Проектирование и исследование

Реферат.

«Проектирование и исследование силовой установки газового компрессора»

Вариант № 151 А.

В данной работе рассматриваются:

проектирование силовой установки газового компрессора, определение параметров динамической модели, расчет закона движения на установившемся и неустановившемся режимах, определение усилий в кинематических парах, расчет редуктора.

Все расчеты выполнялись с помощью системы MathCAD 14. Чертежи выполнялись в системе AutoCAD 2008. Для создания текстовых документов использовался Microsoft Word 2007.

Объем: 35 листов, 8 рисунков, 25 графиков, список литературы 5 наименований, приложение 4 листа.

Содержание

Часть 1: Проектирование и исследование двухцилиндрового компрессора 4

Техническое задание 5 5 Описание устройства и работы силовой установки Принцип работы 5

Исходные данные 6

1. Проектирование и исследование двухцилиндрового компрессора 7

1.1 Определение основных размеров механизма по заданным условиям 7

1.2 Динамическая модель машины. Индикаторная диаграмма 9

1.3 Кинематика механизма 10

2. Математическая динамическая модель 12

2.1 Сила действия газов на поршень 13

2.2 Определение приведенных моментов сил 13

2.3 Определение приведенных моментов инерции 15

3. Расчет параметров компрессора на установившемся режиме 17

3.1 Определение работ в установившемся режиме 17

3.2 Проверка нахождения работ 17

3.3 Выбор двигателя 18

3.4 Определение необходимого момента инерции маховика 19

3.5 Определение размеров маховика 21

4. Расчет параметров компрессора в режиме пуска 22

4.1 Определение суммарного момента 22

4.2 Определение суммарной работы при запуске 22

4.3 Расчет моментов инерции при пуске 23

4.4 Определение закона движения при пуске 23

Выводы к части 1 25

Часть 2: Расчет редуктора (Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный 26

двухпоточный внешнего зацепления)

1. Проектирование и исследование двухцилиндрового компрессора 27

1.1 Проектировочный расчет выходного вала 27

1.2 Расчет зубчатой передачи 28

1.3 Проверочный расчет вала 30

1.4 Расчет шпонки 31

1.5 Расчет муфты 32

Выводы 34

Список использованной литературы 35

Часть 1

Проектирование и исследование

Двухцилиндрового компрессора

Т Е Х Н И Ч Е С К О Е З А Д А Н И Е №151А

Описание устройства и работы силовой установки.

Поршневой компрессор применяется в силовой установке для сжатия и перекачки газа. Установка состоит из компрессора, образованного кривошипно-ползунными механизмами, редуктора с неподвижными осями и электрического двигателя, соединенных между собой. Передаточное отношение редуктора определяют после выбора мощности и частоты вращения двигателя. Смазку осуществляют с помощью лубрикатора, приводящегося в действие от основного двигателя через планетарный редуктор.

Лубрикатор выполнен на базе кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем.

Принцип работы

Процессы в компрессорах и насосах осуществляются за один оборот кривошипа:

1. Сжатие.

2. Всасывание

У компрессоров рабочим телом являются газы, обладающие значительной сжимаемостью. Работа компрессора происходит следующим образом: при движении поршня вверх самодействующие клапаны закрыты и происходит сжатие газа, при достижении рабочего давления (Рmax) выпускной клапан открывается и газы из цилиндра вытесняются в ресивер; при движении поршня вниз (направления движения поршней показаны стрелками на индикаторных диаграммах) сначала происходит расширение остатков сжатых газов в мертвом пространстве цилиндра, а затем автоматически открывается всасывающий клапан и происходит всасывание в цилиндр новой порции газов.

Рис. 1. Схема кривошипно- ползунного механизма

1 – кривошип, совершающий вращательное движение вокруг точки О и принимаемый в качестве звена приведения динамической модели;

2 – шатун (S – центр масс);

3 – поршень (ползун);

Исходные данные

Средняя скорость поршня 4.5 м/с

Отношение D/Н 1

Отношение l_AB/l_OA 3.5

Отношение l_AS/l_AB 0.34

Объемная производительность V_h 2.8 м³/мин

Максимальное давление в цилиндре p_max 1,3 МПа

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа 1/90

Число цилиндров i 2

Толщина стенки поршня h 0,01 м

Плотность материала поршня ρ 2,7 * 10³ кг/м³

Кинематика механизма

Рис.3

- вектор зависимости угла от угла ; первая строка при ; вторая при

sign(x) - возвращает значения: 1, если x > 0; -1, если x < 0; 0, если x = 0.

