Уравновешивание сил инерции.

Лекция №4.

 

Ход кривой тангенциальных сил характеризует последовательность накопления и расхода энергии маховиком

Назначение маховика заключается в том, чтобы, аккумулируя или отдавая энергию, удерживать колебание угловой скорости вала компрессора и двигателя в пределах заданной степени неравномерности, допустимой для данного двигателя.

Вращающиеся массы элементов коленвала имеют сравнительно малый момент инерции, поэтому изменение кинетической энергии этих масс обычно не учитывается.

Для определения наибольшего изменения живой силы маховика на протяжении одного оборота удобно воспользоваться векторной диаграммой. Разность между крайними верхними и нижними концами векторов выражает величину площади, которую назовем результирующей.

По ней нужно вести расчет маховика. Чем она больше, тем более тяжелым приходится выполнять маховик. У однорядных компрессоров результирующей оказывается максимальная избыточная площадка.

У двухрядных и многорядных компрессоров результирующая площадка часто бывает больше максимальной.

Изменение энергии маховика в течение оборота определяемая изменением его живой силы, может быть выражена так:

L = J

где - средняя угловая скорость маховика.

б = - степень неравномерности вращения

J - момент инерции маховика, кгм · сек², приведенный к диаметру Д_ср.

Принимая во внимание, что

J=М · r_cр² =

Получаем L= ,

 

откуда , кг м²

где Д_ср – диаметр окружности, проведенный через центр тяжести сечения обода маховика, м.

G – вес обода маховика, кг (редуцированный к Д_ср)

L – величина избыточной работы, выраженная результирующей площадкой диаграммы тангенциальных сил, кгм.

m_пл = m_дл×m_с, - масштаб площадей

;

πs – путь кривошипа за один оборот

ℓ - длина диаграммы тангенциальных сил

, кг м.

Можно записать

, кгм² (*)

Основные размеры маховика b_об, h_об, Д_ср определяются конструктивно

Выбирая углы смещения кривошипов в двухрядных и многорядных компрессорах, стремятся к тому, чтобы результирующая площадка получилась наименьшей. В двухрядных компрессорах одинарного действиякривошипы заклинивают под углом 180⁰. У двухрядных машин двойногодействия наиболее благоприятным оказывается смещение кривошипов на 90 или 120⁰. Выбор наивыгоднейшего расположения кривошипов может быть сделан лишь после суммирования тангенциальных сил отдельных радов для различных смещений кривошипов.

При регулировании производительности компрессоров без изменения частоты вращения, например, присоединением дополнительных мертвых пространств, ступенчатым отжимом всасывающих клапанов и т.д. индикаторные диаграммы изменяются. В этих случаях необходимо дополнительно строить диаграммы тангенциальных сил и для нерасчетного режима компрессора.

Степень неравномерности вращения б выбирают в зависимости от ряда привода. Для решенной передачи принимают:

Для привода от электродвигателя через эластичную муфту на валу компрессора:

Для привоза от электродвигателя, насаженного на вал компрессора, маховой момент определяют по допустимой величине пульсации потребляемого тока:

Из уравнения (*) получим:

Отсюда следует, что при постоянном маховом моменте степень неравномерности вращения изменяется обратно пропорционально квадрату числа оборотов.

У многооборотных компрессоров маховой момент получается небольшим. Поэтому для таких машин выбирают такой угол между кривошипами, который благоприятен для уравновешивания сил инерции, а не для получения минимальной результирующей площадки на диаграмме тангенциальных сил.

В случае привода компрессора от поршневого двигателя, допускающего регулирование производительности компрессора оборотами, сниженное число оборотов достигает иногда 25% от номинального числа.

Меховой момент определяют в этом случае по наименьшим оборотам, но, избегая чрезмерного увеличения веса маховика, допускают

 

Уравновешивание сил инерции.