Курсовая работа (т): Механизмы двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора

Механизмы двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора

Министерство Образования и Науки Украины

Севастопольский Национальный Технический Университет

Кафедра: ТММ

Пояснительная записка к курсовому проекту по теории механизмов и машин

Механизмы двухступенчатого двухцилиндрового воздушного компрессора

Севастополь

2004 г.

Исходные данные

Размеры звеньев рычажного механизма 0,15

Зависимость давления воздуха от перемещения поршня (индикаторная диаграмма)

Введение

В современной технике машины для подачи газовых сред под давлением называются компрессорами.

Компрессор сжимает газ при степени повышения давления ε > 1,15 и имеет искусственное (обычно водяное) охлаждение полостей, в которых происходит сжатие газа. Способ действия поршневого компрессора, основанный на вытеснении газа поршнем, позволяет строить конструкции с малым диаметром и ходом поршня, развивающие высокое давление при относительно малой подаче.

В поршневом компрессоре при возвратно-поступательном движении поршня осуществляются фазы процесса: расширение, всасывание, сжатие и выталкивание. Протекание процессов сжатия и расширения существенно зависит от теплообмена между сжимаем газом и окружающей средой и в большой мере от герметичности рабочего объёма цилиндра. Герметичность определяется конструкцией и состоянием клапанов, сальников и уплотняющих колец поршня. Процессы сжатия в поршневых компрессорах с воздушным охлаждением или с водяным при высокой температуре охлаждающей воды приближается к адиабатному. Строгое исследование термодинамики действующих компрессоров приводит к выводу, что показатели отдельных участков линии сжатия и расширения неодинаковы.

Это объясняется различием условий теплообмена и влиянием не герметичности в разных фазах процессов.

Поршневые компрессоры выполняются с вертикальным и горизонтальным расположением цилиндров. Первое создаёт экономию в площади компрессорной станции, а также удобство эксплуатации и монтажа, однако применимо только в компрессорах с одной или двумя ступенями сжатия в одном цилиндре. Компрессоры с дифференциальными поршнями, осуществляющие многоступенчатое сжатие в одном цилиндре блока, выполняются по необходимости горизонтальными.

С конструктивной точки зрения различают бескрейцкопфные и крейцкопфные компрессоры.

В бескрейцкопфных компрессорах роль крейцкопфа (ползуна) выполняет сам поршень, обладающий в этом случае удлиненной цилиндрической поверхностью. Обычно они являются компрессорами низкого давления с одной или двумя степенями сжатия. Крейцкопфные конструкции применяются при любых давлениях. Но характерны для высоких давлений при многоступенчатом сжатии. Это объясняется высокими значениями поперечных сил, восприятие которых поверхностью поршня оказывается недопустимым.

В ходе проектирования графической части курсового проекта, я пользовалась программной средой КОМПАС 5.11, которая позволила спроектировать работу с наименьшей погрешностью.

Данная программа позволяет обеспечивать работу в 2-х мерных и 3-х мерных координатных осях. Программа снабжена библиотеками, которые позволяют: строить графики; рассчитывать передачи (цепную, клиноременную и т.д.); осуществлять по ступенчатое построение вала; вставлять гостированные детали (болты, гайки, винты, шайбы и т.д.) в ходе работы на чертёж; производить выбор пружин на растяжение и сжатие; выбор подшипников; выбирать электродвигатели в зависимости от мощности и от частоты вращения вала; производить выбор строительных сетей и коммуникаций.

Программа позволяет выбирать нужный формат листа и его расположение, задавать нужный масштаб, создавать спецификацию - которая может быть связана с чертежом.

Таблицы которые представлены в пояснительной записке, были составлены к программе Microsoft Excel. Данная программа позволила вычислить сложные формулы автоматически повторяющие многократно.

Пояснительная записка была составлена в программе Microsoft Word. Эта программа позволяет представить формулы в надлежащем виде которые содержат дробную часть, позволяет менять расположение и размеры шрифта.

Благодаря перечисленным программам мне удалось спроектировать курсовой проект в быстрые сроки.

1. 
Структурный анализ

При структурном анализе механизмов выделяют группы Ассура, которые классифицируются по классам, порядкам и видам.

Класс механизма определяется наивысшим классом замкнутого контура входящего в состав группы Ассура.