Чтобы сделать функцию периодической, необходимо подставлять вместо угла первую строчку вектора в каждую зависимость, где , n = 0, 1, 2,... И вторую строчку при , m = 0, 1, 2,... На первом промежутке будет положительным, т. е. , а на втором отрицательным либо равным нулю. Дальше это используется во всех алгоритмах

- функция зависимости угла от угла

- пределы изменения и шаг изменения угла

- функция зависимости отношения перемещения к ходу поршня от углов и

- функция зависимости отношения перемещения к ходу поршня от угла

- производная функции отношения перемещения к ходу поршня по при

- производная функции отношения перемещения к ходу поршня по при

- Производная функции отношения перемещения к ходу поршня по в зависимости от

Проверка нахождения работ

Aind -–работа, которую нужно совершить, чтобы преодолеть силы сопротивления,

в случае одного цилиндра, Дж.

Ошибка стремится к нулю, следовательно, приведение сил и определение работы выполнено верно.

Выбор двигателя

- коэффициент полезного действия механизма

- угловая скорость двигателя 4AC200M4У3,

- угловая скорость кривошипа (звено 1), рад/с

n -–обороты двигателя в минуту,

рис. 5

Часть 2

Расчет редуктора

(Редуктор двухступенчатый, цилиндрический соосный с тихоходной ступенью внутреннего зацепления)

Проектирование редуктора.

Рис. 6

Расчет зубчатой передачи.

Минимальное число зубьев шестерен обычно ограничивается отсутствием подрезания зубьев у основания. Для некорригированных передач: . Число зубьев определяют по соотношению .

Примем, что колеса изготовлены из термообработанной стали, марки 40Х:

- предел прочности на растяжение;

- предел текучести;

- допускаемые контактные напряжения;

- допускаемые напряжения изгиба в зубьях.

Рассчитаем значение межосевого расстояния из условия контактной прочности боковых поверхностей зубьев:

- коэффициент нагрузки при расчете на контактную выносливость

- коэффициент ширины зубчатых колес

По предварительному значению межосевого расстояния найдем значение модуля:

- значение модуля выбрано из стандартного ряда модулей (СТ СЭВ 310-76).

- ширина зубчатого колеса;

- отношение ширины зубчатого колеса к его диаметру.

Основные геометрические зависимости цилиндрических зубчатых передач:

- высота зуба

- радиальный зазор

- делительный диаметр 1 зубчатого колеса

- делительный диаметр 2 зубчатого колеса

- делительное межосевое расстояние

- диаметр вершин зубьев внешнего зацепления

- диаметр вершин зубьев внешнего зацепления

- диаметр вершин зубьев внутреннего зацепления

-диаметр вершин зубьев внутреннего зацепления

-диаметр впадин зубчатых колес внешнего зацепления.

-диаметр впадин зубчатых колес внутреннего зацепления.

Проверочный расчет вала.

Проверочный расчет вала осуществляется на совместное действие изгиба и кручения. Определим тангенциальную силу Т:

- тангенциальная составляющая силы, действующей в зацеплении;

- угол зацепления;

- радиальная составляющая силы, действующей в зацеплении;

Определим полное усилие: .

.

- максимальный изгибающий момент;

- момент сопротивления вала изгибу;

- изгибающие напряжения;

- момент сопротивления вала кручению;

- касательные напряжения;

- эквивалентное напряжение;

Рис. 7

Расчет шпонки.

Выбираем шпонку призматическую со скругленными торцами, размеры длины, ширины, высоты соответствуют ГОСТ23360-80. Материал шпонки - сталь 45, нормализованная.

Шпонка проверяется на смятие из условия прочности по формуле:

- высота шпонки;

- углубление шпонки в вал;

- ширина шпонки;

- длина шпонки. Действующий на соединение вращающий момент вызывает напряжения среза и напряжения смятия на боковых гранях шпонки и пазов ступицы и вала.

По напряжениям смятия: ;

По напряжениям среза: ;

Расчет муфты.

Выбрана втулочно-пальцевая упругая муфта (МУВП).

Рис. 8

Материал полумуфт: сталь 30.

Материал пальцев: сталь 45.

Материал колец: резина с временным сопротивлением при растяжении не менее 8 МПа

- количество пальцев

Рассчитаем муфту по допускаемым давлениям между пальцами и упругими элементами в предположении, что момент распределяется между пальцами равномерно:

, где z-число пальцев, d-диаметр пальцев (под упругими элементами), l-длина упругого элемента, -диаметр окружности расположения центров пальцев.

