4L-208 型空气压缩机传动部件设计完(1).doc

毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目 题目 4L 20 8 型活塞压缩机的传动部件设计 学学 院 院 继续教育学院继续教育学院 助学单位 助学单位 辽宁石油化工大学自考中心辽宁石油化工大学自考中心 专专 业 业 过程装备与控制工程过程装备与控制工程 办学形式 办学形式 自学考试自学考试 姓姓 名 名 郝兴宗郝兴宗 指导教师 指导教师 郝郝 娇娇 20112011 年年 0303 月月 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 4L 20 8 型活塞压缩机的传动部件设计 摘 要 4L 20 8 型空气压缩机 主要用于供给风动工具和风动机械所需的压缩空气 广泛应 用于矿山开采 土木建筑 机械制造等工业部门 此外 医疗 纺织 食品 农业 交通 等部门的需求也与日俱增 压缩机因其用途广泛被称为 通用机械 空气压缩机由电动机直接驱动 使曲轴产生旋转运动 带动连杆使活塞产生往复运动 引起气缸容积变化 由于气缸内压力的变化 通过进气阀使空气经过空气滤清器进入气缸 在压缩行程中 由于气缸容积的缩小 压缩空气经过排气阀的作用 经排气管 单向阀进 入储气罐 当排气压力达到额定压力 0 7MPa 时由压力开关控制而自动停机 当储气罐压力 降至 0 5 0 6MPa 时压力开关自动联接启动 本设计以 4L 20 8 型空气压缩机为设计对象 阐述空气压缩机的工作原理 压缩机传 动部件的设计方法 压缩机部件材料的选取 通过设计的要求进行热力计算 复算性计算 动力计算 并确定压缩机的连杆 曲轴等传动部件的基本结构形式 主要尺寸 并对其强 度进行校核 关键词 4L 20 8 型空气压缩机 传动部件 强度校核 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 1 目目 录录 1 1 前言前言 1 1 1 压缩机 1 1 1 1 压缩机的概述 1 1 1 2 压缩机的用途 1 1 2 空气压缩机的基本理论知识 2 1 2 1 空气压缩机的主要性能参数及定义 2 1 2 2 活塞式空气压缩机原理 5 1 2 3 空气压缩机的基本构成和分类 6 1 2 4 连杆结构的设计 8 1 2 5 曲轴的结构设计 10 2 2 设计计算设计计算 11 2 1 热力计算 11 2 1 1 初步确定各级公称压力和温度 11 2 1 2 计算各级排气系数 12 2 1 3 计算干气系数 Ud 13 2 1 4 计算抽气系数 u0 13 2 1 5 计算汽缸行程容积 13 2 1 6 确定活塞杆直径 d 13 2 1 7 计算气缸直径 14 2 1 8 修正各级公称压力和温度 14 2 1 9 计算活塞力 15 2 1 10 计算轴功率 选取电动机 17 2 2 压缩机复算性计算 18 2 2 1 第一次复算 18 2 2 2 计算各列活塞力 19 2 3 动力计算 21 2 3 1 飞轮距的确定 21 2 4 连杆主要尺寸的确定 29 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 2 2 5 曲轴结构设计计算 34 2 5 1 曲轴结构尺寸的确定 34 2 5 2 曲轴强度及刚度计算 35 2 5 3 强度计算 36 4 4 结论结论 42 参考文献参考文献 42 致谢致谢 44 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 1 4L 20 8 型活塞压缩机的传动部件设计 1 前言 1 1 压缩机 1 1 1 压缩机的概述 压缩机是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器 应用极为广泛 在 采矿业 冶金业 机械制造业 土木工程 石油化学工业 制冷与气体分离工程 以及国防工业中 压缩机是必不可少的关键设备之一 尤其是制冷工业 压缩机 可以说是制冷工业的心脏 此外 医疗 纺织 食品 农业 潜水 消防 电子 机械 交通等部门的需求也与日俱增 压缩机因其用途广泛被称为 通用机械 1 1 2 压缩机的用途 1 压缩空气作为动力 可以驱动各种风动机械 风动工具排气压力为 7 8 公斤 平方厘米 用于控 制仪表及自动化装置 压力约为 6 公斤 平方厘米 车辆自动 门窗启闭 压力为 2 4 公斤 平方厘米 制药业 酿酒业中的搅拌 压力为 4 公斤 平方厘米 喷气 织机中的纬纱吹送压力为 1 2 公斤 平方厘米 中大型柴油机的启动压力为 25 60 公斤 平方厘米 油井的压裂 压力为 150 公斤 平方厘米 二次法 采 油 压力约为 50 公斤 平方厘米 高压爆破采煤压力约为 800 公斤 平方厘米 国 防工业中的压力压缩空气为其动力 潜水艇的沉浮 鱼雷的射击及驱动以及沉船 的打捞等等 都以不同的压力压缩空气为其动力 2 压缩空气用于制冷和气体分离 气体经压缩 冷却 膨胀而液化 用于人工制冷 冷冻冷藏及空气调节等 如氨或氟利昂压缩机 其压缩压力多为 8 12 公斤 平方厘米 这一类压缩机通常 成为 制冷机 或 冰机 另外在液化的气体若为混合气时 