Щерба в е рабочие процессы компрессоров объемного действия

Щерба в е рабочие процессы компрессоров объемного действия

УДК 621.512: 621.651

Щерба В.Е, Болштянский А. П., Лысенко Е.А., Григорьев А.В., Носов Е. Ю , Нестеренко Г. А.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВОГО НАСОС-КОМПРЕССОРА

Омский государственный технический университет

В статье рассматривается конструкция стенда и результаты исследований насос-компрессора . Показано типичное распределение температур вдоль образующей цилиндра и снижение его теплонапряженности по сравнению с обычными компрессорными машинами.

Ключевые слова: поршневой насос-компрессор; теплонапряженность; частота вращения

In article the design of the stand and results of researches of the pump-compressor is considered. Typical distribution of temperatures along forming the cylinder and decrease in its thermal stress in comparison with usual compressor machines is shown.

Keywords: the piston pump-compressor; thermal stress; frequency of rotation

Экспериментальное исследование машин объемного действия, обычно, являются непременным условием подготовки к параметрическому анализу их характеристик, т.к. вычисление теплонапряженности деталей цилиндропоршневой группы не всегда возможно. Вышесказанное тем более относится к такому объекту техники, как поршневой насос-компрессор, применение которого в промышленности на настоящее время неизвестно.

Для проведения экспериментов был спроектирован и изготовлен вертикальный поршневой насос-компрессор с кривошипно-шатунным крейцкопфным приводом, цилиндропоршневая группа которого показана на (рис. 1).

Рис. 1 Конструктивная схема цилиндропоршневой группы модельного образца насос-компрессора при положении поршя близком к верхней мертвой точке:

1. Направляющая крейцкопфа. 2. Крейцкопф. 3. Шток. 4. Уплотнение штока. 5. Нагнетательный жидкостный клапан. 6. Всасывающий жидкостный клапан. 7. Клапанная проставка . 8. Насосная полость. 9. Цилиндр. 10. Шаровая пята. 11. Нижняя опора поршня. 12. Гильза поршня. 13. Стяжные болты. 14. Распорка. 15. Крышка поршня. 16. Компрессорная полость. 17. Стяжные шпильки. 18. Клапанная крышка. 19. Всасывающий газовый фильтр. 20. Нагнетательный газовый патрубок. 21. Датчик давления. 22. Заглушки

Агрегат приводился от электродвигателя через клиноременную передачу и обеспечивал частоту вращения от 300 мин -1 до 1200 мин -1 .

В качестве нагнетательных клапанов компрессорной полости используются 2 тарельчатых клапана грибкового типа с диаметром 6 мм и высотой подъема запорного элемента до ограничителя подъема 1 мм. В качестве всасывающих клапанов используются 2 тарельчатых клапана с плоской тарелкой и упругой вставкой на поверхности седла из жесткого эластомера. Диаметр проходного отверстия в седле 8 мм , высота подъема до ограничителя 1,2 мм. В качестве клапанов для насосной полости используются серийные жидкостные обратные клапаны серии 191 с проходным сечением ½” и запорным органом с конической формы тарелки. Диаметр проходного отверстия в седле 12 мм, ход запорного органа до ограничителя подъема 4 мм .

Номинальный диаметр дюралюминиевого цилиндра 40 мм , длина 120 мм . Гильза 12 поршня имеет длину 60 мм , радиальный зазор между наружной поверхностью гильзы и внутренним диаметром поршня — 21,4 мкм.

Шаровая пята 10 предназначена для компенсации погрешности совпадения осей крейцкопфа и цилиндра, которые возникают при изготовлении и сборке.

На (рис. 2) изображена пневмогидравлическая схема стенда. Всасываемый воздух попадает в компрессорную полость 16, сжимается там и подается в ресивер 10, где его пульсации сглаживаются, и из него выделяются притечки, попавшие в воздух через щель между поршнем и цилиндром, которые впоследствии стравливаются через кран 23 в мерную емкость 24. Далее воздух через регулятор давления попадает в газовый счетчик 7, после которого уходит в атмосферу.

Рабочая жидкость из мерной емкости 21 всасывается в насосную полость 19 через клапан 20, сжимается и через клапан 22 попадает в ресивер 4, где она сжимает воздушный колпак 5, гасящий колебания, и через регулятор давления 2 поступает в мерную емкость 1, с помощью которой измеряется действительная производительность насосной полости.

Для измерения температур стенок использовались термисторы В57861‑ S 103- F 40 типа NTC с номинальным сопротивлением 10 кОм. На (рис. 3) показана заделка термистора в стенку цилиндра. Аналогично производилась заделка термистора в корпус клапанной крышки.

Рис. 2 Пневмогидравлическая схема стенда для исследования насос-компрессора :

1. Мерная емкость (производительность насоса). 2. Регулятор давления насосной полости. 3. Нагнетаемая жидкость. 4. Ресивер. 5. Воздушный колпак. 6. Манометр. 7. Газовый счетчик типа СГК-4. 8. Регулятор давления воздуха. 9. Манометр. 10. Ресивер. 11. Полость нагнетания. 12. Нагнетательный клапан. 13. Полость всасывания. 14. Всасывающий клапан. 15. Воздушный фильтр. 16. Компрессорная полость. 17. Цилиндр. 18. Поршень. 19. Насосная полость. 20. Всасывающий клапан. 21. Мерная емкость (общий расход насоса). 22. Нагнетательный клапан. 23. Кран слива притечек жидкости. 24. Мерная емкость (объем притечек в компрессорную полость)

Рис. 3 Схема монтажа термистора в стенке цилиндра:

1. Цилиндр. 2. Чувствительный элемент (термистор). 3. Дюралюминиевая втулка. 4. Эпоксидная смола с наполнителем – медным порошком. 5. Электрические выводы

Тарировка термисторов производилась в потоке воздуха, температура которого изменялась нагревом в бытовом обогревателе. Измерение сопротивления термисторов производилось мультиметром типа U1253B с точностью 0,1 Ом через низкоомный переключатель.

На каждом исследуемом режиме работы проводилось измерение сопротивлений датчиков температуры не ранее момента, когда в течение 5-6-ти минут сопротивление любого из датчиков практически переставало изменяться, выход на установившийся тепловой режим длился от 35 мин до полутора часов.

С целью выяснения влияния параметров насос-компрессора на температуру стенок цилиндра был проведен полнофакторный эксперимент, включающий все возможные сочетания частоты вращения коленчатого вала и давления нагнетания компрессорной полости (от 2,0 до 6,0 бар с дискретностью 1 бар) при постоянном давлении всасывания 1,0 бар.

На (рис. 4) изображено типичное распределение температуры вдоль образующей цилиндра, а полные результаты экспериментов отражены в (табл. 1, 2 , 3).

Рис. 4 Типичное распределение температуры вдоль стенки цилиндра при работе насос-компрессора , L Ц – общая длина цилиндра снизу вверх в направлении клапанной крышки

В этих таблицах обозначения — t 6 — температура клапанной плиты компрессорной полости. t 5 – температура цилиндра вблизи клапанной плиты компрессорной полости на расстоянии 10 мм от неё. t 4 … t 1 – температуры цилиндра в равноудалённых друг от друга на 20 мм точках.

Теплонапряженность цилиндра. Частота вращения n = 370 мин -1

Теплонапряженность цилиндра. Частота вращения n = 470 мин -1

Теплонапряженность цилиндра. Частота вращения n =560 мин -1

На основании полученных экспериментальных данных получена зависимость средней температуры цилиндра tcp в виде полинома

, (1)

где ε – отношение давления нагнетания к давлению всасывания компрессорной полости, n – частота вращения коленчатого вала.

Полученные значения теплонапряженности цилиндропоршневой группы исследуемой машины сравнивались с аналогичными характеристиками поршневого компрессора с газостатическим центрированием поршня, имеющим примерно такие же геометрические характеристики, и в котором отсутствуют элементы трения в цилиндропоршневой группе, которые способствуют увеличению температуры цилиндра [1].

Установлено, что исследуемый насос-компрессор имеет заметно более низкие (от 5‑7 К при работе на низких давлениях и частоте вращения, и до 7‑15 К при высоких частоте и давлениях нагнетания в ступени) температуры цилиндра, что должно положительно сказаться на экономичности компрессорной полости рассматриваемой машины.