Примем:

Тогда: .

Усилие на пальце:

.

Выводы:

1. Выполнен расчет размеров компрессора.

2. Определены параметры динамической модели. Выполнена проверка суммарного приведенного момента. Работа за цикл, рассчитанная по индикаторной диаграмме, равна работе за цикл, определенной через приведенный момент, что свидетельствует о правильности проведенных расчетов.

3. Произведен выбор двигателя.

4. Выполнен расчет необходимого момента инерции маховика.

5. Выполнены расчет и проверка закона движения на установившемся режиме.

6. Выполнены расчет и проверка закона движения на неустановившемся режиме.

7. Был произведен расчет редуктора, в частности: проектировочный расчет выходного вала, расчет зубчатой передачи, расчет шпонки и расчет муфты.

Данной курсовой работой были укреплены знания, полученные за курс изучения Основ Проектирования Машин.

Список использованной литературы.

1. Поршневые машины: Сборник заданий для курсового проекта по курсу «Теория механизмов» / Каганова В. В., Каганов Ю. Т., Леонов Д. И.; Под ред. Леонова И. В. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. – 51с., ил.

2. Учебное пособие для курсового проектирования по теории механизмов и механике машин. Часть 1. / Т. А. Архангельская, С. А. Попов, М. В. Самойлова и др.; Под ред. Г. А. Тимофеева. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. 92с., ил.

3. Использование системы MATHCAD в курсовом проектировании и выполнении домашних заданий по теории механизмов и машин: Учеб. пособие по дисциплине «Основы проектирования машин. Часть 1.Теория механизмов и механика машин» часть 1 для выполнения курсового проекта и домашних заданий / И. В. Леонов, В. Б. Тарабарин. Под ред. И. В. Леонова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 30с., ил.

4. Проектирование зубчатых передач и планетарных механизмов с использованием ЭВМ. Учеб. пособие / Г. А. Тимофеев, А. В. Аминский, В. В. Каганова. Под ред. Г. А. Тимофеева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. – 60с., ил.

5. Проектирование кулачковых механизмов: Учеб. пособие для курсового проектирования по теории механизмов и механике машин / Г. А. Тимофеев, М. В. Самойлова. Под ред. С. А. Попова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. – 48с., ил.

Реферат.

«Проектирование и исследование силовой установки газового компрессора»

Вариант № 151 А.

В данной работе рассматриваются:

проектирование силовой установки газового компрессора, определение параметров динамической модели, расчет закона движения на установившемся и неустановившемся режимах, определение усилий в кинематических парах, расчет редуктора.

Все расчеты выполнялись с помощью системы MathCAD 14. Чертежи выполнялись в системе AutoCAD 2008. Для создания текстовых документов использовался Microsoft Word 2007.

Объем: 35 листов, 8 рисунков, 25 графиков, список литературы 5 наименований, приложение 4 листа.

Содержание

Часть 1: Проектирование и исследование двухцилиндрового компрессора 4

Техническое задание 5 5 Описание устройства и работы силовой установки Принцип работы 5

Исходные данные 6

1. Проектирование и исследование двухцилиндрового компрессора 7

1.1 Определение основных размеров механизма по заданным условиям 7

1.2 Динамическая модель машины. Индикаторная диаграмма 9

1.3 Кинематика механизма 10

2. Математическая динамическая модель 12

2.1 Сила действия газов на поршень 13

2.2 Определение приведенных моментов сил 13

2.3 Определение приведенных моментов инерции 15

3. Расчет параметров компрессора на установившемся режиме 17

3.1 Определение работ в установившемся режиме 17

3.2 Проверка нахождения работ 17

3.3 Выбор двигателя 18

3.4 Определение необходимого момента инерции маховика 19

3.5 Определение размеров маховика 21

4. Расчет параметров компрессора в режиме пуска 22

4.1 Определение суммарного момента 22

4.2 Определение суммарной работы при запуске 22

4.3 Расчет моментов инерции при пуске 23

4.4 Определение закона движения при пуске 23

Выводы к части 1 25

Часть 2: Расчет редуктора (Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный 26

двухпоточный внешнего зацепления)

1. Проектирование и исследование двухцилиндрового компрессора 27

1.1 Проектировочный расчет выходного вала 27

1.2 Расчет зубчатой передачи 28

1.3 Проверочный расчет вала 30

1.4 Расчет шпонки 31

1.5 Расчет муфты 32

Выводы 34

Список использованной литературы 35

Часть 1

Проектирование и исследование

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: