Рабочие процессы поршневых пневмодвигателей с самодействующими клапанами на повышенном давлении сжатого воздуха

• Автор: Калекин, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Список обозначений
Приведенные обозначения распространяются на всю диссертационную работу. Некоторые обозначения, которые имеют силу только в пределах одного раздела, описываются в соответствующем разделе. а - относительное мертвое пространство; ос- коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К;
Д - коэффициент теплопроводности , Вт/м-К;
С - упругая постоянная клапана (жесткость), Н/м;
ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/кг-К;
су - удельная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/кг-К;
П - диаметр, м;
F - поверхность, м 2;
ускорение свободного падения, м/с , к - показатель адиабаты;
I - длина, м;
Ь, А - работа, Дж;
М- масса, кг;
Ш - массовый расход газа, кг/с; ц - коэффициент расхода; п - частота вращения, с-1; р - давление газа, Н/м2;
Р - сила, Н;
р- плотность, кг/м 3 ;
Я - газовая постоянная, Дж/кг; б1- ход поршня, м;
Т - температура газа, К; и - внутренняя энергия, Дж;
И - высота подъёма запорного элемента клапана, м; удельная энтальпия, Дж/кг;

/-время, с;
со - угловая скорость, рад/с;
V— объём, м3;
V - производительность (объемный расход), м3/с;
Г/, - объем, описываемый поршнем за один оборот, м 3; ср - угол поворота коленчатого вала, рад ;
Q - теплота, Дж; г - количество элементов;
£ - коэффициент давления.
Индексы:
вс - всасывание; г — газ; к - компрессор; кл - клапан; н -начальное; пд -пневмодвигатель; пр — пружина; п - поршень; пл — пластина; с — седло; ст - стенка; тр - трение; уп - уплотнение; ут - утечка; ц - цилиндр; ш - шатун.

Содержание

Введение
1.Анализ литературных данных. Постановка задач исследования
1.1. Пневматический привод в промышленности
1.2. Поршневые пневмодвигатели с принудительным
газораспределением
1.3. Конструкции пневматических двигателей и агрегатов
с самодействующими клапанами
1.4. Теоретические процессы поршневых пневматических двигателей
1.5. Теоретические и экспериментальные исследования рабочих процессов и динамики механизмов движения поршневых двигателей
2. Математические модели рабочих процессов и динамики механизмов движения поршневых машин и агрегатов с самодействующими газораспределительными органами
2.1. Моделирование газового состояния в рабочих камерах
2.2. Моделирование динамики механизмов движения пневмодвигателя
и пневмодвигательно-компрессорного агрегата
2.3. Результаты численных исследований динамики механизмов
движения
Выводы
3. Экспериментальные исследования. Методика эксперимента
3.1. Экспериментальные стенды
3.2. Автоматизация экспериментальных исследований поршневых
машин
3.3. Методика измерения динамических характеристик поршневого пневмодвигателя
3.4. Погрешности измерений
Выводы

(газового или пневматического двигателя, детандера) давление рц в процессе наполнения будет сохранять меньшее значение, чем рн на величину Ар , т.е.
— Рн ~ Рц = %к > (1.1)
где - коэффициент сопротивления, значение которого в общем случае зависит от режима течения газа и геометрических параметров клапана.
Для полностью открытого клапана относительная величина потери давления:
К = ts.pl рк

в соответствии с [86]

к = —— [М„(дт<р + 0,5ЛИ(51п2(р)]2,

тогда
/С7Г о
Ар = нр„ =рн — [Мн(5Ш<р + 0,5Лш31п2(р)]2 (1.2)
где Лщ - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна механизма движения
детандера; (р - угол поворота коленчатого вала; Мн - критерий скорости потока
газа через клапан; относительная величина потерь давления в клапане.
Критерий скорости потока определяется по уравнению
Мп = СЛ/Ми/щ л[Щ, (1.3)
где Рп, сп - площадь и средняя скорость поршня; к,Я~ показатель адиабаты
и индивидуальная газовая постоянная; Мщ - коэффициент расхода, отнесенный к щели клапана.
Таким образом, относительные к и абсолютные Ар потери давления в клапане являются функцией геометрических параметров ступени расширительной машины (Д 5), режима его работы, сечения щели, физических свойств газа, угла поворота и частоты вращения коленчатого вала.
При произвольном угле поворота вала от ВМТ к НМТ на запорный орган клапана действует газовая сила, направленная в сторону цилиндра, стремящаяся закрыть клапан