Маслозаполненный одноступенчатый винтовой компрессор ВК-8/9

Перечень чертежей:

1. Чертеж винтового компрессора ВК-8/9, А2, с параметрами ведущего и ведомого винта
2. Винтовой компрессор в сборе, А1, с указанием элементов: корпус, крышка подшипников, ведущий и ведомый винт, вал мультипликатора, полумуфта

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 42 листах. В работе выполнен проект маслозаполненного одноступенчатого винтового компрессора ВК-8/9.

          Приведено краткое описание конструкции агрегата и его принципа действия. Конструкция выполнена из корпуса, роторов, подшипников и уплотнений. На средней утолщённой части роторов выполнена нарезка винтов. С помощью шестерен, сидящих на валах, выполняется синхронизация вращения роторов винтов. Винты являются цилиндрическими косозубыми крупномодульными шестернями с зубьями специального профиля. Подбор профилей зубьев парных винтов выполняется так, что при взаимной обкатке винтов сопряжение их зубьев происходит без зазоров. Вершины зубьев, которые при вращении винтов описывают цилиндрические поверхности, с корпусом образуют беззазорное сопряжение. Между винтами и корпусом предусмотрены малые, но безопасные для движения винтов зазоры. В конструкции винтовых компрессорах отсутствуют клапаны или какие-либо другие распределительные органы. Расточки корпуса, выполненные под винты, пересекаются между собой. При этом, в поперечном сечении образуется фигура в форме восьмёрки. Они образуют единое пространство, которое сообщается посредством окна всасывания с патрубком или камерой всасывания с одного торца, посредством окна нагнетания с патрубком или камерой нагнетания - с другого. Расположение окон всасывания и нагнетания выполнено по диагонали. Окно всасывания выполнено в форме двух разомкнутых соприкасающихся кольцевых секторов.

Принцип действия. При вращении винтов на стороне выхода зубьев из зацепления постепенно освобождаются впадины между ними. Газ, поступающий через окно из камеры всасывания, заполняет эти впадины за счет создаваемого в них разряжения. Когда полости полностью освобождаются от зубьев на противоположном торце винта, их объем достигает максимальной величины. Затем, проходя через окно, они отсоединяются от камеры всасывания, и процесс всасывания газа в них завершается. Объемы газа, ограниченные поверхностями винтов и корпусом, уже отделились от камеры всасывания, но еще не соединились с камерой нагнетания. По мере того, как зуб ведомого винта входит во впадину ведущего объёма, газ, занимающий этот объём, сокращается и подвергается сжатию. После определенного угла поворота, полости ведущего и ведомого винтов соединяются, образуя одну общую парную полость. Затем зуб ведущего винта начинает заполнять полость ведомого винта, вызывая более интенсивное сжатие газа в парной полости. Процесс сжатия газа в этой полости продолжается до тех пор, пока уменьшающийся объём сжатого газа не достигнет кромки окна нагнетания. В этот самый момент, происходит окончание внутреннего сжимания газа в компрессоре. После этого, при продолжении вращения винтов и соединении парной полости с уже сжатым газом в камере нагнетания, выполняется этап выталкивания газа.

Для охлаждения сжатого газа в маслозаполненных компрессорах осуществляется подача масла через масляный штуцер, расположенный в корпусе сверху, со стороны всасывания, в момент начала образования парной полости. В системе смазки используется такое же масло, что и в системе охлаждения.

          Выполнен предварительный термодинамический расчет с вычислением значений: степень повышения давления в рабочей камере компрессора 9, коэффициент давления 0,96, подогрева 0,953, температура нагнетаемого газа 392,81 К, число оборотов ведущего и ведомого роторов 5106,5 об/мин и 3404,3 об/мин.

          Сделан выбор и расчет геометрических параметров и характерных углов с определением значений:

Определены углы: задней кромки впадины ведомого винта 0,49 рад, конца выхода зуба ведомого винта из впадины ведущего винта на стороне нагнетания 0,21 рад, поворота ведущего винта 86,332⁰, раскрытия всасывающего окна со стороны ведущего и ведомого роторов 285⁰ и 237⁰. Рассчитаны объемы: парной полости 0,0003391 м³, полости нагнетания 0,0001278 м³. Давление окончания внутреннего сжатия равно 0,6748 МПа.

Выполнено построение индикаторной диаграммы парной полости с расчетом индикаторной работы 163,05 Дж и мощности 55,507 кВт. Вычислен расход масла на охлаждение и уплотнение. Общий расход масла на равен 0,144 кг/с.

Произведен расчет притечек газа, в ходе которого вычислены геометрические параметры щелей. Для щели № 1 рассчитаны значения: полная и приведенная длина уплотняющей кромки 56,44 мм и 37,28 мм, длина пути газа 0,353 мм. Аналогичные расчеты выполнены для всех остальных щелей № 2 - № 11. Рассчитаны значения притечек. Сделано уточнение основных параметров. Вычислен коэффициент производительности 0,823 и частота вращения ведущего и ведомого роторов 3591,23 об/мин и 2394,15 об/мин. Рассчитана потребляемая мощность, равная 182,6 кВт. Принят двигатель АИР315М2 .

В ходе проектного расчета мультипликатора определены параметры шестерни и колеса: число зубьев 36 и 44, ширина зубчатого венца 74 мм и 64 мм, делительный диаметр 180 мм и 220 мм, вершин 190 мм и 230 мм и впадин 167,5 мм и 207 мм. Выполнен расчет вала на кручение с вычислением допустимого напряжения 636,94 Н×м и диаметра вала 54,5 мм.

Рассчитаны значения осевых сил 19898,6 Н и 7016,1 Н.При расчете подшипников принят ролико-упорный конический подшипник №7618А. Определена его динамическая грузоподъемность 383115,6 кН и долговечность 6464,2 млн.об.

Выполнено определение профилей винтов. Для сравнения с проектируемым компрессором выполнен расчет аналогичных параметров двухрядного оппозитного компрессора. В проекте проведена разработка конструкции маслозаполненного одноступенчатого винтового компрессора типа ВК-8/9.

Спецификация – 2 листа

В программе: Компас 3D v