Выпускная квалификационная работа - Проектирование и изготовление действующей модели поршневого компрессора - файл n1.doc

Выпускная квалификационная работа - Проектирование и изготовление действующей модели поршневого компрессора
скачать (13232 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc14005kb.25.06.2010 02:11скачать
n2.doc24kb.22.06.2010 10:12скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8
Содержание

стр.

Введение………………………………………………………………..........….3

Глава I. Основы теории и практики компрессоров....................................…..5

§ 1.1. Виды компрессоров и их функции……………………………………..5

§ 1.2. Устройство и принцип работы поршневого компрессора…………...23

§ 1.3. Основные физические параметры компрессоров………………….…27

Выводы по I главе………………………………………………..........…..…..31

Глава II. Проектирование и изготовление действующей модели поршневого компрессора………………………………………………………………………...32

§ 2.1. Проектирование действующей модели поршневого компрессора…..32

§ 2.2. Обоснование и составление технологической карты на изготовление поршневого компрессора................................................................................39

§ 2.3. Изготовление действующей модели поршневого компрессора…..….48

§ 2.4. Разработка перспективно-тематического плана уроков по техноло -гии…………………………………………………………………………………...64

§ 2.5. Система школьных уроков по компрессорам………………….…..…..72

Выводы по II главе………………………………………...………..…..........128

Заключение………………………………………………………….........……129

Литература…………...................................……………………….…….……130


ВВЕДЕНИЕ

Качество технологического образования неразрывно связано с его воспитательным потенциалом. Средняя общеобразовательная школа призвана не только обеспечить учащихся знаниями по основам наук, но и подготовить их к трудовому образу жизни, осознанному выбору продолжения образования и будущей профессии.

Актуальность выпускной квалифицированной работы на тему «Проектирование и изготовление действующей модели поршневого компрессора» обусловлена формированием у школьников и студентов определенных знаний, умений и навыков, развития склонности к творческой деятельности посредством моделирования объектов технической действительности.

Объектом дипломного иследования служат действующие модели технических устройств и машин.

Предметом выпускной квалификационной работы выделяется разработка и применение действующей модели поршневого компрессора.

Целью выпускной квалифицированной работы является проектирование и изготовление действующей модели поршневого компрессора, служащей для достижения выского уровня развития творческих способностей старшеклассников общеобразовательной школы и студентов высших учебных заведений, ставя и решая научно-методические задачи в процессе их технологической подготовки.

Гипотеза исследования состоит в следующем: усвоение знаний на уроках технологии будет более эффективным и методологически оправданным с точки зрения формирования у учащихся универсальных знаний и умений, если учащиеся:

1. Научатся умению проектировать модели объектов технической действительности.

2. Научатся подбирать соответствующий материал и инструмент, при изготвлении моделей технических объектов.

3. Смогут самостоятельно решать поставленные перед ними творческие задачи моделирования фрагментов технической действительности.

В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой дипломного проектирования выделяются следующие задачи:

1. Аналитический обзор источников информации по компрессорам.

2. Проектирование и изготовление лабораторной установки с действующей моделью поршневого компрессора.

3. Выбор характеристик для исследования модели компрессора.

4. Исследование характеристик действующей модели поршневого компрессора.

5. Разработка системы уроков на основе исследований модели компрессора.

Методами решения задач выпускной квалификационной работы являются:

1. Теоретический анализ научно-технической и методической литературы по поршневым компрессорам и их технологическим характеристикам.

2. Проектирование и изготовление лабороторной установки поршневого компрессора.

3. Реализация спроектированных уроков технологии по поршневым комперссорам.

Практическая значимость выполненной выпускной квалификационной работы на тему «Проектирование и изготовление действующей модели поршневого компрессора» заключается в том, что разработанные и представленные в ней методические материалы могут быть использованы каждым студентом -практикантом или учителем технологии без дополнительной дидактической переработки для совершенствования технологического образования молодежи.

Глава I. Основы теории и практики компрессоров
При составлении и изложении материалов данной обзорной главы выпускной квалификационной работы нами использовались такие литературные источники, как «Справочник конструктора-машиностроителя» Анурьева В.И. [2], «Технология компрессоростроения» Ястребовой Н.А. [38] и «Техническое обслуживание и ремонт компрессоров» Ястребовой Н.А. [39].
§ 1.1. Виды компрессоров и их функции
Согласно системно-структурно-функциональной методологии познаний и преобразований технической действительности выделим понятийно-категориальный аппарат теории компрессоров.