Читайте также  Шум компрессора кондиционера приора

Отличительная особенность работы поршневого насос-компрессора состоит в том, что он одновременно работает с двумя рабочими телами, которые обладают резко отличающимися физико-механическими свойствами, в том числе и таким параметром, как динамическая вязкость, которая в значительной степени определяет сопротивление течению рабочей среды через газораспределительные органы и через уплотнительные элементы. Этот физический параметр во многом определяет возможную и экономичную работу как насосов, так и компрессоров. Так, например, частота вращения коленчатого вала современных поршневых компрессоров находится в пределах от 500 мин -1 для крупных машин до 3000 мин -1 для машин малой производительности и микрорасходных машин. Поршневые насосы имеют частоту вращения коленчатого вала от 300 до 600 мин -1 .

Учитывая эту особенность, представляется целесообразным провести анализ влияния этого параметра на рабочие и интегральные характеристики компрессора и насоса в диапазоне от 300 мин -1 (низкая частота для насоса) до 1200 мин -1 (достаточно высокая частота для поршневого компрессора).

Для проведения численного эксперимента был использован насос-компрессор с геометрическими характеристиками, равными характеристика экспериментального образца. Расчет параметров компрессорной полости проводился по методике, описанной в [2], при построении методики расчета насосной полости использовались результаты работ [3, 4].

Расчеты проводились при следующих основных параметрах: давление всасывания в компрессорной полости РВ = 10 5 Па (1 бар); давление нагнетания в компрессорной полости РН = 5·10 5 Па (5 бар); давление всасывания в насосной полости РВ W = 10 5 Па (1 бар); давление нагнетания в насосной полости РН W = 10·10 5 Па (10 бар); радиальный зазор в цилиндропоршневой группе δ = 20 мкм.

Численное моделирование показало следующие результаты.

В работающем на расчетных режимах насос-компрессоре вследствие предполагаемого постоянного наличия жидкости в зазоре между поршнем и цилиндром газ не может прорваться через поршневое уплотнение, в связи с чем утечки через это уплотнение должны быть равны нулю и не должны зависеть от частоты вращения коленчатого вала n . Это явление справедливо описывает работу насос-компрессора при n до 700 мин -1 (рис. 5), когда утечки и перетечки в поршневом уплотнении ничтожны. Однако при дальнейшем увеличении n наблюдается резкий рост утечек и перетечек газа. Это обусловлено тем, что динамика работы всасывающего клапана компрессорной полости ухудшается, он начинает работать с запаздыванием, что и приводит к росту утечек и перетечек.

КОМПРЕССОР С КОМБИНИРОВАННЫМ МЕХАНИЗМОМ ПРИВОДА

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано при создании, преимущественно, поршневых компрессоров. Компрессор состоит из основного 1 и дополнительного 2 цилиндров с обратными клапанами 3, 4, 5 и 6. В цилиндре 1 с зазором размещен основной поршень 7, а в дополнительном цилиндре 2 — вспомогательный плунжер 8. Поршень 7 сжимает газ, а плунжер 8 — смазочно-охлаждающую жидкость. Механизм привода содержит кулису 9 с пазом 10, в котором установлены кривошипы 11, 12, соединенные с валами 13 и 14 электродвигателей. Вал 13 имеет отверстие 15, через которое проходит вал 14. В теле цилиндра 1 размещена кольцевая полость 23, соединенная с цилиндром 2 через канал 24 и нагнетательный клапан 6 и с источником жидкости 25 через канал 26, который выполняет дополнительно функцию теплообменника. Цилиндр 2 соединен с источником жидкости 25 через канал 27, всасывающий клапан 4 и канал 27. При синхронном и противоположно направленном вращении кривошипов 11 и 12 в пазу 10 кулисы 9 закрепленные на ней поршень 7 и плунжер 8 совершают возвратно-поступательное движение вдоль своей общей оси, всасывая, сжимая и нагнетая соответственно газ и жидкость. В компрессоре происходит активное охлаждение тела цилиндра 1 и поршня 7 за счет постоянной циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости в их полостях. Повышается КПД компрессора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Компрессор с комбинированным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один основной поршень со своим цилиндром и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с этим поршнем, и каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип, а оба двигателя имеют общий единый корпус, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя, отличающийся тем, что механизм привода соединен со вспомогательным поршнем или плунжером, ось которого совпадает с осью основного поршня, причем вспомогательный поршень или плунжер размещен в дополнительном цилиндре, соединенном через всасывающий клапан с источником жидкости, а через нагнетательные клапаны — с полостями, размещенными в теле основного поршня и его цилиндра, а эти полости соединены с источником жидкости. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что полость, размещенная в теле основного цилиндра, соединена с источником жидкости через теплообменник.

