Поршневой компрессор

ФГБОУ ВПО

«РЭУ им. Г.В.Плеханова»

Инженерно - экономический  факультет

 

Кафедра технологических инноваций

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Детали машин и основы проектирования»

 

 

 

на тему:

«Поршневой компрессор »

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили

студенты 743 группы:

Дробинко Д.В.

Киселева А.О.

Кондратенко Ф.С.

Лотфуллина Н.Л.

 

Проверил:

Худяков С.В.

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

Содержание

 

Введение

Классификация поршневых  компрессоров

Описание устройства

Принцип работы

Рабочий  процесс компрессора

Технические характеристики поршневых компрессоров

Область применения поршневых  компрессоров

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

         История создания поршневых компрессоров  давно забыта, а сам поршневой  компрессор кардинально видоизменился  по сравнению со своим прародителем. За это время были изобретены  и другие способы производства  сжатого воздуха, однако на  некоторых предприятиях до сих  пор остаются неизменным использование  именно поршневых компрессоров, занявшего прочно свою нишу  на рынке компрессорного оборудования, как отечественных, так и зарубежных  производителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация поршневых  компрессоров

 

Поршневые компрессоры различают  по устройству кривошипно-шатунного механизма, устройству и расположению цилиндров, числу ступеней сжатия.

Поршневые компрессоры могут быть: крейцкопфные — с двухсторонним всасыванием и бескрейцкопфные — одностороннего всасывания (мощностью до 100 кВт).

По расположению цилиндров компрессоры подразделяются на вертикальные, горизонтальные и угловые.

К вертикальным относятся машины с цилиндрами, расположенными вертикально. При горизонтальном расположении цилиндры могут быть размещены по одну сторонуколенчатого вала, такие компрессоры называются горизонтальными с односторонним расположением цилиндров; либо по обе стороны вала — с горизонтальными или двухсторонним расположением цилиндров.

К угловым компрессорам относятся машины с цилиндрами, расположенными в одних рядах вертикально, в других — горизонтально. Такие компрессоры называются прямоугольными. К угловым компрессорам относятся машины с наклонными цилиндрами, установленными V-образно и W-образно (компрессоры называются соответственно V- и W-образными).

Прогрессивным в развитии поршневых  компрессоров явился переход на оппозитное исполнение компрессоров крупной и средней производительности. Оппозитные компрессоры, представляющие собой горизонтальные машины с встречным движением поршней и расположением цилиндров по обе стороны вала, отличаются высокой динамической уравновешенностью, меньшим габаритами и массой. Благодаря своим преимуществам оппозитные компрессоры практически полностью вытеснили традиционный тип крупного горизонтального компрессора.

Для машин малой и средней  производительности основным является прямоугольный тип компрессора  и компрессора с У-образным расположением  цилиндров.

По числу ступеней сжатия компрессоры различаются одно-, двух- и многоступенчатые. Многоступенчатое сжатие вызывается необходимостью ограничить температуру сжимаемого газа. В воздушных компрессорах возникает опасность воспламенения и взрыва масляного нагара, накапливающегося в трубопроводах, на крышках компрессоров и поверхностях клапанов, поэтому температура нагнетаемого воздуха не должна превышать 453К

Компрессор  без смазки цилиндров

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. 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. Комрессоры  без смазки цилиндров необходимы для технологических процессов, в которых попадание примесей смазочного масла в сжимаемый газ весьма нежелательно. 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.

 

 

 

 

 

Описание устройства

 

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство промышленного применения для сжатия и подачи воздуха и других газов под давлением.

Поршневой компрессор — тип компрессора, энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха или жидкостей (масла, хладагента и др.) под давлением. Компрессоры данного типа широко применяются в машиностроении, текстильном производстве, в химической, холодильной промышленности и криогенной технике. Многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам.

В корпусе компрессора, изготовленном  из чугуна, находится цилиндр и картер, в котором расположенколенчатый вал. В нижней части картера залито масло для смазки трущихся деталей компрессора. Коренные шейки коленчатого вала лежат в подшипниках, а к шатунной шейке прикреплен своей нижней головкой шатун.

Шейка вала, выходящая из картера наружу, уплотнена сальником, чтобы не было течи хладагента через зазор между валом и подшипником. На шейке вала напрессован маховик, который вращается вместе с валом от электродвигателя при помощи ременной передачи.

Шатун соединен своей верхней головкой с поршнем при помощи поршневого пальца. При вращении вала поршень  попеременно движется вдоль оси  цилиндра от одного крайнего положения  до другого на величину двойного радиуса кривошипа. На поршне надеты кольца, трущиеся по зеркалу цилиндра и уплотняющие (благодаря своей упругости) рабочую полость цилиндра, чтобы пары хладагента не могли попасть в картер.

Верхний торец цилиндра закрыт головкой. Головка цилиндра состоит из двух камер: всасывания и нагнетания. В каждой камере находится клапан, соответственно называемый всасывающим инагнетательным. Клапаны расположены по обе стороны клапанной плиты и закрывают имеющиеся в ней отверстия, которые соединяют камеры головки с цилиндром. К камере всасывания подходит всасывающий трубопровод, соединенный с испарителем, к камере нагнетания — нагнетательный трубопровод, соединенный с конденсатором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип работы

 

         Нагнетательный и всасывающий  клапаны поршневого компрессора  расположены в крышке цилиндра. За два хода поршня (один оборот  вала), совершается полный рабочий  процесс в каждом цилиндре  компрессора. При движении поршня  из цилиндра в конденсатор  надпоршневом пространстве создается разрежение, и пары хладагента всасываются в цилиндр из испарителя через открывающийся клапан. При обратном ходе поршня пары сжимаются и давление возрастает. Всасывающий клапан при этом закрывается, через нагнетательный клапан сжатые пары выталкиваются в конденсатор. Затем направление движения поршня меняется, нагнетательный клапан закрывается, и компрессор вновь отсасывает пары из испарителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочий процесс  компрессора

Этап 1.

