Поршневой компрессор 2-х ступенчатый, V-образный

Содержание

Введение

Техническое задание

Выбор схемы компрессора

1. Термодинамический расчёт двухступенчатого компрессора

1.1 Определение необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре

1.2 Распределение давления по ступеням сжатия

1.3 Определение секундных объемов, описываемых поршнями первой и второй .ступени

1.4 Определение активной площади поршней

1.5 Определение предварительных значений диаметров цилиндров

1.6 Определение частоты вращения коленчатого вала компрессора

1.7 Определение индикаторной мощности компрессора

1.8 Определение мощности, потребляемой компрессором

1.9 Определение полезного действия компрессора

1.10 Выбор двигателя

2. Динамический расчет компрессора

2.1 Определение и уравновешивание сил инерции

2.2 Расчет маховика

2.2.1 Построение индикаторных диаграмм

2.2.2 Построение силовых диаграмм

2.2.3 Построение диаграммы суммарного противодействующего момента

3. Проверочный расчёт компрессора

3.1 Расчёт первой ступени компрессора

3.2 Расчёт второй ступени компрессора

4. Прочностной расчет

4.1 Расчет поршневых пальцев на прочность

4.2 Расчет шатуна на прочность

4.3 Расчет поршней на прочность

4.4 Расчет поршневых колец на прочность

4.5 Расчет коленчатого вала на прочность

5. Расчет теплообменного аппарата

5.1 Определение расхода охлаждающей жидкости

5.2 Определение площади поверхности теплообмена

5.3 Определение основных геометрических параметров газоохладителя

6. Выбор смазки

Заключение

Литература

Приложения:

П. 1. Спецификация КВХТ 00.00.000 Компрессор 2ВУ - 4/

П. 2. Общий вид компрессора КВХТ 00.

Введение:

Курсовой проект посвящен разработке конструкции двухступенчатого поршневого компрессора в соответствие с требованиями технического задания. Разработанная техническая документация включает следующие основные документы:

Спецификация компрессора - 1 лист ф.А4

Общий вид компрессора - 2 листа ф.А1

Пояснительная записка - 60 листов ф.А4

Конструкция поршневого компрессора представляет собой литую базу, на которой смонтированы литые, чугунные цилиндры обеих ступеней с развалом 90 град., охлаждаемые водой в предусмотренных рубашках. Также в базе смонтирован одноколенчатый вал, с присоединенными штампованными шатунами со стержнем двутаврового сечения, которые крепятся к поршням в цилиндрах через поршневой палец. Поршни литые, первый из алюминиевого сплава, а второй из чугуна. Каждый поршень имеет по два уплотнительных (компрессорных) кольца.

Воздух, засасываемый из помещения, через фильтр поступает в цилиндр первой ступени. Начальная температура tн=12 град. и начальное давление рн=0.1 МПа принимается согласно ТЗ. Из первой ступени воздух поступает в промежуточный водяной газоохладитель, после которого газ сжимается во второй ступени и поступает в нагнетательный трубопровод сети с Pк=0.8 МПа.

Для получения диаметров поршней и выбора привода проводился термодинамический расчёт двухступенчатого компрессора, в ходе которого определены диаметры поршней первой и второй ступени 230 мм и 140 мм соответственно.

Приводом Компрессора является асинхронный электродвигатель 4А200L6УЗ мощностью 30 кВт. Для передачи крутящего момента предусмотрена фланцевая муфта. Для соединения вала с полумуфтами использованы стандартные призматические шпонки. Для обеспечения безопасного обслуживания компрессора, вращающиеся муфта должна быть закрыта защитным ограждением.

В целях уравновешивания сил инерции вращающихся масс и сил инерции первого порядка возвратно-поступательно движущихся масс компрессора проводился динамический расчет, в результате которого определены массы чугунных противовесов. Также было определено, что фланцевая муфта и ротор электродвигателя выполняют роль маховика.

Расчет потерь в полосовых клапанах проводился при помощи программы ЭВМ кафедры КВХТ.

Проверочный расчет коленчатого вала в двух опасных сечениях показал, что условие циклической прочности выполняется. Также был проведен прочностной расчет поршневых колец, поршневого пальца и шатуна, в ходе которого определено, что все они удовлетворяют условиям прочности.

