Компрессорные установки пневматических систем автомобилей и гаражного оборудования. Проектный расчет и выбор

22 14.1. Компрессорные установки пневматических систем автомобилей обеспечивают питанием сжатым воздухом, прежде всего тормозной привод и другие потребители.

На грузовых автомобилях применяются одноступенчатые одно и двухцилиндровые поршневые компрессоры малой производительности до 100, средней – 100…200, повышенной – 200…300 и высокой – свыше 300 л/мин. Большинство современных автомобилей средней грузоподъемности снабжены компрессорами производительностью 100…200 л/мин при максимальной частоте вращения вала 2200 – 2500 мин^-1. В данном случае номинальное давление воздуха в системе составляет 0,65 – 0,75 МПа, потребляемая мощность установки 1,8 – 2,2 кВт, а во время зарядки ресиверов до 5 – 6% максимальной мощности двигателя.

Компрессор должен минимально потреблять мощность, минимально выбрасывать масло в сжимаемый воздух, иметь малые габариты и массу, бесшумно работать и быть простым в техническом обслуживании.

В большинстве случаев компрессоры автомобилей двухцилиндровые с рядным расположением цилиндров, питание атмосферным воздухом осуществляется от воздушного фильтра двигателя, охлаждение жидкостное, смазка принудительная от системы смазки двигателя под давлением 0,1 – 0,5 МПа, привод вала клиноременный или шестеренный. Компрессор, для случая превышения давления номинального максимума, оснащен разгрузочным устройством для перехода в режим холостого хода (ЗИЛ 130), иногда применяют механическое отключение привода. Если разгрузочное устройство отсутствует, то отключение компрессора осуществляется при открытии атмосферного клапана регулятора давления (КАМАЗ 740). Для случая неисправности регулятора давления или разгрузочного устройства в системе предусмотрен предохранительный клапан (1,0 – 1,35 МПа).

Пример одноцилиндрового автомобильного компрессора – на автомобилях ГАЗ.

Производительность компрессора (приведенная к атмосферному давлению) и потребляемая им мощность зависят от рабочего объема компрессора, давления в приводе и частоты вращения вала (рис.49).

Рис.49. Характеристики производительности Q и потребляемой мощности N для компрессора двигателя КамАЗ при различных частоте вращения вала компрессора (зависимости 1 – 5) и избыточном давлении и P: 1 – 500 мин ^{– 1}, 2 – 1000 мин ^{– 1}, 3 – 1500 мин ^{– 1}, 4 – 2000 мин ^{– 1}, 5 – 2500 мин ^{– 1}

В условиях эксплуатации компрессор проверяют обычно только на производительность. В качестве критерия оценки применяется давление сжатого воздуха, создаваемого установкой в сосуде, из которого воздух выпускается в атмосферу через тарированный дроссель. Например, компрессор КАМАЗ 740 должен создавать в воздушном баллоне, имеющем сообщение с атмосферой через дроссель диаметром 1,6 мм и длиной 3 мм давление не ниже 0,6 МПа. Иногда показателем нормальной работы компрессора выбирают его маслопропускную способность – количество масла, проходящего через установку с централизованной смазкой. Для компрессора КАМАЗ 740 это количество не должно превышать 750 см³/мин при давлении масла 0,5 МПа и его температуре 80⁰С.

Кроме регулирующих давление воздуха устройств, между компрессором и органами управления входят следующие аппараты по подготовке и аккумулированию сжатого воздуха:

вспомогательные ресиверы для сбора конденсата;

фильтры для очистки сжатого воздуха от загрязнений в виде твердых частиц;

влагоотделители для очистки сжатого воздуха от жидкого маслоконденсата;

воздухоочистители для очистки сжатого воздуха от водяных паров (адсорбционные устройства – селикогель);

предохранители от замерзания водяных паров и конденсата;

краны слива конденсата;

ресиверы для аккумулирования сжатого воздуха (от одного до семи на автомобиль, объемом 20 литров каждый, рассчитанные на максимальное давление 1,5 МПа);

защитные клапаны для разделения контуров привода.

14.2. Компрессорные установки гаражей и автосервисов предназначены для приготовления и подачи сжатого воздуха для технологических нужд предприятия.

С классификационных позиций гаражные компрессоры бывают:

по типу - поршневые и винтовые;

по способу монтажа – стационарные и передвижные;

поршневые по компоновке – рядные и V – образные;

по способу сжатия воздуха – одно и двухступенчатые.

Их параметры варьируются в пределах: производительность – 150…5000 л/мин; мощность привода – 1,5…37 кВт; объем ресивера - 10…5000 л; рабочее давление от 0,8 до 1,3 МПа.

Гаражные компрессорные установки могут быть оборудованы автоматическими устройствами, поддерживающими их нормальную и безопасную работу в заданных режимах, а также средствами контроля над рабочими параметрами:

автоматический пуск – остановка при достижении заданных предельных давлений в ресивере (реле давления);

автоматическая разгрузка электродвигателя при пуске компрессора (клапан пневмозагружателя);

автоматическое отделение от воздуха конденсата (влагомаслоотделитель);

автоматическое удаление конденсата из ресивера;

защита компрессора от перегрузок при неисправной клапанной системе;

автоматические осушители сжатого воздуха холодильного типа производительностью 350 – 2200 л/мин - понижают температуру сжатого воздуха ниже точки росы, в результате чего удаляется практически вся влага из пневмосистемы. Например, количество воды в виде пара, передаваемой компрессором мощностью 37 кВт с объемной подачей 5000 л/мин при давлении 0,7 МПа и температуре воздуха на входе 25⁰С при влажности 70% составляет около 5,4 л/ч.

Наиболее распространенные поршневые компрессоры с ременным приводом (рис.50) отличаются пониженными скоростями поршневой группы и как следствие большим ресурсом, отсутствие жесткой связи между электродвигателем и головкой приводит к меньшей шумность работы и большей надежности из – за отсутствия дополнительных вибраций. Они имеют улучшенное принудительное охлаждение. Указанные особенности позволяют использовать данный тип компрессорных установок на повышенных нагрузках в условиях большого потребления сжатого воздуха.

Рис.50. Поршневые гаражные компрессоры: а) передвижной PARTNER 100/101 – 2M (1,5 кВт, 0,9 МПа, 226 л/мин, ресивер 100 л); стационарный ПН – К3 (2х11 кВт, 1,0 МПа, 2000 л/мин, ресивер 500 л)

Винтовой компрессор (рис. 51) отличается от традиционного поршневого принципом работы: если в поршневом компрессоре происходит ударное сжатие воздуха, то винтовой компрессор нагнетает воздух последовательно, посредством винтовой пары. Она засасывает воздух вращаясь в резервуаре с маслом, что обеспечивает низкий коэффициент трения, дополнительное масляное уплотнение, гарантирующее герметичность системы, а также эффективный теплоотвод от рабочей зоны. В результате – высокий КПД и незначительное повышение температуры сжатого воздуха по сравнению с температурой на входе. Система маслоотделения на выходе обеспечивает содержание масла в нагнетаемом воздухе от 1 до 3 мг/м³ (для поршневых от 20 до 400 мг/м³ ).

Доля энергозатрат в производстве сжатого воздуха составляет более 70%. Поэтому фактор энергосбережения актуален. В современных винтовых компрессорных установках это базируется на трех составляющих – прямом приводе, частотной регулировке оборотов двигателя и специальном двигателе. Ключевым звеном данной системы является блок частотной регулировки оборотов двигателя, который называют инвертором. Его применение дает возможность избежать стандартного режима работы компрессора «работа/холостой ход», сократив, таким образом, потребление электроэнергии до 35%.

Применение данного электронного блока позволяет:

быстро в цифровом формате изменять производительность и давление (с точностью 0,01 МПа);

подавать потребителю ровно столько сжатого воздуха, сколько необходимо в данный момент;

упростить подбор пневматического оборудования автосервиса при переменных режимах потребления сжатого воздуха;

увеличить ресурс компрессора за счет уменьшения общего времени работы при максимальной скорости вращения двигателя;

полностью исключить пусковые токи, снизить нагрузку и исключить возможность перегрузки электросети.

Необходимо отметить, что производство винтовых компрессоров требует постоянных исследований и научных изысканий как в теоретических аспектах данных агрегатов, так и в вопросах их изготовления и эксплуатации. То есть данная область производства сжатого воздуха всегда была и является областью Hi – Tech. На рис. 51в представлен участок микрометражного контроля прецизионного винтовых пар компрессоров.

29 14.3. Проектный расчет поршневого компрессора основан на оценке величины его подачи Q_K (л/мин)

, (48)

где i - число цилиндров; d – диаметр цилиндра, см; n – частота вращения вала компрессора, мин^{- 1}; S_П – ход поршня, см; η_ПОД - коэффициент подачи, ≈ 0,6.

При выборе компрессора из имеющихся в каталогах, как исходная предпосылка может быть рекомендация о том, что объем ресивера (ресиверов) компрессорной установки должен быть в 20…25 раз больше объема исполнительных устройств.

Рис. 51. Винтовые ком-прессоры. а) эволюция развития поста сжатого воздуха на основе вин- тового компрессота: 1 – компрессор, 2 – реси-вер, 3 – осушитель, 4 – воздушные фильтры; б) винтовая компрес- сорная станция фирмы GENESIS (Италия): 1 – воздушная головка, 2 – электродвигатель, 3 –блок управления, 4 – стартер, 5 – осушитель, 6 –частотный инвертор, 7 – вентилятор, 8,9,10 – воздушные фильтры, 11 – впускной клапан, 12 – решетка, 13 – воздуш-номасляный, 14 – реси- вер; в) контроль преци-зионных винтовых пар компрессоров фирмы ALUP (Германия)  

Дата добавления: 2014-01-04