При движении поршня вниз рабочий  объем цилиндра (объем цилиндра над  поршнем) увеличивается и давление паров хладагента в нем падает.

Этап 2.

Когда давление в цилиндре станет ниже, чем давление в камере всасывания головки (в испарителе), откроется  всасывающий клапан и пары хладагента из испарителя по всасывающему трубопроводу будут поступать в цилиндр. Начнется процесс всасывания. Он будет продолжаться до тех пор, пока поршень, достигнув  крайнего нижнего положения (нижняя мертвая точка) в цилиндре, не начнет двигаться вверх. Рабочий объем  цилиндра будет уменьшаться, а давление паров, соответственно, расти.

Этап 3.

Как только давление паров в цилиндре превысит давление в камере всасывания головки, всасывающий клапан закроется  и процесс всасывания закончится. Начнется сжатие паров. Процесс сжатия будет происходить до тех пор, пока давление паров в цилиндре не превысит давления в камере нагнетания головки (в конденсаторе).

Этап 4.

В результате предыдущего этапа  откроется нагнетательный клапан. Начнется процесс нагнетания, т.е. выталкивание сжатых паров из цилиндра компрессора  в конденсатор.

Небольшое количество сжатых паров  хладагента на этапе 4 неизбежно останется  в цилиндре. Это происходит потому, что при крайнем верхнем положении  поршня (верхняя мертвая точка) в  цилиндре должен быть зазор между  донышком поршня и клапанной плитой, чтобы поршень не ударялся о нее  своим донышком. Зазор создает  вредный — мертвый объем, в который также входит объем, образуемый проходным сечением отверстия в клапанной плите, соединяющего цилиндр с камерой нагнетания головки. Сжатые пары, оставшиеся в мертвом объеме (пространстве), будут расширяться в цилиндре при последующем движении поршня вниз до тех пор, пока их давление, т.е. давление в цилиндре, не станет ниже, чем давление паров хладагента в камере всасывания головки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики поршневых компрессоров

Технические параметры, которыми обладают различные модификации поршневых  компрессоров, значительно отличаются. Поэтому в данном разделе представлены характеристики укрупненно по трем основным группам агрегатов: промышленного  применения, газовые и передвижные  станции.

Поршневые компрессорные станции  промышленного применения работают при давлении 50 бар. Производительность таких агрегатов составляет 350 м³/час, мощность 30 кВт при скорости вращения 500 об./мин. Данные установки активно  используют на электростанциях, сталелитейных  заводах, в военных целях, гидравлических системах, для заправки баллонов.

Основными параметрами работы газовых  поршневых компрессорных станций  является показатель производительности газового компрессора и мощность. В зависимости от габаритов, такие  установки делятся на малые, средние  и большие. Таким образом, производительность газовых компрессоров колеблется в  диапазоне от 83 до 8098 нм³/час в  зависимости от габаритов. Мощность может составлять от 30 до 600 кВт и  тоже зависит от величины компрессора.

Основными техническими параметрами  передвижных компрессоров является диапазон давлений, который составляет около 50 бар., производительность (в  переделах 37 куб.м) и чистота азота (до 99%), рабочая температура составляет не менее -40ºС и не более +40ºС.

Особенности поршневых  компрессоров:

1. Только компрессор поршневой  способен выдавать сжатый воздух  высокого давления в пределах 6-35 атмосфер, в сравнении с другими  воздушными компрессорами. 
2. Простое устройство поршневого компрессора позволяет не тратиться на сервисное обслуживание и проводить мелкий ремонт и замену частей собственными руками, что не позволительно многим моделям воздушных компрессоров. 
3. Поршневые компрессоры производят в большом количестве и широком модельном ассортименте все ведущие и отечественные, и импортные производители компрессорного оборудования, поэтому вам не составит труда найти необходимые запасные части в замен вышедших из строя. 
4. Компрессоры поршневые на порядок дешевле, чем другие типы компрессоров, поэтому небольшие предприятия и некрупные фирмы предпочитают именно поршневые компрессоры другим. 
5. Все компрессоры поршневые оборудованы системой водного охлаждения и выделяют меньше тепла, чем любой винтовой воздушный компрессор. 
6. Но все поршневые компрессоры стационарны и при их установке необходим фундамент. Если же вы заинтересованы в передвижном компрессоре воздушном, то поршневые компрессоры вам не подойдут. 
7. Все модели поршневых компрессоров оборудованы системой автоматического регулирования производительности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область применения поршневых компрессоров

Поршневые компрессоры активно  используются в самых различных  отраслях промышленности, а также  в быту.

Так, поршневые компрессорные  станции промышленного назначения работают:

• на электростанциях;
• в сталелитейной и машиностроительной отрасли;
• в текстильном производстве;
• на военных объектах;
• в составе гидравлических, холодильных и криогенных систем;
• применяются для заправки баллонов.