Подшипники качения выбирались в соответствие с посадочными диаметрами вала. Устранение осевых люфтов в подшипниках осуществляется при помощи комплекта регулировочных прокладок и пригонкой компенсаторными кольцами.

Смазывание цилиндров и подшипниковых узлов с шатунами осуществляется раздельно. Для смазки цилиндров используется масло индустриальное 30 и применяется картерный способ - окунанием специальных стержней, закрепленных на противовесах, в масляную ванну, уровень которой контролируется жезловым маслоуказателем. Для снятия масла с цилиндров предусмотрены 2 маслосъемных кольца и отверстия в поршне для более обильного смазывания поршневого пальца. Смазка шатунов, поршневых пальцев и подшипниковых узлов, осуществляется принудительным способом при помощи лопастного насоса, который может быть отрегулирован на подачу необходимого количества масла, подбором соответствующих конических зубчатых колес Для осмотра коленчатого вала в корпусе компрессора предусмотрен смотровой люк. Слив отработанного масла осуществляется через маслосливное отверстие в картере, закрытое резьбовой пробкой.

Охлаждение компрессора – водяное. Вода, пройдя газовый охладитель и цилиндры, поступает в сливные воронки. Давление охлаждающей воды не должно превышать 0,25 МПа.

Техническое задание

Задание на проектирование углового поршневого компрессора

Сжимаемый газ – воздух;

Конечное давление воздуха P_к=0,8 МПа;

Производительность компрессора V ̅_h=4 м^3/мин;

Начальная температура воздуха - T_н=285 К;

Относительная влажность воздуха Ψ=0,7;

Начальное давление воздуха - P_н=0,1 МПа;

Температура охлаждающей воды - τ_1=20 ℃;

Температура недоохлаждения 〖∆t〗_(недохл.)=15℃;

Коэффициент α для определения λ_t – α=0,95

Коэффициент герметичности - λ_герм=0,98

Относительное мертвое пространство I ступени – a^I=0,05

Относительное мертвое пространство II ступени – a^II=0,06

Относительные потери на всасывании I ступени β_нач^I=0,05

Относительные потери на всасывании II ступени β_нач^II=0,04

Относительные потери на нагнетании I ступени β_кон^I=0,04

Относительные потери на нагнетании II ступени β_кон^II=0,032

Расчет теплообменного аппарата

Назначение охлаждающей камеры (межступенчатые и концевые) понижение температуры газа перед подачей его в рабочую камеру. Необходимость применения межступенчатого холодильника объясняется тем, что после сжатия газ может обладать весьма высокой температурой, действие которой может выразится в понижении производительности или даже во воспламенении смазочных материалов и, следовательно, поломки энергетической машины. Применение концевых холодильников можно объяснить требованиями по температуре заказчика проекта, а также тем, что при закачке газа под давлением в некоторую полость при некоторой температуре значение давления газа в процессе остывания будет уменьшаться согласно основному закону термодинамики.

6. Выбор смазки

При выборе смазывающего материала необходимо предусмотреть ряд требований: достаточная вязкость при рабочих температурах, стабильность свойств, хорошая подвижность, а так же учесть некоторые важные детали: температура воспламенения, сжимаемый газ (при применении минерального масла в компрессоре где сжимается кислород или другие агрессивные газы может привести к взрыву), чем выше скорость, тем меньше вязкость.

Выберем индустриальное масло 30 с вязкостью 27 – 33 сСт и температурой вспышки 180 градусов Цельсия.

Система смазки (циркуляционная) построим таким образом, чтобы использовать вращение коленчатого вала, т. е. масло под действием разности давлений создаваемая лопастным насосом подается во внутренний канал коленчатого вала, затем часть разбрызгивается в подшипники посредством выходов из канала, а другая часть поступает по каналу в шатуне наверх и смазывает поршневой палец.

Заключение

В процессе выполнения задания был спроектирован двухрядный воздушный поршневой компрессор 2ВУ4/8 предназначенный для снабжения сжатым воздухом некоторого пневматического устройства или оборудования в различных отраслях промышленности. Компрессор представляет собой двухступенчатую бескрейцкопфную энергетическую машину с развалом цилиндров 90 градусов.

Машина сжимает воздух с атмосферного давления до давления 0,8 МПа, а промежутке между ступенями воздух охлаждается в водяном промежуточном газоохладителе.

Поршневой Компрессор 2ВУ-4.8.cdw