Расчет компрессора АУ45

Введение.

      Все компрессоры независимо не зависимо от принципа действия подразделяют по основным эксплуатационным параметрам - давлению и подаче. Компрессоры, сжимающие газ до избыточного давления 0,2-1,0 МПа, называют компрессорами низкого давления, до давления 1,0-10,0 МПа - среднего и до давления 10,0 -100,0 МПа - компрессорами высокого давления.

     По конструктивному признаку основных рабочих деталей компрессоры делятся на следующие типы:                                                                                        - поршневые, винтовые, пластинчатые ротационные, ротационные с катящимся ротором и многие другие, основанные на объёмном принципе действия;

- лопаточные компрессорные машины, к которым относятся: радиальные (центробежные), осевые и вихревые, основанные на динамическом принципе действия.

     К компрессорам предъявляют в основном такие же требования, как и ко всем другим изделиям машиностроения. Компрессор должен быть надёжным и экономичным в эксплуатации, простым в монтаже и обслуживании, технологичным в изготовлении. Показатели, характеризующие его металлоёмкость и энергопотребление, должны быть минимально возможными. Очевидно, что обеспечить в равной степени выполнения всех этих требований в одной конструкции практически невозможно. Поэтому каждый тип компрессора имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с другими, и выбор типа и конструкции зависит от конкретных условий работы, требуемой холодопроизводительности и свойств на основе технико-экономического расчёта.

Расчётная часть

      Глава 1. Основные характеристики заданного прототипа                                   1.1 Описание конструкции компрессора

В рабочей полости компрессора — цилиндре возвратно-поступательно движется поршень 4, приводимый в движение шатунно-кривошипным механизмом. Он в свою очередь получает энергию от двигателя через коленчатый вал. Поршень слегка   вытянутой   формы с   боковыми   окнами   для всасывания паров хладагента.

Для предотвращения последствий гидравлических ударов компрессоры, как правило, снабжены ложной крышкой 7, в теле которой укреплены нагнетательные клапаны 8. Всасывающие клапаны  встроены в верхнюю часть поршня.

Коленчатый вал с шатунными шейками помещен в герметичный картер компрессора, который залит до определенного уровня смазочным маслом.

Во время работы компрессора смазка цилиндров и поршневых пальцев осуществляется разбрызгиванием за счет ударов шатунов по зеркалу масла.

Для подачи смазочного масла к сальнику — устройству для герметизации места выхода коленчатого вала из картера — и к подшипникам служит специальный масляный насос, приводимый в действие системой шестерен. Смазочное масло забирается этим насосом из картера и по каналам, высверленным в коленчатом вале и шатунах, подается к точкам смазки. Избыток масла через клапан, которым регулируется давление в системе смазки, сбрасывается обратно в картер.

Поршневой аммиачный компрессор V-образного типа АУ-45 — прямоточный.

Для уменьшения числа разъемов и обеспечения большей герметичности, цилиндры и картеры выполняют в виде единой чугунной отливки — блок-картера. Такая конструкция, помимо герметичности, обеспечивает большую жесткость и прочность машины, сохраняет точную геометрию осей цилиндров при длительной эксплуатации.

В блок-картере  смонтированы все узлы и детали компрессора. Коленчатый вал 13 лежит в опорно-упорных подшипниках 9. От проникновения воздуха внутрь картера или утечки аммиака картер защищен самоустанавливающимся двусторонним пружинным сальником с уплотняющей парой трения сталь — графит.

Сальник состоит из неподвижных фланцев  с помещенным в них графитовым кольцом, к которому пружиной  прижаты стальные кольца , вращающиеся вместе с валом и обоймами . Резиновое кольцо  из маслостойкой резины препятствует утечке хладагента из картера.

Для уплотнения неподвижного графитового кольца  служат резиновые прокладки .

Маховик , служащий для- смягчения воздействия неравномерного движения на привод, насажен на вал с помощью гайки . С маховиком соединена эластичная муфта, образованная двумя полумуфтами  и эластичным кольцом . К муфте присоединяется электродвигатель.

Для уравновешивания сил инерции к щекам коленчатого вала крепятся противовесы .

Блок-картер снабжен полостями, по которым через окна подается вода, охлаждающая втулки цилиндров. Для повышения долговечности чугунных втулок цилиндров они снабжены вставными стальными гильзами.

Шейки коленчатого вала через шатуны связаны с проходными поршнями .

Хладагент из всасывающего трубопровода подводится к полости, а оттуда через окна в поршне 10 — во внутреннюю полость поршня и далее — к пластинчатым всасывающим клапанам, смонтированным между днищем поршня и тарелкой .

При движении поршня вниз давление в цилиндре падает, всасывающие клапаны поднимаются и пропускают хладагент в пространство над поршнем.

При обратном ходе поршня сначала закрываются всасывающие клапаны, а затем открываются нагнетательные, смонтированные между ложной крышкой  и тарелкой нагнетательных клапанов.

Ложная крышка вместе с тарелкой нагнетательных клапанов прижимается к буртику втулки цилиндра сферическим фонарем и буферной пружиной , упирающейся в крышку цилиндров.

