Большая техническая энциклопедия
0 1 3 5 8
D N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ТА ТВ ТЕ ТИ ТК ТЛ ТМ ТО ТР ТУ ТЩ ТЯ

Тангенциальная диаграмма

 
Тангенциальная диаграмма является диаграммой момента сопротивления, действующего на валу компрессора. Характер диаграммы вращающего момента зависит от рода двигателя.
Тангенциальная диаграмма выражает изменение противодействующего момента компрессора или, что то же, изменение вращающего момента, создаваемого электродвигателем на валу компрессора. Непостоянство вращающего момента вызывает пульсацию силы тока ( фиг. При значительных колебаниях силы тока в электродвигателе возникают переменные механические нагрузки, действующие разрушающе на изоляцию его полюсов. Кроме того, колебания силы тока при большой мощности двигателя и недостаточном избытке мощности питающего кабеля могут вызывать мигание электрических ламп, питаемых от того же кабеля. Поэтому допускаемые колебания силы тока ограничивают некоторым пределом.
Тангенциальная диаграмма получается более равномерной, что позволяет снизить вес маховика.
Неплавность тангенциальной диаграммы в компоновке 8 компенсируется повышением оборотов, поэтому масса маховика небольшая.
При построении тангенциальных диаграмм средние потери давления могут быть вычислены посредством графика фиг.
В многорядных компрессорах тангенциальные диаграммы отдельных рядов суммируются с учетом угла между кривошипами.
Масштаб работы на тангенциальной диаграмме определяют следующим образом.
Масштаб работы на тангенциальной диаграмме определяется так.
Далее, находят из тангенциальной диаграммы тангенциальное усилие 7 на правую шейку мотыля при угле поворота кривошипа, соответствующем наибольшему крутящему моменту.
Свойственная этой компоновке неплавность тангенциальной диаграммы компенсируется повышением оборотов, а потому масса маховика получается небольшой.
При угле в 60 получается более плавная тангенциальная диаграмма.
Снижение динамической неуравновешенности и улучшение тангенциальной диаграммы происходят за счет смещения кривошипов отдельных рядов друг относительно друга. В угловых компрессорах с одним кривошипом это достигается за счет соответствующего расположения осей цилиндров отдельных рядов. Динамическая неуравновешенность, кроме того, снижается также и вследствие уменьшения веса возвратно-движущихся частей ряда при переходе к многорядной схеме машины.
При угле между кривошипами в 90 суммарная тангенциальная диаграмма получается более благоприятной, если мощность разделена поровну между рядами, а массы возвратно-движущихся частей обоих рядов одинаковы.
Можно доказать, что в простейшем случае синусоидальной тангенциальной диаграммы, изображенной на рис. 1 и 2, наивыгоднейшее значение угла 6 равно 90; вывод этот, впрочем, очевиден и сам собою.
Диаграмма тангенциальных усилий.
Средняя тангенциальная сила Гср определяется делением всей площади тангенциальной диаграммы на ее длину.
В некоторых случаях при синхронном двигателе для улучшения тангенциальной диаграммы идут на увеличение числа ступеней и выбирают, например, для двухрядного компрессора шесть ступеней вместо пяти. Положительных результатов достигают также спариванием однорядных компрессоров с приводом их от общего двигателя.
Построив диаграммы поршневых сил для каждого ряда приступают к построению тангенциальной диаграммы, которая является диаграммой момента сопротивления, действующего на валу компрессора.
Выбор утла между кривошипами целесообразно производить, разложив предварительно по отдельности тангенциальные диаграммы обоих рядов на гармоники и оценив величину смещения, при котором первые и при незначительности первых, вторые гармоники, лучше всего гасят друг друга.
Компоновки 4 и 5 дают более плавную по сравнению с компоновкой 6 тангенциальную диаграмму и требуют меньшего маховика. Силы инерции первого и второго порядков при равенстве масс по рядам в компоновках 4 и 5 полностью уравновешены. Но момент сил инерции первого порядка в компоновке 4 достигает большей величины.