Класс контура определяется количеством кинематических пар образующих этот контур.

Порядок группы Ассура определяется количеством свободных элементов звеньев, к которым группа Ассура присоединяется к основному механизму.

Механизмом первого класса называют ведущее звено соединённое вращательной или поступательной парой и стойкой.

В плоских механизмах кроме низших пар, существуют высшие. В этом случае каждую высшую кинематическую пару следует заменить кинематической цепью, состоящей только из низших кинематических пар. На при этом должно выполнятся условие кинематической эквивалентности.

Иногда, из конструктивных соображений в схему механизма входят звенья, которые формально понижают степень подвижности, но не влияют на кинематику всего механизма. Такие звенья называются пассивными.

При структурном анализе механизмов должны быть определены:

1.       Степень подвижности.

2.       Число присоединенных к ведущему звену групп Ассура.

.         Класс, порядок и вид каждой группы Ассура.

.         Класс механизма.

Структурный анализ рычажного механизма

Ведущим звеном двухступенчатого, двухцилиндрового воздушного компрессора является кривошип.

Структурная схема рычажного механизма

Таблица 1.1. Звенья механизма

Таблица 1.2. Кинематические пары механизма

По формуле Чебышева П. Л. определяем степень подвижности механизма:

; (1.1)

где: n = 5 - число подвижных звеньев,

р5 = 7 - число кинематических пар 5-го класса,

р4 = 0 - число кинематических пар 4-го класса

Следовательно: для данного механизма необходимо одно ведущее звено.

Начальный механизм 1-го класса:

Группы Ассура с указанием их класса, порядка и вида:

Кинематическая пара В (2-3) Кинематическая пара D (4-5)

; ;

Группа Ассура: 2-го класса, Группа Ассура: 2-го класса,

-го порядка, 2-го вида. 2-го порядка, 2-го вида.

Класс механизма: 2.

Структурная формула механизма:

I (1-6) → II (2-3) → II (4-5)

2. 
Кинематический анализ

Основные задачи анализа плоских рычажных механизмов с низшими кинематическими парами.

Цель решения задач анализа - это проверка соответствий спроектированного механизма заданному свойству.

Задача анализа заключается в определении кинематических характеристик движения механизма с определёнными геометрическими размерами. В зависимости от цели исследования могут определятся положения и перемещения звеньев в координатной системе траектории, скорости и ускорения их точек.

Задача кинематического исследования может решаться для получения характеристик конкретных положений механизма, а кроме этого может иметь цель получения законов изменения кинематических параметров функции времени или обобщённой координаты. Кинематические характеристики механизма необходимы не только для оценки качества синтеза механизмов, но и для следующего решения задач, связанных с прочностными расчётами и конструированием его звеньев, а также оценки динамических свойств механизма.

Кинематическое исследование механизма без учёта сил, обуславливающих движение его звеньев, состоит в основном в решении трёх задач кинематики:

1.       Определение перемещений звеньев и траектории движения точек звеньев.

2.       Определение скоростей (линейных и угловых) отдельных точек.

.         Определение ускорений (линейных и угловых) отдельных точек звеньев и угловых ускорений звеньев.

Если механизм имеет одну степень подвижности, то перемещение, скорости и ускорения звеньев механизма являются функциями перемещений, скоростей и ускорений одного из звеньев механизма принятого за ведущее.

Если механизм имеет несколько степеней подвижности, то перемещения, скорости и ускорения его звеньев являются функциями перемещений, скоростей или начальными. При этом число ведущих звеньев должно быть равным числу степеней свободы механизма или числу обобщенных координат.

Кинематический анализ механизма обычно выполняют для целого кинематического цикла, т. е. для периода движения, в конце которого все звенья занимают исходное положение (при сохранении направления ведущего звена).

Планом положений механизма называют кинематическую схему, соответствующую данному положению ведущих цепей, если кинематические цепи соответствуют одному обороту ведущего звена, связанного со стойкой, то оно принимается за начальное, а его полный оборот делится на 12 частей и для каждого положения ведущего звена строится план положений механизма.

Если в их число не входят планы, соответствующие положению механизма в крайних точках, то они строятся дополнительно. В моём механизме дополнительные положения - отсутствуют.