Пройдя нагнетательный клапан, хладагент через полость попадает в нагнетательный патрубок

Шестерни служат для привода масляного насоса (он в разрезе не показан). Забор масла из картера осуществляется через сетчатый фильтр . Для очистки масла от нагара, ржавчины и других включений служит щелевой фильтр 37. Подача масла к сальнику и подшипникам — по сверлениям коленчатого вала. Для выпуска отработанного масла при его замене служит сливной вентиль .

Пружинный предохранительный клапан перепускает избыток хладагента с нагнетательной стороны на всасывающую при повышении давления сверх допустимого.

Компрессор снабжен обводным вентилем — байпасом, служащим для сообщения всасывающего и нагнетательного коллекторов во время пуска. Это позволяет избежать перегрузки электродвигателя.

Во время работы компрессора давление в его картере уравнивается с давлением всасывания. Масляный насос должен поддерживать давление на 1,5—2 [ат] выше, чем давление в картере.

Рис.1. Прямоточный поршневой аммиачный компрессор V-образного типа АУ-45.

1.2 Назначение сальника  и его значимость в составе и работе компрессора.

              Сальники являются ответственными узлами холодильных компрессоров. От их работы зависят герметичность и надежность машины. Штоки крейцкопфных компрессоров уплотняют многокамерными сальниками (рис.Сальник.)с разрезными металлическими кольцами (жесткая набивка), которые выполняют из чугуна или алюминия. Сальники смазывают маслом при помощи лубрикатора через фонарь. Число камер в сальнике для аммиачных компрессоров – от 3 до 4 при диаметре штока 50 – 150 мм. Хорошее уплотнение сальника зависит от степени прилегания (без зазора) трущейся поверхности колец к штоку, а так же торцов колец друг к другу и к обоймам, осевой зазор между поверхностями колец и обоймой не должен превышать 0,03-0,05 мм.

              Для изготовления трущейся пары в сальниках применяют высокооловянистую фосфорную бронзу (твердость 100 – 130 НВ),специализированный металлографит (марок АШ-1500-Б83, АПГ-Б83) и цементируемую закаленную углеродистую или легированную сталь твердостью 56-64 RC. Подвижное кольцо сальника выполняют, как правило, из стали. Его уплотняют на валу резиновым или фторопластовым кольцом, стойким к фреонам, аммиаку и смазочному маслу.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Глава 2. Проверочный теплотехнический расчёт компрессора. Построение цикла холодильной машины и определение рабочих параметров цикла:

2.1 Тепловой расчёт компрессора                                                                                                2.2.1 Построение цикла ХМ по исходным данным       

Рис. 2. Циклы работы холодильной машины при температурах кипения:

t0= -20ºC, t0= -15ºC, t0= -10ºC, t0= -5ºC, t0= 0ºC.

Параметры узловых точек цикла.

tk=+43ºC;

P k=16.883

Заключение.

Анализ полученных расчётных характеристик

         Уменьшение холодопроизводительности компрессора по мере понижения температуры и, соответственно, давления кипения связано:

           -с увеличением удельного объёма пара, образующегося в испарителе;

           - с увеличением объёмных потерь в цилиндрах компрессора (уменьшается коэффициент подачи, так как возрастает степень сжатия);

            -с увеличением потерь в регулирующем вентиле, так как увеличивается доля парообразования ХА при дросселировании.

           Все эти причины ведут к уменьшению массы жидкого агента, всасываемого компрессором в единицу времени, а ведь именно он, испаряясь, совершает полезную работу.

          Аналогично меняется зависимость холодильного коэффициента от температуры кипения, так как он напрямую зависит от холодопроизводительности.

          График зависимости мощности от температуры кипения  при постоянной температуре конденсации и числе оборотов имеет точку перегиба, так как мощность связана через холодопроизводительность с коэффициентом подачи, который в свою очередь тоже на графике зависит от степени сжатия, имеет экстремум. Это связано с тем, что при значительных степенях сжатия на подачу влияют перетечки газа через уплотнительные кольца и клапана, что приводит к уменьшению коэффициента подачи, с уменьшением степени сжатия - подача растёт до момента, когда на подачу начинает значительно влиять удельный объём всасываемого газа, уменьшающийся по мере увеличения температуры кипения.

Список использованной литературы

        1.Холодильные компрессоры. Под ред. А. В. Быкова: Справочник. – М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1981.-279 с.

       2. Холодильные машины. Под общ. ред. Н. Н. Кошкина. Москва. Пищевая промышленность, 1973.-512 с.

       3. Теория и расчёт поршневых компрессоров. Пластинин П. И. – М.: ВО «Агропромиздат», 1987.-271 с.

       4. Холодильные машины. Под общ. ред. И. А. Сакуна. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987.-512 с.

       5. Тепловые и конструктивные расчёты холодильных машин. Под общ. Ред. И. А. Сакуна. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987.-423 с.

       6. Л. М. Розенфельд. Примеры и расчёты холодильных машин и аппаратов. – Л.: Госторгиздат, 1960. -236 с.

       7. Тепловые и конструктивные расчёты холодильных машин. Под общ. Ред. Н. Н. Кошкина. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1976.-464 с.