Наивыгоднейший угол и относительное опережение кривошипов в последнем случае определяют путем пробного суммирования тангенциальных диаграмм обоих рядов.
Причем в крупных малооборотных машинах со ступенями двойного действия, с целью получения плавной тангенциальной диаграммы, применяют угол 90 ( фиг. В многооборотных машинах, для лучшего уравновешивания сил инерции, применяют угол 180 ( фиг. В бескрейцкопфных двухрядных компрессорах с цилиндрами простого действия более плавная тангенциальная диаграмма обеспечивается также при угле 180 ( фиг.
Кривая YZ, по которой определяется GD, зависит почти исключительно от вида тангенциальной диаграммы компрессора, так как величина К, оказывающая малое влияние, при заданном числе оборотов обычно принимается неизменной ( V. При тангенциальной диаграмме с явно выраженными 1 - й и 2 - й гармониками, на кривой YZ имеются две запретные зоны вблизи резонансных точек этих гармоник: у Z 1 и Z 0 25 ( фиг.
Суммирование сил двигателя и компрессора выполняют тогда на диаграмме поршневых сил, а построение тангенциальной диаграммы ведут обычным путем. Кривошипный механизм служит в этих случаях лишь для передачи избыточной энергии от двигателя к маховику и возвращения ее от маховика к компрессору.
Возможность снижения необходимого махового момента заложена главным образом в выполнении компрессора, от которого зависит получение благоприятной тангенциальной диаграммы. Поэтому для получения малого махового момента следует выбирать компоновки компрессора, при которых тангенциальные диаграммы не имеют явно выраженных 1 и 2 - й гармоник.
При работе компрессора с разным числом оборотов, например в процессе регулирования производительности, S следует выбирать по тангенциальной диаграмме для наименьшего числа оборотов.
Однако при пуске асинхронного электродвигателя под нагрузкой пусковой момент его определяется наибольшим противодействующим моментом компрессора, который выражен пиком на тангенциальной диаграмме. В начале запуска, когда силы инерции возвратно движущихся масс проявляются слабо, высота максимального пика больше, чем при работе с номинальной скоростью вращения. Поэтому момент компрессора при запуске под нагрузкой достигает 150 - 200 % номинального, а у разгруженного компрессора он обычно составляет при запуске около 20 - 30 % номинально.
Действительные веса возвратно-движущихся частей и уточненные величины давлений газа, а также их потерь, должны быть учтены при окончательном построении тангенциальных диаграмм.
Когда приводом компрессора служит какой-либо поршневой двигатель, связанный с ним жестким валом, изменение энергии, передаваемой двигателем на вал, определяется тангенциальной диаграммой двигателя. В этом случае избыточными площадками являются участки совмещенных диаграмм двигателя и компрессора, взаимно отсекаемые кривыми тангенциальных сил ( фиг.
В случае привода от поршневого двигателя, жестко соединенного с компрессором ( например, расположенною в другом ряду машины), учитывают изменение вращающего момента в соответствии с тангенциальной диаграммой двигателя.

В тех случаях, когда компрессор приводится в движение поршневым двигателем, жестко соединенным с валом компрессора, изменение энергии, передаваемой двигателем на вал компрессора, определяется тангенциальной диаграммой двигателя. В этом случае строят совмещенные тангенциальные диаграммы двигателя и компрессора. По полученным площадкам между кривыми 1Р ( Тв компрессора и двигателя определяется наиболее благоприятный угол смещения кривошипов компрессора и двигателя.
Кривая YZ, по которой определяется GD, зависит почти исключительно от вида тангенциальной диаграммы компрессора, так как величина К, оказывающая малое влияние, при заданном числе оборотов обычно принимается неизменной ( V. При тангенциальной диаграмме с явно выраженными 1 - й и 2 - й гармониками, на кривой YZ имеются две запретные зоны вблизи резонансных точек этих гармоник: у Z 1 и Z 0 25 ( фиг.
