Проектирование поршневого двухступенчатого углового компрессора

Перечень чертежей:

1. Чертеж сборочный углового компрессора среднего давления, А1
2. Сборка углового компрессора, А2
3. Принципиальная схема маслопровода, А2
4. Рабочий чертеж принципиальной схемы компрессорной установки, А2
5. Поршневая группа второй ступени, А2
6. Деталь "шток", А2, с требованиями:

• Провести обкатку резьбы. Разность впадин до и после обкатки должна находиться в пределах 0,6 – 0,8 мм
• Проверку прилегания бурта штока и торца гайки к поршню проводить по краске

7. Технический чертеж поршня, А2:
   • Провести гидроиспытания поршня давлением 1,30 МПа на прочность в течение 5 минут. Потения и течи не допускаются
8. З-D модель поршня

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 60 листах. В проекте выполнено проектирование поршневого крейцкопфного двухступенчатого компрессора среднего давления.

          Приведено описание принципиальной схемы компрессорной установки. Процесс сжатия кислорода включает несколько этапов. Начинается он с использования компрессора, который забирает газ из трубопровода через всасывающий газопровод. Затем газ проходит через фильтр, где происходит удаление механических примесей. После этого он направляется по двум газопроводам в первую ступень, где сжимается до промежуточного давления. Затем газ нагнетается в газоохладитель первой ступени, где он охлаждается и частично конденсируются пары воды. Это охлаждение способствует повышению производительности, КПД компрессора и снижению его энергопотребления. Далее газ проходит через водоотделитель. Конденсат, который отделяется в водоотделителе, направляется в емкость для сбора влаги. Потом охлажденный газ идет во вторую ступень компрессора. Сжатый газ с конечным давлением попадает в газоохладитель второй ступени, где происходит частичная конденсация паров воды. Охлажденный газ проходит через водоотделитель, где улавливаются капли воды и масла. Конденсат, который отделяется, собирается в емкости для влаги. Затем сжатый газ направляется в ресивер. Газ, выходящий из уплотнений цилиндров 1-го и 2-го этапов, направляется в резервуар и затем поступает на вход компрессора. Во время работы многоступенчатого поршневого компрессора газ охлаждается в цилиндрах, а также в промежуточных и конечных газоохладителях. Масляная система отвечает за смазку подшипников компрессора и их охлаждение. 

          Выполнено описание конструкции компрессора. Конструкция агрегата включает в состав корпус, коленвал, шатуны, крейцкопф и шток. Коленвал поршневого компрессора имеет одно колено. На него насажен шатун. Вал установлен на подшипниках качения в корпусе компрессора. Подвод смазки к шатунным шейкам выполняется через просверленные отверстия. Шатун служит для преобразования вращательного движения коленвала в возвратно-поступательное движение поршня. Он включает нижнюю и верхнюю головки, соединенные между собой стержнем. Конструкция нижней головки выполнена разъемной. Она служит для соединения шатуна с шатунной шейкой коленвала. Съемная крышка крепится шатунными болтами. Верхняя головка шатунов выполнена неразъемной. Она соединяет шатун с крейцкопфом, который в свою очередь соединяет шатун со штоком. Его конструкция включает корпус, башмаки, втулку и крейцкопфный палец. Изготовление цилиндров выполнено путем отливки из низколегированного чугуна. Они имеют рабочую полость, водяную рубашку, клапанные коробки и каналы, которые соединяют их со всасывающим и нагнетательным патрубками. Для уплотнения штоков применяется сальниковое уплотнение . Уплотняющее устройство сальника помещено между подвижным штоком и неподвижными деталями сальниковой камеры. С его помощью закрывается щель между подвижными и неподвижными деталями. Применена циркуляционная смазка механизма движения, выполняемая от шестеренчатого насоса, смонтированного на валу компрессора. Охлаждение цилиндров компрессора выполняется водой, которая подается под давлением. Газ после сжатия в каждой ступени попадает в межступенчатый холодильник и охлаждается циркуляционной водой.

          Приведен термодинамический расчет агрегата. Выполнено определение основных геометрических и режимных параметров компрессора с расчетом значений: номинальные давления всасывания по ступеням 0,1 МПа, 033 МПа, 1,0 МПа, относительные потери давления : на всасывании первой ступени 0,036, на нагнетании второй ступени 0,02. Определены коэффициенты подачи: 1 – 0,757, 2 - 0,777.

Сделан предварительный расчет значений основных размеров и параметров компрессора:

Определена производительность компрессора 0,237 м³/с, потребляемая мощность 77578 Вт, изотермный КПД 0,703.

В качестве привода принят электродвигатель 4А355М12У3.

Выполнен динамический расчет на ЭВМ. Описаны основные теоретические положения. По результатам расчет построены индикаторные диаграммы: 1-й и 2-й ступеней, действующих сил 1-го и 2-го ряда. Сделан расчет маховика. Маховик служит аккумулятором энергии. Он аккумулирует энергию в случае ее избытка, увеличивая при этом свою угловую скорость - кинетическую энергию. При недостатке энергии она передается маховиком компрессору за счет уменьшения своей кинетической энергии, при уменьшении угловой скорости. Определен масштаб момента 0,2 кН/см, изменение энергии маховика за один оборот 469,1 Дж, момент инерции 13,51 кг×м².

Приведены расчеты на прочность. В ходе расчета шатуна вычислены параметры его стержня: сечение 0,003519 м², расчетная растягивающая сила 17270,4 Н, расчетно-сжимающая сила (-17591,7) кН, длина стержня 0,35 м, среднее напряжение цикла 20,35 МПа. Проведен расчет поршневых и кривошипных головок шатуна с вычислением основных значений. При расчете шатунного болта определено натяжение растяжения 42,96 МПа, затяжки 128,88 МПа, момент на ключе 62,92 Н×м.

Сделан расчет поршня первой ступени с определением приведенного радиуса 0,0293 м, максимального изгибного напряжения 1210528 Па.

Рассчитаны поршневые кольца первой ступени с вычисление радиуса поршня 0,17 м, удельного давления кольца 0,0428 МПа, напряжения изгиба 139,45 МПа.

Произведен расчет цилиндра с определением радиального напряжения (-345000 Па), эквивалентного 2731123 Па.  Выполнены расчет шпилек крепления первой ступени и ее прокладок. Сделана проверка резьбы штока на сопротивление усталости 17,75×10⁶ Па. При расчете крейцкопфа рассчитана суммарная поршневая сила - 8896,8 Н. в Ходе расчета крейцкопфного пальца вычислена распределенная нагрузка на палец 2,467 МПа, изгибающий момент 0,453 кН×м, напряжение изгибу 23,8 МПа и касательное напряжение 2,244 МПа.

Приняты роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники 30003538 с динамической грузоподъемностью 805 кН. Определен его ресурс 1271×10³ часов. Для первой ступени принят клапан ПИК-125-0,5А. Рассчитана суммарная потеря мощности в клапанах одной полости: со стороны крышки 767,84 Вт, со стороны вала 747,3 Вт. Потребляемая мощность в клапанах ступени от индикаторной мощности составляет 4,1 %.  Выполнен расчет на прочность поршня второй ступени с определением основных значений.

Описано уравновешивание компрессора и его смазка. Приведен раздел по обслуживанию кислородных компрессоров.

Рассмотрены возможные неисправности агрегата. Выполнено описание автоматизации и защиты.

Разработаны меры по охране труда.

В работе выполнен проект поршневого крейцкопфного двухступенчатого двухрядного углового компрессора среднего давления.

Спецификация – 3 листа

В программе: Компас 3D v