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано при создании преимущественно поршневых компрессоров, к которым предъявляются высокие требования по экономичности, ресурсу работы и чистоте сжимаемых газов.

Известен компрессор с комбинированным приводом, содержащий, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип (Пат. России 2098662, МКИ F04В 25/00, 35/00. Бесконтактный компрессор. / А.П.Болштянский, В.Е.Щерба. Омский государственный технический университет. — №95114243/06; Заявлено 08.08.95; Опубл. 10.12.97. Бюл. №34).

Известен также компрессор с комбинированным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один основной поршень со своим цилиндром и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с этим поршнем, и каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип, а оба двигателя имеют общий единый корпус, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя Патент России 2334877, МКИ F01B 1/10, F16H 21/36. Машина объемного действия. / А.П.Болштянский, В.Е.Щерба, Е.А.Лысенко. Омский государственный технический университет. — №2006139729; Заявлено 09.11.2006; Опубл. 27.09.2008. Бюл. №27).

Недостатком известных конструкций является их сравнительно низкий коэффициент полезного действия (КПД) в бесконтактном исполнении цилиндропоршневой пары, т.к. в зависимости от режима работы наблюдается большая разность в температурах поршня, от которого теплота, получаемая им от сжатого газа, практически не отводится, и цилиндра, имеющего свободную поверхность теплообмена, в связи с чем они при нагреве расширятся не одинаково, и при проектировании такой конструкции приходится закладывать большой зазор между поршнем и цилиндром. Это обстоятельство существенно снижает КПД компрессора в связи с большими потерями с утечками через большой зазор подведенной к сжимаемому газу работы, т.к. величина утечек зависит от величины зазора в третьей степени.

Задачей изобретения является повышение КПД компрессора за счет снижения работы, потерянной с утечками, путем получения условий для использования минимального зазора в цилиндропоршневой паре.

Данный технический результат достигается тем, что механизм привода соединен со вспомогательным поршнем или плунжером, ось которого совпадает с осью основного поршня, причем вспомогательный поршень или плунжер размещен в дополнительном цилиндре, соединенном через всасывающий клапан с источником жидкости, а через нагнетательные клапаны — с полостями, размещенными в теле основного поршня и его цилиндра, а эти полости соединены с источником жидкости. Полость, размещенная в теле основного цилиндра, может быть соединена с источником жидкости через теплообменник.

Читайте также  Холодильник lg grsn389sqf компрессор

Суть изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображено продольное сечение поршневого компрессора, основной поршень которого находится в верхней мертвой точке (в его цилиндре заканчивается процесс нагнетания), а вспомогательный плунжер (нижний по рисунку) находится в положении нижней мертвой точки (в нижнем цилиндре заканчивается процесс всасывания смазочно-охлаждающей жидкости).

На фиг.2 изображено поперечное сечение машины (вид в направлении стрелки «А»), а на фиг.3 — этот же вид при среднем (относительно корпуса машины) положении основного поршня и вспомогательного плунжера, когда они оба движутся вниз (в верхнем цилиндре идет процесс всасывания газа, в нижнем — процесс нагнетания жидкости).

