газового тракта компрессора

Газодинамические потери в тракте компрессора в значительной мере влияют на холодопроизводительность и затраты мощности.

В рассматриваемом курсовом проекте, исходя из допустимых средних скоростей пара в элементах газового тракта определим площади проходных сечений всасывающего и нагнетательного патрубков и клапанов компрессора.

Диаметр всасывающего патрубка компрессора ,м :

; (2.76)

м.

где V_h – теоретический объем описываемый поршнями;

λ – коэффициент подачи компрессора;

ω_вс=15 м/с - принятая скорость пара во всасывающем патрубке (для R134а рекомендуется 12—17 м/с)

Принимаем D_вс=0,0427 м, тогда

(2.77)

м/с

Диаметр нагнетательного патрубка компрессора , м:

; (2.78)

м

υ₂ – удельный объем пара на нагнетании;

ω_н=20 м/с – принятая скорость пара в нагнетательном патрубке (рекомендуется 17—22 м/с)

υ₁ – удельный объем пара на всасывании в компрессор.

Принимаем D_н=0,02 м, тогда

; (2.79)

м/с.

Площадь поршня , м²:

_(2.80)

м²

При выборе конструкции клапанов руководствуемся обеспечением максимальных проходных сечений при малых мертвых объемах заключенных в полостях розеток всасывающих и седел нагнетательных клапанов.

Для компрессора в рассматриваемом курсовом проекте проведен расчет кольцевого всасывающего и нагнетательного клапанов.

Площадь походного сечения щели всасывающего кольцевого клапана:

; (2.81)

м²

где с_m – средняя скорость поршня;

=30 м/с – принятая скорость пара в щели всасывающего клапана (для R134а рекомендуется 25—35 м/с).

Внутренний диаметр пластины , м:

; (2.82)

м.

где h – принятая высота подъема пластины клапана (рекомендуется 0,0011÷0,0015м),

Принимаем d_вн=0,109 м.

Площадь проходного сечения в отверстиях седла всасывающего клапана , м² :

; (2.83)

м²

Диаметр отверстий , м:

; (2.84)

м.

В качестве нагнетательного выбираем однокольцевой клапан, размещенный в крышке цилиндра.

Площадь проходного сечения щели нагнетательного клапана , м²:

; (2.85)

м²

где =52 м/с – принятая скорость пара в щели нагнетательного клапана (для R134а рекомендуется 25—35 м/с).

Средний диаметр кольцевой пластины , м:

;м (2.86)

м

где h – принятая высота подъема пластины клапана (рекомендуется 0,0011÷0,0015м)

Принимаем d_ср=0,078м.

Площадь проходного сечения седла нагнетательного клапана , м² :

; (2.87)

м²

где где =24 м/с – принятая скорость пара в седле нагнетательного клапана (для R134а рекомендуется 22—27 м/с).

Ширина кольцевого канала в седле нагнетательного клапана , м:

; (2.88)

м

где r_ср – средний радиус кольцевого канала.

Принимаем m=0,0055 м, тогда

; (2.89)

м/с.

На рисунке 2.1 показаны скорости пара в рассмотренных элементах газового тракта компрессора

Рисунок 2.1. Изменение скорости пара по газовому тракту компрессора.

Определим гидравлические потери в элементах и газовом тракте компрессора в целом , МПа.

; (2.90)

МПа

где =4 - принятый коэффициент местного сопротивления проходного вентиля,

= кг/м³ - плотность пара R134а на всасывании в компрессор.

Гидравлические потери в нагнетательном вентиле компрессора , МПа

; (2.91)

где = 3,5 –принятый коэффициент местного сопротивления проходного вентиля;

р_н = кг/м³– плотность параR134а на нагнетании.

Для расчета гидравлических потерь во всасывающем клапане определим эквивалентную площадь клапана Ф_вс._кл

Ф_вс._кл = ; (2.92)

Ф_вс._кл = м²

где . Коэффициент местного сопротивления кольцевых всасывающего и нагнетательного клапанов принимаем _щ.н.к = 2.

Условная постоянная скорость пара во всасывающем клапане , м/c .

(2.93)

м/c .

Скорость звука в R134а на всасывании , м/с:

_{; (2.94)}

м/с,

где k = 1,14 — показатель адиабаты; R= 68,7 Дж/(кг-К) — газовая постоянная.

Критерий скорости потока пара во всасывающем клапане

М_вс.кл = с_вс.кл/а_вс

М_вс.кл = 42,22/146,5 = 0,248.

Проектируемый клапан удовлетворяет рекомендуемому условию М_кл < 0,25 .

Гидравлические потери в кольцевом всасывающем клапане ,МПа

МПа. (2.95)

Эквивалентная площадь нагнетательного клапана , м²

м². (2.96)

Условная постоянная скорость пара в нагнетательном клапане , м/с

м/с. (2.97)

Скорость звука в R134а на нагнетании

Α_н = м/с. (2.98)

Критерий скорости потока пара в нагнетательном клапане

(<0,25) (2.99)

Проектируемый клапан удовлетворяет рекомендуемым значениям М_кл.

Гидравлические потери в нагнетательном клапане

_(2.100)

Гидравлические потери на стороне всасывания

(2.101)

Гидравлические потери на стороне нагнетания

(2.102)