3. Определение размеров маховика

В случае двухступенчатого компрессора наибольшая площадка между линиями и P_tср на диаграмме тангенциальных сил будет представлять в масштабе ту величину энергии, на которую должен быть рассчитан маховик.

Для вычисления необходимой избыточной энергии маховика по результирующей площадке необходимо первоначально определить масштаб площадей [1, стр. 102]:

(3.3.1)

где R – радиус кривошипа (м);

l – длина диаграммы (см²);

m – масштаб сил (кг/см диаграммы):

Так как для привода компрессора используется клиноременная передача, то степень неравномерности можно принять в пределах

Необходимая величина махового момента находится по уравнению:

(3.3.2)

где f_max – наибольшая площадка (см²):

Основные размеры маховика b, h, D_ср определяются конструктивно.

Маховый момент складывается из маховых моментов обода, спиц (или диска), ступицы маховика и кривошипно-шатунного механизма компрессора. С достаточной для обычных расчетов степенью точности маховым моментом кривошипно-шатунного механизма компрессора можно пренебречь. До 90% махового момента маховика приходится на его обод, поэтому весь маховый момент относится к центру тяжести сечения обода.

Максимально допустимый диаметр окружности, проходящей через центр тяжести сечения обода маховика, определяют из условия допустимой (из соображений прочности) окружной скорости , которая составляет для чугунных литых маховиков С=30…40 м/с [2, стр. 284].

Найдем из выражения D_max:

, (3.3.3)

Маховик одновременно будет работать как передаточный механизм, т.е. оснащаться шкивом с двумя специальными канавками под ремень, так и как средство для охлаждения цилиндров – вентилятора. Поэтому наружный диаметр будет зависеть от расчетного диаметра шкива, выбранного по ГОСТ 20889-88. Если принять последний диаметр d_р = 0,5 м, но с учетом сечения ремня C, наружный будет составлять d_е = 0,512 м. Диаметр центра масс: d_ц = 0,45 м.

Определим необходимую массу маховика из уравнения (3.3.2), подставив выбранный диаметр:

Так как сечение маховика имеет сложную геометрическую форму, для проверки соответствия массы вычислим его площадь при помощи САПР Компас. В результате она составит S=1832 мм² = 0,001832 м².

Рисунок 3.3.1 – Определение площади сечения маховика

Вычисляем получившуюся массу маховика:

(3.3.4)

где ρ – плотность материала маховика (примем в качестве материала СЧ25 с плотностью ρ = 7·10³ кг/м³):

Учитывая дополнительную массу от вентилятора, крепящегося к маховику, получится необходимая масса маховика в 28 кг, входящая в погрешность ±5%.

Проверим степень неравномерности после подбора основных размеров маховика [1, стр. 104]:

, (3.3.5)

Это число соответствует интервалу δ = .

Таким образом, окончательная конструкция маховика совместила в себе такие дополнительные функции, как передаточный механизм и охлаждающее устройство.