Компрессор состоит (фиг.1-3) из основного 1 и дополнительного 2 цилиндров, снабженных всасывающими соответственно 3 и 4 и нагнетательными соответственно 5 и 6 клапанами. В цилиндре 1 с зазором размещен основной поршень 7, а в дополнительном цилиндре 2 размешен вспомогательный плунжер 8, образующие блок, соединенный с общим механизмом привода, выполненным в виде кулисы 9 с пазом 10, в котором установлены первый 11 и второй 12 кривошипы, жестко соединенные с первым 13 и вторым 14 валом приводных двигателей (в данном примере — электродвигателей), причем вал 13 имеет сквозное отверстие 15, через которое проходит вал 14. Оба электродвигателя (первый и второй) имеют общий корпус 16, статорные обмотки соответственно 17 и 18, соединенные с источником напряжения, и роторные обмотки 19 и 20, например, короткозамкнутого типа (оба двигателя асинхронного типа), сидящие неподвижно, соответственно на валах 13 и 14, которые установлены в корпусе 16 на подшипниках качения соответственно 21 и 22. Направление движения (вращения) магнитного поля в статорных обмотках 17 и 18 противоположное, в связи с чем валы 13 и 14 совершают синхронное противоположное вращение (см. фиг.2 и 3).

В теле основного цилиндра 1 (фиг.1), в котором происходит сжатие газа, размещена кольцевая полость 23, соединенная с дополнительным цилиндром 2 через канал 24 и нагнетательный клапан 6, и с источником жидкости 25 через канал 26, который выполняет дополнительно функцию теплообменника. Дополнительный цилиндр 2 соединен с источником жидкости 25 через канал 27 и всасывающий клапан 4 (фиг.1 и 2).

В основном поршне 7 размещена кольцевая полость 28 (фиг.3), которая соединена через разветвленный канал 29 с нагнетательным клапаном 30, размещенным в теле вспомогательного плунжера 8, и снабжена сливными отверстиями 31, обращенными в сторону кулисы 9. Канал 32 служит для слива жидкости из зоны действия кулисы 9 обратно в источник жидкости 25 (фиг.1).

Компрессор работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения к статорным обмоткам 17 и 18 в них возникает вращающееся противоположно направленное магнитное поле, возбуждающее магнитные поля в соответствующих роторных обмотках 19 и 20. Взаимодействие магнитных полей вызывает появление крутящего момента, который направлен противоположно в обеих роторных обмотках, в связи с чем валы 13 и 14 вращаются в противоположных направлениях с одинаковой частотой и одинаковым крутящим моментом благодаря идентичности электромагнитных характеристик статорных 17 и 18 и роторных 19 и 20 обмоток. При этом кривошипы 11 и 12 совершают синхронное противоположное вращение в пазу 10 кулисы 9, придавая ей возвратно-поступательное движение вдоль совместной оси основного 1 и дополнительного 2 цилиндров. Перемещающиеся вместе с кулисой 9 поршень 7 и плунжер 8 также совершают возвратно-поступательное движение, изменяя рабочий объем цилиндров 1 и 2. При этом, в связи с наличием всасывающих 3 и 4 и нагнетательных 5, 6 и 30 клапанов, в основном цилиндре 1 газ всасывается, сжимается и подается потребителю, а смазочно-охлаждающая жидкость из источника 25 через канал 27 и клапан 4 всасывается в дополнительный цилиндр 2, сжимается и нагнетается через клапан 30, канал 29 (фиг.2) в полость 28 основного поршня 7, отнимая у него теплоту, переданную поршню в процессе сжатия газа в основном цилиндре 1, откуда сливается через отверстия 31, попадая на кулису 9, смазывая механизм движения, и далее жидкость сливается по каналу 32 (фиг.1) обратно в источник жидкости 25. Кроме того (фиг.1), жидкость из дополнительного цилиндра 25 через нагнетательный клапан 6 и канал 24 попадает в полость 23 основного цилиндра и, протекая по ней, отнимает теплоту сжатия, переданную цилиндру в процессе сжатия газа в этом цилиндре. Далее жидкость по каналу 26, одновременно выполняющему функцию теплообменника (канал 26 проходит во внешней среде и может быть снабжен оребрением), охлаждается и сливается в источник 25, смешиваясь с нагретой жидкостью, поступившей по каналу 32. Сам источник 25 также может быть снабжен увеличенной поверхностью за счет оребрения и может выполнять функцию теплообменника.

Синхронное противоположно направленное и практически полностью соосное вращение валов 13 и 14, а также закрепленных на них кривошипов 11 и 12 обеспечивает полное отсутствие боковых усилий на поршне 7, что позволяет отказаться от его смазки и сжимать газы и смеси газов без их загрязнения продуктами смазки и износа.

Активное охлаждение основных цилиндра и поршня за счет постоянной циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости в их полостях предложенной конструкции компрессора позволяет:

1. Стабилизировать температуру основных поршня и цилиндра на одном уровне и при их близких значениях, в результате чего, будучи изготовленными из обычных материалов с близкими коэффициентами линейного расширения (пара «сталь-сталь», «дюралюминий-дюралюминий», «латунь-латунь», «чугун-сталь», «нержавеющая сталь-латунь» и т.д.), получить практически независимый от теплового режима работы компрессора зазор между поршнем и цилиндром, что дает возможность использовать в цилиндропоршневой паре очень малые, близкие к нулю, зазоры и, таким образом, кратно снизить потерю работы цикла с утечками и существенно, на 10-15%, повысить КПД компрессора.

2. Отвести значительную часть теплоты сжатия от поверхностей, окружающих газ в процессе его сжатия, приблизить этот процесс к изотермическому и за счет этого повысить на 5-7% КПД компрессора.

3. За счет потока смазывающе-охлаждающей жидкости из полости основного поршня на механизм движения снизить потери в нем на трение и износ, что также положительно сказывается на работоспособности и экономичности компрессора.

Разработка компрессора без смазки цилиндров маслом Основные понятия и пример. — презентация

Презентация была опубликована 5 лет назад пользователемИльнур Сюндюков

Похожие презентации

Презентация на тему: » Разработка компрессора без смазки цилиндров маслом Основные понятия и пример.» — Транскрипт:

1 Разработка компрессора без смазки цилиндров маслом Основные понятия и пример

2 Компрессор Компрессор (от лат. compressio сжатие) энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

3 Классификация компрессоров Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные давления

4 Объемные компрессоры В машинах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура машин данного типа разнообразна, и насчитывает более десятка, основные из них: поршневые, винтовые, роторно- шестерёнчатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Читайте также  Штекер в прикуриватель для компрессора как припаять

5 Поршневой компрессор Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопюные и бескрейцкоп юные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерныекрейцкопюные

6 Поршневой компрессор без смазки Первоначально компрессор без смазки цилиндров выполнялся с лабиринтным уплотнением, в которых уплотнение поршня достигается с помощью канавок, нарезанных на поршне, но такая конструкция не получила практического применения.лабиринтным уплотнением

7 Поршневой компрессор без смазки В дальнейшем развитие компрессоров без смазки цилиндров пошло по пути создания и внедрения компрессоров, в которых уплотнение поршней осуществляется поршневыми кольцами, выполненными из композиционных материалов. Компрессоры без смазки цилиндров необходимы для технологических процессов, в которых попадание примесей смазочного масла в сжимаемый газ весьма нежелательно.

8 Поршневой компрессор без смазки Такие современные компрессоры работают без ремонта более продолжительное время, чем компрессоры с обычной смазкой цилиндров. В настоящее время на ряде заводов изготовляются разнообразные типы компрессоров без смазки цилиндров.

9 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Еще одним направлением компрессоростроения стало расширенное производство компрессорных машин малой производительности с целью приближения источников давления газа к потребителям.

10 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки При этом возникает смежная проблема – снижения шумности и вибрации компрессоров, т.к. будучи расположенными в непосредственной близости от обслуживающего персонала, они не должны ухудшать экологическую ситуацию на рабочем месте

11 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Обзор технических решений, позволяющих создавать малошумящие безвибрационные поршневые компрессоры, позволил выявить направление конструирования, связанное с использованием так называемых комбинированных механизмов привода

12 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки которые теоретически могут позволить полностью исключить вибрацию поршневого компрессора и, соответственно, шум при его работе [2- 4]. Кинематическая схема такого компрессора приведена на рис. 1

13 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки 1.Цилиндр. 2.Поршень. 3, 4. Клапаны. 5. Шток. 6. Пластина (кулиса). 7, 9 Паз. 8, 10. Палец кривошипа. 11. Противовес. FИ – силы инерции. FК –сила со стороны кривошипа. FТР – сила трения.

