Определение сил полезного сопротивления при расчете механизма компрессора.

Силы полезного сопротивления, действующие на механизм компрессора определяются с помощью индикаторной диаграммы, характеризующей изменения давления воздуха в цилиндре за цикл, соответствующий повороту кривошипа на 360°.

Изменения давления в цилиндре характеризуются следующими данными (таблица).

Таблица 1

Здесь: S_{Bma x} – максимальный ход поршня; для центрального кривошипно -ползунного механизма S_Bmax =2r₁

где r₁- радиус кривошипа.

S_B -перемещение поршня от крайнего положения в соответствии с происходящим в цилиндре процессом(всасывание или сжатие).

P_i - давление в цилиндре компрессора в рассматриваемый период, МПа.

P_imax -максимальное давление воздуха в компрессоре (эта величина задается).

Для построения индикаторной диаграммы в системе координат (рис.8) по оси откладываем перемещение поршня S_Bmax,которое делим на десять равных частей. По оси в произвольном масштабе откладываем величину давления в цилиндре в MПа.

В соответствии с таблицей 1 при S_B/ S_Bmax=0, величина давления в цилиндре компрессора равна его максимальному значению; при S_B/ S_Bmax=0,1 давление в цилиндре равно 0,3P_{i max}, а при S_B/ S_Bmax=0,2 давление P_i=0. Отложив на графике полученные значения P_i получим кривую 1, характеризующую изменение давления оставшегося в цилиндре воздуха при движении поршня в режиме всасывания. Следует отметить, что давление оставшегося воздуха будет создавать движущую силу действующую в направлении движения поршня.

При дальнейшем движении поршня в цилиндре будет создаваться разряжение и произойдет всасывание воздуха (прямая 2).

На схеме механизма (см.рис.1) режим всасывания соответствует движению поршня 3 от точки В к точке O,поршня 5 – от точки С к точке O.

При движении поршня в обратном направлении происходит сжатие воздуха в цилиндре; величина давления изменяется в соответствии с кривой 3, построенной на основании данных таблицы 1. Также, например, перемещение поршня на одну десятую хода (от 1,0 до 0,9) увеличивает давление до 0,04P_max, перемещение от 0,9 до 0,8 увеличивает давление до 0,08 P_max и т.д. Откладывая полученные таким образом значения давления воздуха в цилиндре на графике, получим кривую 3 (сжатие воздуха в цилиндре). Максимальное давление воздуха достигается при ,после чего происходит его нагнетание в резервуар (линия 4).

Для определения силы давления воздуха на поршень компрессора с использованием индикаторной диаграммы необходимо на плане механизма или аналитически определить перемещение поршня от его крайнего положения в соответствии с происходящим в компрессоре процессом (всасывание или нагнетание). Например, для поршня 3 (см.рис.1) перемещение при сжатии воздуха от точки В' до точки В соответствует повороту кривошипа из положения 7 в положение 12. Разделив величину перемещения поршня на величину хода поршня получим 0,9. При отсчете по кривой 3 справа налево (сжатие) найдем величину давления в цилиндре P_i, МПа. Действующую на поршень силу определим по формуле:

Где - площадь поршня,

или

где d_ц- диаметр цилиндра в метрах.