KR100719632B1 - Balancing method of the reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 왕복동 압축기의 크랭크암과 연결봉에 걸리는 회전질량과 왕복질량에 의한 불평형력을 보상하는 평형추의 무게를 산출하되 복소 좌표를 이용하여 산출된 관성력에 따른 회전질량과 왕복질량을 구하고 이로부터 평형추 계산식을 유도함으로서 평형추 계산을 단순화할 수 있는 왕복동 공기압축기의 밸런싱 방법에 관한 것이다.The present invention calculates the weight of the counterweight compensating for the unbalanced force due to the rotational mass and the reciprocating mass of the crank arm and the connecting rod of the reciprocating compressor, and calculates the rotational mass and the reciprocating mass according to the calculated inertia force The present invention relates to a balancing method of a reciprocating air compressor which can simplify the counterweight calculation by deriving the counterweight calculation formula.
이러한 본 발명은 왕복동 공기압축기의 크랭크암 양단에 평형추를 설치하여 크랭크암의 균형을 맞추는 밸런싱 방법에 있어서, 연결봉 대단부를 포함하는 회전질량()과, 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 왕복질량()으로부터 관성력(Fp, Fr)에 대한 모멘트(Mp, Mr)를 계산하고, 상기 관성력에 대한 모멘트(Mp, Mr)로부터 평형추 설계식(Mb1, Mb2)을 구하되, 상기 모멘트(Mp, Mr)에 복소좌표를 적용하여 이루어짐을 특징으로 한다. The present invention is a balancing method for balancing the crank arm by installing a counterweight on both ends of the crank arm of the reciprocating air compressor, the rotating mass including the connecting rod end ( ) And a reciprocating mass (including piston and connecting rod small ends) Calculate the moments (Mp, Mr) for the inertia forces (Fp, Fr), and calculate the counterweight design formulas (Mb1, Mb2) from the moments (Mp, Mr) for the inertial forces, the moment (Mp, Mr) It is characterized by consisting of the complex coordinates applied to).
복소좌표, 평형추 설계식, 왕복동 압축기 Complex coordinates, counterweight design, reciprocating compressor
Description
도 1은 본 발명에 따른 1단 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에 따른 평형추 계산 모델, 1 is a counterweight calculation model according to the balancing method of the first stage reciprocating compressor according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에 사용되는 복소좌표를 이용하여 왕복동 압축기의 운동을 표현, Figure 2 represents the motion of the reciprocating compressor using the complex coordinates used in the balancing method of the reciprocating compressor according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 2단 인-라인형 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에 따른 평형추 계산 모델. 3 is a counterweight calculation model according to the balancing method of the two-stage in-line reciprocating compressor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 W형 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에 따른 평형추 계산 모델. 4 is a counterweight calculation model according to the balancing method of the W-type reciprocating compressor according to the present invention.
본 발명은 왕복동 공기압축기의 밸런싱 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 왕복동 압축기의 크랭크암과 연결봉에 걸리는 회전질량과 왕복질량에 의한 불평형력을 보상하는 평형추의 무게를 산출하되 복소 좌표를 이용하여 산출된 관성력에 따른 회전질량과 왕복질량을 구하고 이로부터 평형추 계산식을 유도함으로서 평형 추 계산을 단순화할 수 있는 왕복동 공기압축기의 밸런싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a balancing method of a reciprocating air compressor. More specifically, the weight of the counterweight compensating for the unbalanced force due to the rotating mass and the reciprocating mass applied to the crank arm and the connecting rod of the reciprocating compressor is calculated using complex coordinates. The present invention relates to a balancing method of a reciprocating air compressor which can simplify the calculation of the counterweight by calculating the rotational mass and the reciprocating mass according to the obtained inertia force and inducing the counterweight calculation equation therefrom.
통상적으로 회전기계는 회전체의 질량중심이 회전체의 회전 중심축과 일치하지 않으며, 이러한 질량중심이 회전체의 회전 중심과 일치하기 않음에 따라 회전체의 회전할 때 많은 진동이 발생하고 있다.In general, a rotating machine does not coincide with the center of rotation of the rotating body and the center of mass of the rotating body does not coincide with the center of rotation of the rotating body, and thus a lot of vibration occurs when the rotating body rotates.
이러한 진동은 회전체가 저속으로 회전할 때에는 크게 문제가 되지 않으나 고속으로 회전할 때에는 이러한 질량중심과 회전 중심의 불균형에 따라 발생되는 진동은 다른 장비에 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 회전체 자체의 파괴를 초래하기도 한다. This vibration is not a big problem when the rotor rotates at low speed, but when it is rotated at high speed, the vibration caused by the imbalance of the center of mass and the rotation center can affect other equipment as well as destroy the rotor itself. It may also result in.
이러한 불균형은 상기한 바와 같이 회전체의 회전속도가 빨라짐에 따라 더욱 증가되어 회전체를 지지하는 베어링에 가해지는 동하중(動荷重)은 점차 커지게 된다. This imbalance is further increased as the rotation speed of the rotating body increases as described above, so that the dynamic load applied to the bearing supporting the rotating body becomes gradually larger.
이러한 질량중심과 회전 중심의 불균형에 의해 발생되는 회전의 불균형과 진동을 방지하기 위해서는 각 부품의 가공을 정밀하게 하여 서로 정확하게 맞물리게 하는 방법이 사용될 수 있으나 이렇게 정확하게 각 요소를 가공함에는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 정확하게 가공한다 하더라도 질량중심과 회전 중심의 불균형을 완전히 해소할 수 없다. In order to prevent rotation imbalance and vibration caused by the imbalance between the center of mass and the center of rotation, a method of precisely meshing each part and precisely engaging each other can be used, but there are many difficulties in precisely machining each element. In addition, accurate machining cannot completely eliminate the imbalance between the center of mass and the center of rotation.
따라서 이와 같은 질량중심과 회전 중심의 불균형을 해소하기 위한 방법으로는 불평형량에 해당하는 평형추(counter weight)를 설치하는 방법이 사용되고 있으며, 이러한 평형추의 설계를 위한 방법에는 모오던밸런스법과 영향계수법이 있다. Therefore, as a method for resolving the imbalance between the center of mass and the center of rotation, a method of installing counter weights corresponding to an unbalance amount is used, and the method of designing such a counterweight has a modern balance method and influence. There is a counting method.
위의 모오던밸런스법은 미분식으로 이루어진 피스톤 가속도 산출식을 이용하 여 관성력을 계산하고 이를 이용하여 평형추를 계산하여야 하므로 식이 너무 복잡하여 유도하기 어렵고, 영향계수법은 영향계수 메트릭스와 초기진동 메트릭스를 이용하여 불균형 메트릭스를 구하는 방법으로 이루어지므로 매트릭스의 조건이 나빠짐에 따른 오차가 크고 계산이 어려운 문제가 있었다. The above-mentioned modern balance method needs to calculate the inertia force by using the piston acceleration equation made up of differential equations and use the same to calculate the counterweight, so it is difficult to derive because the equation is too complex, and the influence coefficient method uses the influence coefficient matrix and the initial vibration matrix. Since the imbalance matrix is obtained by using the method, the error is large and the calculation is difficult due to the deterioration of the matrix condition.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 쉽고 정확한 평형추의 무게를 산출하여 질량중심과 회전중심의 불균형을 해소하여 보다 안정적으로 크랭크암이 구동될 수 있고 진동을 감소시킬 수 있게 한 왕복동 공기압축기의 밸런싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, the weight of the balance weight easier and more accurate to solve the imbalance of the center of mass and rotation center to reliably drive the crank arm more stable and reduce the vibration It is an object to provide a balancing method of an air compressor.
더욱이 본 발명은 복소좌표를 이용하여 관성력을 구하고 이를 이용하여 평형추 무게를 산출함으로서 평형추의 무게 산출을 용이하게 할 수 있는 왕복동 공기압축기의 밸런싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Furthermore, an object of the present invention is to provide a balancing method of a reciprocating air compressor that can easily calculate the weight of the counterweight by calculating the inertia force using the complex coordinates and calculating the weight of the counterweight using the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연결봉 대단부를 포함하는 질량()과, 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 질량()으로부터 관성력(Fp, Fr)에 대한 모멘트(Mp, Mr)를 계산하고, 상기 관성력에 대한 모멘트(Mp, Mr)로부터 평형추 설계식(Mb1, Mb2)을 구하되, 상기 관성력(Fp, Fr)에 복소좌표를 적용하여 이루어짐을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is a mass (including a connecting rod end) ), And the mass (including piston and connecting rod small ends) Calculate the moment (Mp, Mr) for the moment of inertia (Fp, Fr), and the counterweight design formula (Mb1, Mb2) from the moment (Mp, Mr) for the moment of inertia, the inertia (Fp, Fr) It is characterized by consisting of the complex coordinates applied to).
상기 왕복질량 관성력(Fp)과 회전질량 관성성력(Fr)은The reciprocating mass inertia force Fp and the rotational mass inertia force Fr are
, 이며, , Is,
상기 평형추의 무게(Mb1, Mb2)는 The weight of the counterweight (Mb1, Mb2) is
와 임을 특징으로 한다. Wow It is characterized by that.
상기 Mr은 연결봉의 대단부를 포함하는 회전질량이고, Mr is a rotating mass including the large end of the connecting rod,
Mp는 피스톤과 연결봉의 소단부를 포함하는 왕복질량이고, Mp is the reciprocating mass including the piston and the small end of the connecting rod,
ℓ은 Mb1과 Mb2 사이의 거리이고, ℓ is the distance between Mb1 and Mb2,
s는 Mr과 Mb1또는 Mb2사이의 거리임.s is the distance between Mr and Mb1 or Mb2.
또한, 위와 같은 평형추의 무게(Mb1, Mb2) 산출식에 의해 구해진 평형추를 설치한 후에 발생되는 잔류 불평형력은 수식 에 의해 구해짐을 특징으로 한다. In addition, the residual unbalance force generated after the installation of the counterweight obtained by the above-described counterweight (Mb1, Mb2) calculation formula is It is characterized by being obtained by.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce.
도 1은 본 발명에 따른 1단 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에서의 평형추 계산 모델이다. 1 is a counterweight calculation model in a balancing method of a first stage reciprocating compressor according to the present invention.
본 발명에 따른 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에서의 평형추 계산에 따른 부호는 다음과 같다. The sign according to the counterweight calculation in the balancing method of the reciprocating compressor according to the present invention is as follows.
도 1에 도시한 바와 같이 피스톤에는 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 질량()가 걸리고, 연결봉의 끝단에는 연결봉의 대단부를 포함하는 질량()이 걸린다. As shown in FIG. 1, the piston includes a mass including a piston and a connecting rod small end ( ), And at the end of the connecting rod, the mass (including the large end of the connecting rod) Takes
이하 설명에서 ω는 축의 회전속도, R은 크랭크암의 길이, L은 연결봉의 길이, Mr은 연결봉 대단부를 포함하는 회전질량 모멘트, Mp는 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 왕복질량 모멘트, Mb1, Mb2 평형추의 무게, Fp는 Mp와 Pr에 의한 관성력이다. In the description below, ω is the rotational speed of the shaft, R is the length of the crank arm, L is the length of the connecting rod, Mr is the rotating mass moment including the connecting rod end, Mp is the reciprocating mass moment including the piston and connecting rod small end, Mb1, Mb2 The weight of the counterweight, Fp, is the inertia force by Mp and Pr.
본 발명의 왕복동 공기압축기의 밸런싱 방법에 따른 평형추 무게 산출을 위한 평형추 산출 과정을 다음과 같다.The counterweight calculation process for calculating the counterweight weight according to the balancing method of the reciprocating air compressor of the present invention is as follows.
본 발명에 따른 밸런싱 방법에 있어서 평형추 설계식을 유도하는 과정은 먼저, 연결봉 대단부를 포함하는 질량()과, 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 질량()으로부터 피스톤의 관성력(Fp, Fr)을 구한 후 회전축으로부터 s만큼 떨어진 곳에서의 관성력에 대한 모멘트(Mp, Mr)를 구하며, 상기 모멘트(Mp, Mr)로부터 평형추의 무게를 구한다. In the balancing method according to the present invention, the process of deriving the counterweight design equation, first, the mass including the connecting rod end ( ), And the mass (including piston and connecting rod small ends) The moment of inertia (Mp, Mr) for the inertia force at a position s away from the rotation axis after obtaining the inertial force (Fp, Fr) of the piston from the (), and the weight of the counterweight from the moment (Mp, Mr).
먼저, 왕복질량에 의한 피스톤의 관성력(Fp)은 기존에 사용되는 통상의 방법에 의해 아래의 수식으로 표현될 수 있다. First, the inertial force (Fp) of the piston by the reciprocating mass can be expressed by the following formula by a conventional method used conventionally.
위와 같이 표현되는 피스톤의 관성력은 너무 복잡하고 유도하기에 어려움이 있다. 특히 다단 압축기와 같이 각각 다른 크기의 배치각과 왕복동량을 갖는 경우에는 이러한 식을 이용하여 불평형량을 계산하기 어려우므로 상기의 1차 회전성분 ()와, 2차 회전성분()을 도 2에 도시한 바와 같이 복소좌표로 표시하여 관성력을 아래와 같이 표현할 수 있다. The inertial force of the piston expressed as above is too complicated and difficult to guide. In particular, in the case of having a different arrangement angle and a reciprocating amount, such as a multi-stage compressor, it is difficult to calculate the unbalance amount using this equation. ) And the second rotational component ( ) Can be expressed in complex coordinates as shown in FIG.
이와 같이 복소좌표를 이용하여 회전운동과 직선운동을 복소좌표로 표시한 것으로 원운동은 전방회전을 나타내는 로 표현되고, 직선운동은 전방회전을 나타내는 와 후방회전을 나타내는 의 벡터합으로 나타난다. In this way, the rotational and linear motions are represented by the complex coordinates using the complex coordinates. The circular motion represents the forward rotation. Where linear motion represents forward rotation Indicating backward and It is represented by the vector sum of.
따라서 위의 식은 1차 회전성분의 와 , 2차 회전성분의 와 의 합으로 표현될 수 있으며, 아래와 같이 표현된다. Therefore, the above equation is the first rotational component Wow Of secondary rotational components Wow It can be expressed as the sum of and is expressed as follows.
왕복질량에 대한 관성력은The inertia force for reciprocating mass
회전질량에 대한 관성력은 The inertia force on the rotating mass
이다. to be.
위의 식에서 λ는 크랭크암 길이(R)와 연결봉 길이(L)의 연결봉비로서 이다. In the above equation, λ is the connecting rod ratio of the crank arm length (R) and the connecting rod length (L) to be.
로 정의하고 Defined as
위의 식을 정리하면, To sum up the above expression,
이다. to be.
위와 같은 수식으로 표현되는 관성력에 대한 축방향에서 S만큼 떨어진 부분에서의 회전질량에 대한 모멘트(Mr)와 왕복질량에 대한 모멘트(Mp)를 계산하면, Calculating the moment (Mr) for the rotational mass and the moment for the reciprocating mass (Mp) in the part away from S in the axial direction for the inertial force expressed by the above formula,
이다. to be.
위와 같이 계산된 회전질량에 대한 모멘트(Mr)와 왕복질량에 대한 모멘트(Mp)로부터 평형추 설계식을 얻을 수 있다. The counterweight design equation can be obtained from the moment (Mr) for the rotational mass and the moment (Mp) for the reciprocating mass calculated as above.
평형추 설계식을 유도함에 있어서, 회전질량과 왕복질량의 반만을 밸런싱되도록 평형률을 50%라고 하고, 힘과 모멘트 평형방정식을 고려하면 평형추 무게는 아래와 같다. In deriving the counterweight design equation, the equilibrium ratio is 50% so that only half of the rotating mass and the reciprocating mass are balanced, and the weight of the counterweight is given by considering the force and moment equilibrium equations.
여기서 ℓ은 평형추 사이의 거리이고, s는 크랭크암의 단부와 평형추 사이의 거리이다. Where l is the distance between counterweights and s is the distance between the end of the crank arm and the counterweight.
ℓ=2s인 경우 즉, 크랭크암으로부터 동일한 거리에 두 개의 평형추가 설치될 경우 위의 평형추 무게는 아래와 같이 단순화된다. The weight of the counterweight above is simplified as follows when l = 2s, ie when two counterweights are installed at the same distance from the crank arm.
즉, 크랭크암으로부터 동일한 거리에 두 개의 평형추가 설치될 경우 두 개의 평형추의 무게는 동일해진다. That is, when two counterweights are installed at the same distance from the crank arm, the weights of the two counterweights become equal.
위와 같이 평형추 계산식에 의해 산출된 평형추를 설치한 후에 발생되는 잔류 불평형력(Fre)은 아래의 식에 의해 구해진다. The residual unbalance force (Fre) generated after installing the counterweight calculated by the counterweight calculation equation as above is obtained by the following equation.
이와 같이 평형추를 설치한 후에 남는 잔류 불평형력을 완전하게 제거하기 위해서는 1차 회전 성분에 대향되는 역 1차 회전성분과, 2차 회전 성분에 대향되는 역 2차 회전성분 및 역 1차 회전 성분에 대향되는 2차 회전성분을 가진 메카니즘을 적용시킬 수 있다. Thus, in order to completely remove the residual unbalance force left after the counterweight is installed, the reverse primary rotational component opposite to the primary rotational component, the reverse secondary rotational component and the reverse primary rotational component opposite to the secondary rotational component It is possible to apply a mechanism with a second rotational component opposite to.
또한 도 3에는 2단 인-라인형 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에 따른 평형추 계산 모델을 도시하였다. 3 illustrates a counterweight calculation model according to a balancing method of a two-stage in-line reciprocating compressor.
도시한 바와 같이 2개의 실린더와 2단 크랭크축을 가진 왕복동 압축기로서 실린더를 인-라인(in-line)형으로 배치하여 관성력의 방향을 서로 상쇄시키게 구성되었다. As shown in the figure, a reciprocating compressor having two cylinders and a two-stage crankshaft was arranged to offset the directions of inertial forces by arranging the cylinders in-line.
크랭크암의 양단에는 평형추(Mb1)와 평형추(Mb2)가각 서로 반대 방향으로 설치되어 있다. Counterweights Mb1 and Mb2 are provided at opposite ends of the crank arm, respectively.
연결봉 대단부를 포함하는 질량, , 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 질량, 로부터 피스톤의 관성력(Fp, Fr)을 구한 후 회전축으로부터 s만큼 떨어진 곳에서의 관성력에 대한 모멘트(Mp, Mr)를 구하며, 상기 모멘트(Mp, Mr)로부터 평형추의 무게를 구한다. Mass with connecting rod end , , Mass including piston and connecting rod small end , The moment of inertia (Mp, Mr) for the inertia force at a position s away from the rotation axis after obtaining the inertia force (Fp, Fr) of the piston from the piston, and the weight of the counterweight from the moment (Mp, Mr).
먼저, 왕복질량에 의한 피스톤의 관성력(Fp)은 위에서 예를 들어 설명한 1단 왕복동 압축기에서와 같은 과정에 의해서 구해지며, First, the inertial force (Fp) of the piston by reciprocating mass is obtained by the same process as in the first stage reciprocating compressor described above,
1차 회전성분과 2차 회전성분을 복소좌표로 표시하여 관성력을 아래와 같이 표현할 수 있다. The inertia force can be expressed as follows by displaying the first and second rotational components in complex coordinates.
왕복질량에 대한 관성력은The inertia force for reciprocating mass
회전질량에 대한 관성력은 The inertia force on the rotating mass
이다. to be.
위에서 λ는 크랭크암 길이(R1, R2)와 연결봉 길이(L1, L2)의 연결봉비로서 이고, 이다. Λ above is the connecting rod ratio of the crank arm length (R 1 , R 2 ) and the connecting rod length (L 1 , L 2 ) ego, to be.
위의 식에서 In the above expression
로 정의하고 Defined as
위의 식을 정리하면, To sum up the above expression,
왕복질량에 대한 관성력은The inertia force for reciprocating mass
회전질량에 대한 관성력은 The inertia force on the rotating mass
이다. to be.
위와 같이 계산된 관성력으로부터 회전질량에 대한 모멘트(Mr)와 왕복질량에 대한 모멘트(Mp)로부터 평형추 설계식을 얻을 수 있고 이로부터 평형추 설계식을 유도할 수 있다. 평형추 설계식을 유도함에 있어서, 평형률은 회전질량과 왕복질량의 반만을 밸런싱되도록 50%라고 하고, 힘과 모멘트 평형방정식을 고려하면 평형추 무게는 아래와 같다. The counterweight design equation can be obtained from the moment (Mr) for the rotational mass and the moment (Mp) for the reciprocating mass from the calculated inertial force, from which the counterweight design equation can be derived. In deriving the counterweight design equation, the equilibrium ratio is 50% so that only half of the rotating mass and the reciprocating mass are balanced, and the weight of the counterweight is given by considering the force and moment equilibrium equations.
여기서 ℓ은 평형추 사이의 거리로서 ℓ1은 일측 평형추와 변곡부 사이의 거리이고 ℓ2은 타측 평형추와 변곡부 사이의 거리이며, s1은 크랭크암의 단부와 일측 평형추 사이의 거리이고 s2은 크랭크암의 단부와 타측 평형추 사이의 거리이다. Where ℓ is the distance between the counterweights, ℓ 1 is the distance between one counterweight and the inflection part, ℓ 2 is the distance between the other counterweight and the inflection part, and s 1 is the distance between the end of the crank arm and one counterweight. And s 2 is the distance between the end of the crank arm and the other counterweight.
s1=s2=s0, ℓ1=ℓ2=ℓ0, Mp1=Mp2=Mp, Mr1=Mr2=Mr, ℓ0=2s0인 경우 즉, 크랭크암으로부터 동일한 거리에 두 개의 평형추가 설치될 경우 위의 평형추 무게는 아래와 같이 단순화된다. s 1 = s 2 = s 0 , ℓ 1 = ℓ 2 = ℓ 0 , M p1 = M p2 = M p , M r1 = M r2 = M r , ℓ 0 = 2s 0 , that is, the same distance from the crank arm If two counterweights are installed on the counterweight, the counterweight weight is simplified as follows.
즉, 크랭크암으로부터 동일한 거리에 두 개의 평형추가 설치될 경우 두 개의 평형추의 무게는 동일해진다. That is, when two counterweights are installed at the same distance from the crank arm, the weights of the two counterweights become equal.
위와 같이 평형추 계산식에 의해 산출된 평형추를 설치한 후에 발생되는 잔류 불평형력(Fre)은 아래의 식에 의해 구해진다. The residual unbalance force (Fre) generated after installing the counterweight calculated by the counterweight calculation equation as above is obtained by the following equation.
이와 같이 평형추를 설치한 후에 남는 잔류 불평형력을 완전하게 제거하기 위해서는 1차 회전 성분에 대향되는 역 1차 회전성분과, 2차 회전 성분에 대향되는 역 2차 회전성분 및 역 1차 회전 성분에 대향되는 2차 회전성분을 가진 메카니즘을 적용시킬 수 있다. Thus, in order to completely remove the residual unbalance force left after the counterweight is installed, the reverse primary rotational component opposite to the primary rotational component, the reverse secondary rotational component and the reverse primary rotational component opposite to the secondary rotational component It is possible to apply a mechanism with a second rotational component opposite to.
또 다른 실시예로 도 4에는 W형 왕복동 압축기의 밸런싱 방법에 따른 평형추 계산 모델을 도시하였다. As another example, FIG. 4 illustrates a counterweight calculation model according to a balancing method of a W-type reciprocating compressor.
도시한 바와 같이 3개의 실린더와 1단 크랭크축을 가진 왕복동 압축기로서 실린더를 W형으로 배치하여 수평방향의 관성력을 서로 상쇄시키게 구성되었다. As shown in the drawing, a reciprocating compressor having three cylinders and a first stage crankshaft was arranged to offset the inertial forces in the horizontal direction by arranging the cylinders in a W-shape.
크랭크암의 양단에는 평형추(Mb1)와 평형추(Mb2)가 각각 서로 반대 방향으로 설치되어 있다. Counterweights Mb1 and counterweights Mb2 are provided at opposite ends of the crank arm, respectively.
연결봉 대단부를 포함하는 질량 피스톤과 연결봉 소단부를 포함하는 질량들 , , 로부터 피스톤의 관성력(Fp, Fr)을 구한 후 회전축으로부터 SR, SL 만큼 떨어진 곳에서의 관성력에 대한 왕복질량에 대한 모멘트(MR, MM, ML)와 회전질량에 대한 모멘트(Mr)를 구하며, 상기 모멘트(MR, MM, ML, Mr)로부터 평형추의 무게를 구한다. Mass with connecting rod end Masses including piston and connecting rod small end , , The moment of inertia (M R , M M , M L ) and the moment of rotation mass (Mr) for the reciprocal mass of the inertia force at a distance S R , S L from the rotation axis after obtaining the inertia forces (Fp, Fr) of the piston from ) And the weight of the counterweight from the moments (M R , M M , M L, Mr).
먼저, 왕복질량에 의한 피스톤의 관성력(Fp)은 위에서 예를 들어 설명한 1단 왕복동 압축기에서와 같은 과정에 의해서 구해지며, First, the inertial force (Fp) of the piston by reciprocating mass is obtained by the same process as in the first stage reciprocating compressor described above,
1차 회전성분과 2차 회전성분을 복소좌표로 표시하여 관성력을 아래와 같이 표현할 수 있다. The inertia force can be expressed as follows by displaying the first and second rotational components in complex coordinates.
왕복질량에 대한 관성력은The inertia force for reciprocating mass
회전질량에 대한 관성력은 The inertia force on the rotating mass
이다. to be.
위의 식에서 In the above expression
이다. to be.
위와 같이 계산된 관성력으로부터 회전질량에 대한 모멘트(MR, MM, ML)와 왕복질량에 대한 모멘트(Mr)로부터 평형추 설계식을 얻을 수 있다. 평형추 설계식을 유도함에 있어서, 평형률을 50%라고 하고, 힘과 모멘트 평형방정식을 고려하면 평형추 무게는 아래와 같다. From the moment of inertia calculated as above, the counterweight design equation can be obtained from the moment (M R , M M , M L ) for the rotating mass and the moment (Mr) for the reciprocating mass. In deriving the counterweight design equation, the equilibrium ratio is 50%, and considering the force and moment equilibrium equations, the counterweight weight is as follows.
여기서 ℓ은 평형추 사이의 거리로서 ℓL은 좌측 실린더와 중앙 실린더 사이의 거리이고 ℓR은 우측 실린더와 중앙 실린더 사이의 거리이며, SL은 크랭크암의 단부와 좌측 연결봉이 연결되는 부분 사이의 거리이고 SR은 크랭크암의 단부와 우측 연결봉이 연결되는 부분 사이의 거리이다. Where ℓ is the distance between counterweights, ℓ L is the distance between the left and center cylinders, ℓ R is the distance between the right and center cylinders, and S L is the distance between the end of the crank arm and the Distance and S R is the distance between the end of the crank arm and the portion to which the right connecting rod is connected.
Ss=SL=S0, ℓR=ℓL=ℓ0, MR=MM=ML=MP인 경우 즉, 크랭크암으로부터 동일한 거리에 두 개의 평형추가 설치될 경우 위의 평형추 무게는 아래와 같이 단순화된다. Ss = S L = S 0 , ℓ R = ℓ L = ℓ 0 , M R = M M = M L = M P , i.e. when two counterweights are installed at the same distance from the crank arm, the counterweight above Is simplified as follows:
즉, 크랭크암으로부터 동일한 거리에 두 개의 평형추가 설치될 경우 두 개의 평형추의 무게는 동일해진다. That is, when two counterweights are installed at the same distance from the crank arm, the weights of the two counterweights become equal.
위와 같이 평형추 계산식에 의해 산출된 평형추를 설치한 후에 발생되는 잔류 불평형력(Fre)은 아래의 식에 의해 구해진다. The residual unbalance force (Fre) generated after installing the counterweight calculated by the counterweight calculation equation as above is obtained by the following equation.
이와 같이 평형추를 설치한 후에 남는 잔류 불평형력을 완전하게 제거하기 위해서는 1차 회전 성분에 대향되는 역 1차 회전성분과, 2차 회전 성분에 대향되는 역 2차 회전성분 및 역 1차 회전 성분에 대향되는 2차 회전성분을 가진 메카니즘을 적용시킬 수 있다.Thus, in order to completely remove the residual unbalance force left after the counterweight is installed, the reverse primary rotational component opposite to the primary rotational component, the reverse secondary rotational component and the reverse primary rotational component opposite to the secondary rotational component It is possible to apply a mechanism with a second rotational component opposite to.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 후술하는 청구범위에 의해 제시되는 본 발명의 범주와 기술적 사상을 벗어남이 없이 많은 수정 및 변형이 가능하다. While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, many modifications and variations are possible without departing from the scope and spirit of the invention as set forth by the claims below.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 관성력을 산출하는 수식을 복소좌표를 이용하여 회전운동과 직선운동으로 표시하여 복소수로 계산하고 이로부터 얻어진 모멘트로부터 평형추의 무게를 산출하는 평형추 설계식을 구하여 보다 용이하게 평형추를 설계할 수 있게 하는 효과가 있다. As described in detail above, the present invention is a counterweight design formula for calculating the weight of the counterweight from the moment obtained from the equation to calculate the inertial force by using the complex coordinates to display the rotational and linear motion in complex numbers It is effective to obtain the counterweight more easily by obtaining the.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 문언에 의해서만 제한 해석될 수 있다. While the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Accordingly, the invention can only be construed limited by the words of the appended claims.
Claims (4)
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