Компрессор – это устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм водного столба) вентиляторы.

Компрессоры впервые стали применяться в России с начала XX века. 

Область применения компрессорной техники в: химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

 Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные, автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры.

По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на: поршневые, винтовые, ротационные, центробежные, осевые, струйные.
1.1.1. Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры в основном состоят из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.



Рис.1. Схема поршневого компрессора: 1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 -поршень; 4 - цилиндр; 5 - крышка цилиндра; 6 - трубопровод; 7 - нагнетательный клапан; 8 - воздухосборник (с фильтром); 9 - всасывающий клапан; 10 - труба для подвода воды.
Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия. Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора заключается в следующем (рисунок 1). При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически наивыгоднейшим. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7—8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений — выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них — регулирование изменением частоты вращения вала.

Поршневые компрессоры нашли широкое применение в текстильном производстве, машиностроении, химической промышленности. Они могут быть либо крейцкопфные (двухстороннее всасывание), либо бескрейцкопфные (с односторонним всасыванием). В зависимости от расположения цилиндров поршневые компрессоры делятся на горизонтальные, вертикальные и угловые. По количеству ступеней сжатия данные компрессоры подразделяются на: одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые.

Поршневой компрессор – это самая распространенная компрессорная машина в России. Данный компрессор используется для сжатия воздуха уже на протяжении двухсот лет, так как он конструктивно прост. При своевременном обслуживании поршневой компрессор является практически вечной машиной. Основным недостатком этого компрессора является необходимость частого ремонта и технического обслуживания. Поршневой компрессор необходимо подвергать техническому обслуживанию через каждые пятьсот рабочих часов. Так же промышленные поршневые компрессоры, производительность которых 5 м3/мм и более, необходимо устанавливать на фундамент в отдельном помещении, из-за больших вибраций и шума. Кроме этого, для охлаждения и очистки воздуха требуются дополнительные приспособления, которые занимают много места. Но, несмотря на это, поршневые компрессоры для давлений 20-30 атмосфер в настоящее время не заменимы и широко применяются до сих пор.

Конкурировать с поршневыми компрессорами могут лишь турбокомпрессоры. Они более эффективны при больших потребностях в сжатом воздухе. Поршневые компрессоры, производительность которых менее 200 литров в минуту, на сегодняшний день гораздо эффективнее компрессоров, произведённых по другой технологии сжатия, и стоят намного дешевле.

Воздушные компрессоры поршневого типа по своим характеристикам и цене намного предпочтительнее компрессоров других видов. Во-первых, они хорошо эксплуатируются в случаях больших перепадов при потреблении сжатого воздуха. Промышленные поршневые компрессоры очень хорошо работают в повторно-кратковременном режиме. В этом режиме они намного экономичнее винтовых компрессоров. Во-вторых, поршневые компрессоры отлично работают при неблагоприятных условиях эксплуатации, тем самым обеспечивают длительный срок эксплуатации и требуют небольших затрат на обслуживание. И, в-третьих, для поршневых компрессоров требуется малая производительность. При небольшой производительности компрессоры поршневого типа намного превосходят винтовые компрессоры. Выбирая компрессор нужно помнить, что стоимость эксплуатации компрессора в течение срока его службы во много раз превосходит первоначальные затраты. В тех случаях, когда требуется промышленный компрессор высокого или среднего давления с малой производительностью, поршневые компрессоры предпочтительнее. И затраты на приобретение поршневого компрессора намного ниже, чем, например, на покупку винтового компрессора.

1.1.2. Винтовые компрессоры

Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надежность в работе, малая металлоемкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объемных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.


Рис. 2. Схема винтового компрессора: 1 - корпус; 2, 3 - ведущий и ведомый винтовые роторы; 4 - шестерни.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость (рисунок 2). Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединен непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъемов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.

Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.

Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подается запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.

Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин, и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается, и камеры оказываются изолированными стенками корпуса, и крышками от всасывающего, и нагнетательного патрубков.

При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряженных элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создает равномерный поток газа.

Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.

Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.
  1   2   3   4   5   6   7   8


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации