Меню раздела

Схема устройства и принцип работы паровой машины
Индикатор
Теплоиспользование
Потери в паровой машине
Коэффициенты полезного действия паровой машины
Использование отработавшего пара
Парораспределение
Уравнение движения золотника
Полярная золотниковая диаграмма
Построение индикаторной диаграммы по золотниковой
Цилиндрический золотник
Клапанное парораспределение
Регулирование
Количественное регулирование
Регуляторы давления
Понятие о реверсивном устройстве
Скорость и ускорение поршня
Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме
Расчет маховика
Детали паровой машины
Устройство сальника с мягкой набивкой
Поршни, штоки
Смазка паровых машин
Система смазки
Назначение конденсаторов
Конденсаторы смещения
Паровые машины локомобилей
Конструкции стационарных паровых машин
Пуск машины в ход
Обслуживание во время работы и остановка машины
Ненормальности в работе машины

 

 

 

 

 

Схема устройства и принцип работы паровой машины


Паровой машиной называется тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия расширяющегося пара преобразуется в механическую энергию, отдаваемую потребителю.
Внутри цилиндра 2 находится поршень 10, который может перемещаться вперед и назад под давлением пара; в цилиндре имеются четыре канала, которые могут открываться и закрываться. Два верхних пароподводящих канала 1 и 3 соединены трубопроводом с паровым котлом, и через них в цилиндр может поступать свежий пар. Через два нижних канала 9 и 11 пар, уже совершивший работу, выпускается из цилиндра.
На схеме показан момент, когда каналы 1 и 9 открыты, каналы 3 и 11 закрыты. Поэтому свежий пар из котла по каналу 1 поступает в левую полость цилиндра и своим давлением перемещает поршень вправо; в это время отработавший пар по каналу из правой полости цилиндра удаляется. При крайнем правом положении поршня каналы закрыты, а 3 для впуска свежего пара и // для выпуска отработавшего пара открыты, вследствие чего поршень переместится влево. При крайнем левом положении поршня открываются каналы 1 и 9 и закрываются каналы 3 и 11 и процесс повторяется. Таким образом, создается прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня.
Для преобразования этого движения во вращательное применяется так называемый кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из поршневого штока 4, соединенного одним концом с поршнем, а другим шарнирно, посредством ползуна (крейцкопфа) 5, скользящего между направляющими параллелями, с шатуном б, который передает движение на коренной вал 7 через его колено или кривошип 8.
Величина вращающего момента на коренном валу не является постоянной. В самом деле, силу Р, направленную вдоль штока (фиг. 2), можно разложить на две составляющие: К, направленную вдоль шатуна, и N, перпендикулярную к плоскости направляющих параллелей. Сила N не оказывает никакого влияния на движение, а только прижимает ползун к направляющим параллелям. Сила К передается вдоль шатуна и действует на кривошип. Здесь ее опять можно разложить на две составляющие: силу Z, направленную по радиусу кривошипа и прижимающую вал к подшипникам, и силу Т, перпендикулярную к кривошипу и вызывающую вращение вала. Величина силы Т определится из рассмотрения треугольника AKZ.
При работе машины за один оборот вала углы а и (J и сила Р непрерывно меняются, а поэтому величина крутящей (тангенциальной) силы Т также переменна. Чтобы создать равномерное вращение коренного вала в течение одного оборота, на него насаживают тяжелое колесо-маховик, за счет инерции которого поддерживается постоянная угловая скорость вращения вала. В те моменты, когда сила Т возрастает, она не может сразу же увеличить скорость вращения вала, пока не ускорится движение маховика, чего не происходит мгновенно, так как маховик обладает большой массой. В те моменты, когда работа, производимая крутящей силой Т, становится меньше работы сил сопротивления, создаваемых потребителем, маховик опять-таки в силу своей инерции не может сразу уменьшить свою скорость и, отдавая полученную при своем разгоне энергию, помогает поршню преодолевать нагрузку.
При крайних положениях поршня углы а + Р =0, поэтому sin (а + р) =0 и, следовательно, Т = 0. Так как вращающее усилие в этих положениях отсутствует, то, если машина была бы без маховика, она должна была бы остановиться. Эти крайние положения поршня называются мертвыми положениями или мертвыми точками. Через них кривошип переходит также за счет инерции маховика.
Три мертвых положениях поршень не доводится до соприкосновения с крышками цилиндра, между поршнем и крышкой остается так называемое вредное пространство. В объем вредного пространства включается также объем паровых каналов от органов парораспределения до цилиндра.
Ходом поршня называется путь, проходимый поршнем при перемещении из одного крайнего положения в другое. Если расстояние от центра коренного вала до центра пальца кривошипа — радиус кривошипа.
Рабочим объемом цилиндра называется объем, описываемый поршнем.
Обычно паровые машины бывают двойного (двухстороннего) действия. Иногда применяются машины одностороннего действия, в которых пар оказывает давление на поршень только со стороны крышки; другая сторона цилиндра в таких машинах остается открытой.
В зависимости от давления, с которым пар покидает цилиндр, машины разделяется на выхлопные, если пар выходит в атмосферу, конденсационные, если пар выходит в конденсатор (холодильник, где поддерживается пониженное давление), и тепло-фикационные у которых отработавший в машине пар используется для каких-либо целей (отопление, сушка и пр.).
На схеме а показан момент, когда поршень уже прошел мертвую точку и под действием давления пара двигается слева направо, при этом канал / для впуска пара открыт, а для выпуска пара 2 закрыт. В определенный момент хода поршня впускной канал 1 закрывается (см. схему б) и доступ пара в цилиндр прекращается. Этот момент называется отсечкой, а период впуска пара от мертвой точки до отсечки называют наполнением.
Поршень продолжает двигаться дальше под воздействием расширяющегося пара. В это время каналы 1 и 2 закрыты.
Когда поршень еще не дойдет до правой мертвой точки, открывается выпускной канал 2 (схема в). Этот момент открытия выпускного канала называется началом предварения выпуска. Делается это для того, чтобы при приходе поршня в мертвую точку давление пара понизилось. Этим уменьшается затрата мощности на выталкивание отработавшего пара.
Когда поршень, пройдя правую мертвую точку, двигается влево под действием поступающего в это время в правую полость свежего пара (схема г), отработавший пар левой полости выталкивается поршнем через канал 2, открытый с начала предварения выпуска.
Выпуск пара происходит не на всем пути движения поршня влево. Канал 2 закроется, когда поршень еще не дойдет до своей левой мертвой точки и в левой полости начинается сжатие отработавшего пара (схема д). Сжатый пар создает упругую паровую подушку, которая значительно ослабляет рывки — толчки движущихся масс поршня, штока, ползуна и шатуна, возникающие при перемене направления их движения в мертвой точке. Следовательно, сжатие части отработавшего пара создает машине плавный и спокойный ход. Кроме того, сжатие несколько уменьшает расход пара.
Во время сжатия, когда поршень еще не дошел до своей мертвой точки, открывается впускной канал 1 (схема е). Момент открытия впускного канала называют началом предварения впуска. Предварение впуска необходимо для того, чтобы при подходе поршня к своему мертвому положению давление в цилиндре уравнялось с давлением свежего пара.
Далее работа пара в цилиндре повторяется в той же последовательности.
Если проследить работу пара в правой полости, то окажется, что и здесь происходит то же самое.
Рассмотренные процессы, происходящие в одной полости цилиндра за один оборот вала, удобно представить графически в координатах Vp. Такой график называется индикаторной диаграммой, Индикаторная диаграмма может быть построена на
основании теоретических соображений или снята с действующей машины прибором — индикатором. В первом случае диаграмма называется теоретической, а во втором—действительной.
При построении теоретической диаграммы не учитывают ряд потерь работы, поэтому .площадь действительной диаграммы всегда меньше площади теоретической. Так как в координатах Vp площадь выражает работу, то отношение площади действительной индикаторной диаграммы к площади теоретической называют степенью полноты индикаторной диаграммы, которая в известной мере характеризует совершенство процесса работы пара в машине.
На фиг. 4 представлена действительная индикаторная диаграмма левой полости цилиндра. При движении поршня вправо:
с. — процесс предварения выпуска пара. ' При движении поршня влево: v линия de — выталкивание пара, е— сжатие пара, а — процесс предварения впуска пара. Если машина работает обеими полостями, то в правой полости будет осуществлен такой же цикл.
Все изменения объемов, характеризующие индикаторную диаграмму, а также вредный объем, принято относить к рабочему объему цилиндра Так: коэффициент вредного пространства и0=-р-.


Яндекс.Метрика