1. Общие сведения о компрессорах
Необходимый для тормозной системы поезда и пневматической системы электровоза сжатый воздух вырабатывается поршневыми двухступенчатыми компрессорами, приводимыми в движение электродвигателями (электромоторами).
В поршневых компрессорах (фиг. 168) воздух сжимается в цилиндре / поршнем 2, имеющим возвратно-поступательное движение из положения / в положение //. Сжатие воздуха происходит уменьшением объёма рабочей «амеры (полости цилиндра) при движении поршня из положения // в положение /. Движение поршень- получает через кривошипно-шатунный механизм от вала 3. В крышке цилиндра помещаются два клапана: всасывающий клапан 4, открывающийся внутрь цилиндра, и нагнетательный клапан 5, открывающийся наружу и соединяющий цилиндр с нагнетательным воздухопроводом. При ходе поршня вправо из положения / в положение // в пространстве между крышкой цилиндра и поршнем создаётся разрежение, и в цилиндр через автоматически открывающийся пружиной 6 клапан 4 поступает воздух при давлении, равном 1 am. Наполнение цилиндра (засасывание) будет происходить в течение всего ход? поршня вправо. При обратном ходе поршня воздух сжимается. Давление в цилиндре увеличивается. Всасывающий кла-116
пан 4 давлением воздуха прижат к своему седлу, и сжатие происходит при" обоих закрытых клапанах до тех пор, пока давление в цилиндре не станет равным давлению в нагнетательном трубопроводе. В этот момент (положение ///) нагнетательный клапан 5 откроется, и сжатый воздух выталкивается: в нагнетательный трубопровод при постоянном давлении. Таким образом, полный рабочий цикл компрессора протекает за два хода поршня, или за один оборот вала. Описанный компрессор является одноцилиндровым одноступенчатым простого действия.
При сжатии воздуха до давления выше 5 am температура воздуха в конце сжатия повышается настолько, что затрудняется нормальная смазка цилиндров — масло сильно окисляется и покрывает стенки цилиндров так называемым нагаром. Кроме того, в связи с сильным повышением температуры увеличивается расход энергии на получение сжатого воздуха. Чтобы устранить большое повышение температуры, процесс сжатия делят на две ступени а более, т. е. применяют двухступенчатые или многоступенчатые компрессоры. В полости / (фиг. 169) —цилиндр большого диаметра — происходит первая ступень сжатия; в полости Я — цилиндр малого диаметра — вторая ступень сжатия. Например, если воздух необходимо сжать до 10 am, то его после всасывания в первой полости сжимают примерно до 2—4 am; потом сжатый воздух поступает в холодильник (змеевик), где охлаждается. Из холодильника воздух поступает в другой цилиндр, где сжимается до конечного давления, т. е. до 10 am.
На фиг. 170 изображена теоретическая диаграмма цикла одноступенчатого поршневого компрессора. По вертикальной оси от нуля отложены давления р, а по горизонтальной оси от нуля отложены объёмы V.
Процесс всасывания характеризуется прямой /—2; давление почти не изменяется, а объём растёт. В точке 2 начинаются обратный ход поршня и сжатие по кривой 2—3, причём давление р увеличивается, а объём V уменьшается. В точке 3 открывается нагнетательный клапан и начинается выталкивание воздуха при постоянном давлении р и изменяющемся объёме полости цилиндра V. В точке 4 выталкивание воздуха заканчивается и вследствие открытия всасывающего клапана давление р резко падает по прямой 4—1.
На фиг. 171 изображена действительная диаграмма цикла поршневого компрессора, отличающаяся от теоретической следующим. В крайнем положении поршня у всех компрессоров между поршнем и крышкой цилиндра имеется зазор, называемый вредным пространством. Величина этого зазора составляет 3—5%, а в отдельных случаях достигает 10% объёма цилиндра.
После нагнетания и закрытия нагнетательного клапана часть воздуха остаётся во вредном пространстве и при ходе поршня обратно всасывающий клапан не откроется, пока объём оставшегося воздуха не увеличится настолько, что давление атмосферы и оставшегося воздуха уравновесится. Поэтому на диаграмме начало всасывания отмечено точкой и отнесено от оси р вправо.
Всасывание воздуха происходит при давлении ниже давления поступающего в компрессор воздуха на величину сопротивлений, встречающихся при всасывании. Поступающий воздух теряет часть своего напора и давления вследствие трения о стенки трубопровода и клапанной коробки. Поэтому линия /—2, характеризующая процесс всасывания, лежит ниже атмосферной линии. Искривление её у точки / показывает резкое падение давления, необходимое для поднятия всасывающего клапана.
По кривой 2—3 происходит процесс сжатия воздуха. Линия 3—4 изображает процесс выталкивания воздуха из цилиндра.
Кривая 3—4 расположена выше прямой 5—5, так как выталкивание воздуха происходит при давлении, превышающем давление воздухопровода на величину сопротивлений, встречающихся на пути воздуха.
Искривление линии у точки 3 в сторону повышения давления показывает, что необходимо некоторое избыточное давление для поднятия нагнетательного клапана.
Сжатый воздух обладает запасом потенциальной энергии; при расширении сжатого воздуха в различных механизмах пневматического действия он совершает полезную работу.
Оглавление Дальше:
4. Компрессоры типов 1-КТ и КТ-6
Вверх:
ГЛАВА IV