В тех случаях, когда компрессор приводится в движение поршневым двигателем, жестко соединенным с валом компрессора, изменение энергии, передаваемой двигателем на вал компрессора, определяется тангенциальной диаграммой двигателя. В этом случае строят совмещенные тангенциальные диаграммы двигателя и компрессора. По полученным площадкам между кривыми 1Р ( Тв компрессора и двигателя определяется наиболее благоприятный угол смещения кривошипов компрессора и двигателя.
Разложение кривой тангенциальных сил ( кривой момента компрессора) в ряд Фурье удобно вести в табличной форме. Разложение произведено по 24 ординатам тангенциальной диаграммы, соответствующим углам поворота кривошипа в 15, с точностью до 4 - й гармоники.
При большой производительности горизонтальные компрессоры выполняются обычно или по схеме фиг. Последняя схема, с точки зрения тангенциальной диаграммы и динамической уравновешенности компрессора, является предпочтительной.
Расположение колен под углом 90 не дает благоприятного уравновешивания сил инерции. Однако у компрессоров двойного действия при таком угле получается более плавная тангенциальная диаграмма, чем при других углах.
На вес маховика и динамическую уравновешенность компрессора оказывают влияние углы между кривошипами отдельных рядов. Поэтому выбор этих углов должен производиться на основании анализа тангенциальных диаграмм и неуравновешенных сил инерции, получаемых при данных углах. Анализ показывает, что одновременное решение двух указанных вопросов затруднительно. Вследствие этого выбор углов производится таким образом, чтобы ( в зависимости от назначения компрессора) получить или наиболее благоприятную тангенциальную диаграмму, или более полное динамическое уравновешивание машины.
Средняя тангенциальная сила может быть определена делением полной площади тангенциальной диаграммы на ее длину.
Следует подчеркнуть, что с помощью применения различных кинематических схем компрессоров удается уменьшить величину L избыточной работы. Например, в двухрядном компрессоре, имеющем угол между кривошипами 180, тангенциальная диаграмма ( рис. 28 в) более равномерная, и поэтому избыточная работа меньше, чем в однорядном. Отметим, однако, что в современных многооборотных машинах маховый момент небольшой и поэтому выбор кинематической схемы компрессора в значительной мере определяется величиной сил инерции.
Возможность снижения необходимого махового момента заложена главным образом в выполнении компрессора, от которого зависит получение благоприятной тангенциальной диаграммы. Поэтому для получения малого махового момента следует выбирать компоновки компрессора, при которых тангенциальные диаграммы не имеют явно выраженных 1 и 2 - й гармоник.
При асинхронном и синхронном двигателях компрессор пускают в разгруженном ссстоянии. Пусковой момент двигателя, включаемого под нагрузкой, определяется наибольшим противодействующим моментом компрессора, соответствующим верхней точке тангенциальной диаграммы. Максимальный момент компрессора при запуске под нагрузкой достигает 150 - 250 % от номинального, а разгруженного около 20 - 30 % той же величины.
Вертикальные бескрейцкопфные компрессоры с двумя и четырьмя цилиндрами выполняются с расположением кривошипов под углом 180, что дает хорошее уравновешивание сил инерции. В горизонтальных ( сдвоенных) и вертикальных крейцкопфных компрессорах кривошипы располагаются под углом 90, что обеспечивает более плавную тангенциальную диаграмму.
Как при асинхронном, так и при синхронном приводе компрессор приходится пускать в разгруженном состоянии. При пуске под нагрузкой пусковой момент двигателя определяется наибольшим противодействующим моментом компрессора, который выражен пиком на тангенциальной диаграмме, не сглаженным маховиком. Максимальная величина противодействующего момента достигает 150 - - 250 % номинального значения. При запуске разгруженного компрессора противодействующий момент обычно составляет около 20 - 30 % от номинального.
В синхронном электродвигателе между вращающимся полем статора и полюсами ротора существует эластичная связь, заставляющая ротор вращаться синхронно с полем. Средний вращающий момент, который возникает вследствие взаимодействия между полем статора и ротором и называется синхронизирующим моментом, равен среднему противодействующему моменту компрессора, выраженному средней линией его тангенциальной диаграммы.