14 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Суть работы конструкции заключается в том, что имеется, по крайней мере, два приводных вала со своими кривошипами (8 и 10). Оба вала вращаются синхронно и противоположно и имеют противовесы. Таким образом, полностью уравновешиваются силы инерции первого порядка, связанные с

15 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки неравномерным прямолинейным движением кулисы с поршнями и шатунами, а также силы трения между кривошипами и пазами, т.к. они направлены в противоположные стороны и равны между собой. Необходимо применить глушитель на входе в цилиндр для исключения шума воздушных масс. Балансировка машины в сборе по двум плоскостям

16 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Расчет рабочих процессов, протекающих в камере сжатия компрессора, следует проводить по общепринятой методике, основанной на уравнении первого закона термодинамики для тела с переменной массой [5]

17 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Основной проблемой для реального проектирования такого компрессора является выбор конструктивной схемы, обеспечивающей минимальные затраты на производство при сохранении основных преимуществ, заложенных в конструкции.

18 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Одним из способов создания новых конструкций является агрегатный метод, заключающийся в использовании уже серийно изготавливаемых деталей и узлов, встраиваемых в новую компоновку с использованием ограниченного количества оригинальных деталей, придающих устройству новые положительные свойства.

19 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки В данном случае, очевидно, имеет смысл использовать такие готовые узлы и детали, как клапанная коробка в сборе с клапанами, цилиндр и картер компрессора, а также его ресивер и, возможно, элементы привода. В этом случае общая компоновка компрессора может выглядеть следующим образом (рис. 2)

20 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки 1.Ресивер. 2. Площадка. 3. Сухой картер 4. Кулиса. 5. Подшипник качения. 6. Кривошип с противовесом. 7. Цилиндр. 8. Поршень. 9. Клапанная коробка с клапанами. 10. Двигатель. 11. Подшипниковый узел. 12. Шестерни

21 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки В приведенной конструкции «покупными» изделиями являются ресивер, цилиндр, клапанная коробка в сборе с клапанами, электродвигатель, кривошипы. Синхронизация встречного вращения кривошипов 6 производится с помощью шестерен.

22 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки В качестве уплотнительных колец используются разрезные кольца из самосмазывающихся материалов типа Ф4К15М5. Направляющее кольцо изготавливается из материала типа АФГМ.

23 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки В данной конструкции в качестве одного ведущего вала использован вал электродвигателя 10, я для привода второго кривошипа применен дополнительный подшипниковый узел 11. Синхронизация вращения обеих кривошипов производится за счет синхронизирующих шестерен 12.

24 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки В принципе для привода второго кривошипа можно использовать второй электродвигатель, включенный с противоположным вращением. В этом случае можно избежать жесткую синхронизацию валов шестернями, но в этом случае удержание поршня от угловых колебаний должно обеспечиваться удлиненной направляющей втулкой.

25 Малошумящий безвибрационный поршневой компрессор без смазки Расчет кольцевого самосмазывающегося уплотнения может быть проведен в соответствии с данными, опубликованными в [6]. Приведенная компоновка позволяет использовать готовые изделия и 3 приблизить концепцию создания подобного компрессора к реальному воплощению.

26 Библиографический список: 1. Болштянский А.П. Компрессоры с газостатическим центрированием поршня/ А.П. Болштянский, В.Д. Белый, С.А. Дорошевич. – Омск: Изд- во ОмГТУ, с. 2. Патент РФ , по заявке Поршневой компрессор/ Болштянский А.П., Щерба В.Е., Лысенко Е.А. Заявлено Опубл – Бюл Патент РФ , по заявке Машина объемного действия/ Болштянский А.П., Щерба В.Е., Лысенко Е.А. Заявлено Опубл – Бюл Лысенко Е.А. Поршневой компрессор с уравновешенным механизмом привода// Е.А. Лысенко, А.П. Болштянский, В.Е. Щерба. Сб. трудов XIV Междунар. науч.-техн. конф. по компрессорной технике, Т 1. Казань, С Штейнгарт Л. А. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров с помощью математического моделирования: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛПИ, – 16 с. 6. Новиков И.И. Бессмазочные поршневые уплотнения в компрессорах/ И.И. Новиков, В.П. Захаренко, Б.С. Ландо. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, – 238 с.