Структурный, кинематический и силовой анализы механизма двухпоршневого компрессора

Компрессоры как устройства для создания направленного тока газа под давлением. Структурный анализ механизма, планы его положений и скоростей. Порядок построения кинематических диаграмм. Силовой анализ группы Ассура (звенья 2,3,4 и 5) и начальных звеньев.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Контрольная работа

Структурный, кинематический и силовой анализы механизма двухпоршневого компрессора

Исходный материал

Размещено на

Размещено на

Введение

Компрессоры - это устройства для создания направленного тока газа под давлением. Компрессорные установки довольно сильно распространены, они широко используются в холодильных установках, в пневматических устройствах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре.

Компрессоры, упрощенно, состоят из:

Электродвигателя или привода;

Нагнетающей установки;

Емкостей для сжатого газа;

Соединительных шлангов и труб.

Электродвигатели, применяемые в компрессорных установках, могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока делятся на синхронные и на асинхронные. Асинхронные двигатели в свою очередь на АД с короткозамкнутым ротором и АД с фазным ротором.

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором преимуществами для их установки в компрессоре является их экономичность, простота, удобство конструкции и большая надежности работы. Их недостатки это пусковой ток, который в 5 - 7 раз превышает номинальный ток двигателя и малый пусковой момент.

Асинхронные двигатели используют гораздо реже (в основном в центробежных насосах). Они используются в маломощных сетях или если требуется значительный пусковой момент (при относительно небольшом пусковом токе). Но у них сложная пускорегулирующая аппаратура и требуется уход за щетками и кольцами.

Нагнетающие устройства это устройства которые под действием силы приложенной от привода нагнетает газ в специальные емкости, которые способны выдержать то давление которое может создать компрессор.

Компрессор очень важная установка. Он применяется от малых (охлаждение бытового холодильника) до космических (охлаждение жидкостных ускорителей ракетоносителя) масштабов.

1. Кинематический анализ

1.1 Структурный анализ механизма

Число степеней свободы механизма определим по формуле Чебышева:

компрессор кинематический звено

где n - число подвижных звеньев, p₅ - число кинематических пар пятого класса,

р₄ - число кинематических пар четвертого класса.

О, А, В, С - вращательные кинематические пары;

В*, С* - поступательные кинематические пары.

Следовательно, наш механизм имеет: n=5, р₅=7, р₄=0, то

Так как W=1, то механизм имеет одно ведущее звено. Ведущим звеном является кривошип (звено 1). Диады (звенья 2, 3 и 4, 5) с W=0.

1.2 Планы положений механизма

Берем точку О, чертим окружность с центром в точке О. Радиус окружности равен OA в масштабе,

,

где L_OA = 0,07 м - длина кривошипа, - длина L_OA на чертеже.

Делим окружность на 6 равных частей. Для каждого положения засекаем на направляющей движения поршня положения звеньев 2 и 3 в масштабе

. , где L_AB длина звена 2 и 4.

1.3 Планы скоростей механизма

Скорость движения точки А.

,

где - угловая скорость кривошипа.

Масштаб планов скоростей механизма.

, где - длина вектора V_A на чертеже.

Скорости V_B и V_C определяем из следующих векторных уравнений:

где V_B и V_C - скорости движения поршней 3 и 5 соответственно, V_BA и V_CA - скорости вращения точек В и С вокруг полюса А соответственно.

Анализируем векторные равенства:

,

где - направляющие движения поршней 3, 5 соответственно.

Решаем векторные равенства графически - строим планы скоростей механизма для положений 1-6.

Последовательность: отмечаем точку P_V - полюс скоростей, из неё откладываем вектор P_Va. Путем параллельного переноса сносим , зная их на - правления. При их соответственном пересечении получаем искомые скорости.

Натуральные величины находим из выражения:

,

где - скорости центров масс шатунов 2 и 4 соответственно.

Значения скоростей остальных положений механизма приведены в таблице.

№ положения	PVa мм	Va мс-1	PVb мм	VB мс-1	PVc мм	VC мс-1	PVS4 мм	VS4 мс-1	PVS2 мм	VS2 мс-1
0 (6)	84	5,35	0	0	84	5,35	84	5,35	42	2,65
1	84	5,35	64	4,03	33	2,08	52	3,28	71	4,47
2	84	5,35	83	5,23	33	2,08	52	3,28	81	5,1
3	84	5,35	0	0	84	5,35	84	5,35	42	2,65
4	84	5,35	83	5,23	51	3,21	59	3,72	81	5,1
5	84	5,35	83	5,23	51	3,21	59	3,72	81	5,1
	84	5,35	84	5,35	0	0	42	2,65	84	5,35
	84	5,35	84	5,35	0	0	42	2,65	84	5,35

1.4 Планы ускорений механизма

Ускорение точки А.

Масштаб плана ускорений механизма.

, где - длина вектора a_A на чертеже.

Ускорение поршней 3 и 5 определим из следующих векторных уравнений:

где a_B и a_C - ускорения поршней 3 и 5 соответственно, - нормальные и тангенциальные составляющие ускорений вращения точек В и С вокруг полюса А соответственно.

Нормальные составляющие определяем следующим обр...