Нужно, однако, заметить, что у асинхронных двигателей коэффициент усиления Ck не резко снижается с увеличением порядкового номера гармоники, и наряду с первыми гармониками сказывается влияние 3 и 4 - й гармоник. У синхронных же двигателей различие между величинами Ck весьма велико. Благоприятная для них тангенциальная диаграмма должна иметь малую величину 1 - й гармоники. Амплитуда 2 - й гармоники играет значительно меньшую роль, а амплитуды 3 и 4 - й гармоник для определения махового момента практического значения не имеют.

Для определения гармоник крутящего-момента при заданном режиме работы строится диаграмма тангенциальных сил, действующих на одно колено, с учетом; сил инерции. Эта диаграмма подвергается гармоническому анализу. В случае отсутствия тангенциальной диаграммы рекомендуется определять порознь моменты от газовых и инерционных сил.
Причем в крупных малооборотных машинах со ступенями двойного действия, с целью получения плавной тангенциальной диаграммы, применяют угол 90 ( фиг. В многооборотных машинах, для лучшего уравновешивания сил инерции, применяют угол 180 ( фиг. В бескрейцкопфных двухрядных компрессорах с цилиндрами простого действия более плавная тангенциальная диаграмма обеспечивается также при угле 180 ( фиг.
Выбирая углы смещения кривошипов в друхрядных и многорядпых компрессорах, стремятся к тому, чтобы результирующая площадка получилась наименьшей. При таком угле волны тангенциальных кривых лучше, чем при другом угле, погашают друг друга ( фиг. В двух - о рядных компрессорах двойного действия диаграмма тангенциальных сил получается наиболее Фиг. Тангенциальная диаграмма двухряд-благопр ИЯТНОЙ при угле СМеще - ного одноступенчатого компрессора одинарного ния кривошипов в 90 или 120, причем выгодным может оказаться опережение либо одного, либо другого кривошипа. Выбор наивыгоднейшего расположения кривошипов может быть сделан лишь после суммирования тангенциальных сил отдельных рядов для различных смещений кривошипов.
Вспомогательная окружность делится на большое число равных частей ( обычно 24), для которых по одному из описанных методов находят соответствующее положение поршня и результирующую силу Р, действующую на него. Далее, сила Р наносится на радиус окружности Брикса и определяется величина тангенциальной силы для данного положения кривошипа. Приняв за ось абсцисс развернутую окружность Брикса, наносят соответствующие тангенциальные силы по ординатам в точках деления окружности, соединяя конечные точки ординат, получают удобную диаграмму тангенциальных сил для исследуемого цилиндра ( фиг. В случае многоцилиндровой машины тангенциальные диаграммы отдельных цилиндров складывают, сдвинув их на соответствующий угол поворота кривошипа ( фиг.
В указанных схемах имеет место неравенство поршневых сил между рядами вследствие неодинакового распределения ступеней по рядам. Причем меньшее число ступеней имеет ряд последней ступени. Это объясняется тем, что в многоступенчатых компрессорах неравенство числа ступеней по рядам не вызывает большого различия в поршневых силах вследствие значительных отклонений сжимаемости реальных газов в последней ступени в сравнении с предыдущими. Кроме того, для получения благоприятной тангенциальной диаграммы в машинах со ступенями, в которых значительно сказываются отклонения в сжимаемости газа, более важную роль играет равенство работ по рядам, чем равенство поршневых сил.
На вес маховика и динамическую уравновешенность компрессора оказывают влияние углы между кривошипами отдельных рядов. Поэтому выбор этих углов должен производиться на основании анализа тангенциальных диаграмм и неуравновешенных сил инерции, получаемых при данных углах. Анализ показывает, что одновременное решение двух указанных вопросов затруднительно. Вследствие этого выбор углов производится таким образом, чтобы ( в зависимости от назначения компрессора) получить или наиболее благоприятную тангенциальную диаграмму, или более полное динамическое уравновешивание машины.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11