可在分离装置中 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 2 将各组份分别地分离出来 得到合格唇读地各种气体 如空气液化分离后能得到 的纯氧 纯氮 和纯的氙 氪 氩 氦等稀有气体 3 压缩气体用于合成及聚合 在化学工业中 气体压缩至高压 常有利合成及聚合 例如氮氢合成氨 氢 与二氧化碳合成甲醇 二氧化碳与氨合成尿素等 化学工业中 例如高压聚乙烯 的压力达 1500 3200 公斤 平方厘米 4 压缩气体用于油的加氢精制 石油工业中 用人工方法把氢加热 加压后与油反应 能使碳氢化合物的重 组份裂化成碳氢化合物的轻组分 如重油的轻化 润滑油加氢精制等 1 2 空气压缩机的基本理论知识 1 2 1 空气压缩机的主要性能参数及定义 1 压力 按其测量的基准不同 分为 表压 真空度和绝对压力 它们之间的关系 1 工程大气压 1 公斤 厘米 2 10000 公斤 米 2 10 米水柱 735 5 毫米汞柱 1 物理大气压 1 033 公斤 厘米 2 10330 公斤 米 2 10 33 米水柱 10330 毫米水柱 760 毫米汞柱 2 排气温度和压缩终了温度 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 3 压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的气体温度 而终 了温度是工作腔内气体完成压缩过程 开始排气时的温度 T n n sd T 1 n n ad TT 1 式中 吸气温度 K s T 吸气终了汽缸内气体的温度 K a T 名义压力比 实际压力比 3 排气量 排气量也称容积流量或输气量 是指在所要求的排气压力下 压缩机最后一 级单位时间内排气容积 折算到第一级进口压力和温度时的容积值 排气量用符 号表示 常用单位是米 分 m V 3 米 分 d sa m V Tpp Tp V 0 0 3 式中 供气量 米 分 d V 3 P 吸气状态的压力 公斤 厘米 2 T 吸气状态的温度 K 吸气状态的相对适度 吸气温度下的饱和蒸气压 公斤 厘米 sa p 2 4 排气系数 对排气量的影响而引用的系数称排气系数 用表示 gTpv 式中 容积系数 v 压力系数 p 温度系数 T 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 4 气密系数 g 5 汽缸行程容积 t V m t V V 式中 压缩机的排气量 米 分 m V 3 压缩机的排气系数 6 汽缸直径 D D 米 2 2 2 d Sni Vti 式中 汽缸的行程容积 米 分 ti V 3 S 活塞行程 米 n 压缩机的转速 转 分 i 同级汽缸数 d 活塞杆直径 米 7 等温功率 is N 1 634 千瓦 is N msV p s d p p 式中 气体的吸气压力和排气压力 公斤 厘米 ds pp 2 压缩机的排气量 米 分 m V 3 8 指示功率 id N 千瓦 id N 1 1 634 1 1 k k s d vts p p k k Vp 式中 公称吸气压力 公斤 厘米 s p 2 汽缸的行程容积 米 分 t V 3 容积系数 v 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 5 汽缸的实际排气压力和吸气压力 公斤 厘米 sd pp 2 K 理想气体的绝热指数 1 2 2 活塞式空气压缩机原理 活塞式空压机的工作原理见图 1 1 主要由电动机提供动力 当曲柄 7 回转 到右半程 连杆 6 带动滑块 5 向右移动 从而活塞 3 向右滑动 这是汽缸压强减 小 当气缸内的压强与外界大气压的差值大于弹簧的弹力时 空气由 Pa 进入汽缸 紧接着曲柄 7 旋转到左半程 带动连杆 6 从而间接地带动滑块 5 向右侧滑移 推 动活塞向左运动 因此汽缸左侧空气被压缩 在压缩的过程中 气门 8 由于压力 原因被禁闭 当压力达到要求时 会通过气门 1 输出 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在 在下一次吸气时 剩余容积内的压缩空气会膨胀 从而减少了吸人的空气量 降低了效率 增加了 压缩功 且由于剩余容积的存在 当压缩比增大时 温度急剧升高 故当输出压 力较高时 应采取分级压缩 分级压缩可降低排气温度 节省压缩功 提高容积 效率 增加压缩气体排气量 图 1 1 活塞式空压机工作原理图 1 排气阀 2 气缸 3 活塞 4 活塞杆 5 滑块 6 连杆 7 曲柄 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 6 8 吸气阀 9 阀门弹簧 1 2 3 空气压缩机的基本构成和分类 1 空气压缩机的总体结构和组成 a 工作腔部分 工作腔部分是直接参与气体处理的一部分 对它的密封效果要求较高 因此 在活塞杆穿出工作腔端板的部分设有填料 用以密封间隙 在活塞上设置的活塞 环也是起密封作用的 汽缸是活塞式压缩机的重要组成部分之一 同时也是承受压力最大的一个零 件 因此对它的设计要求有很多 具体设计要求如下 应具有足够的强度和刚度 工作表面具有良好的耐磨性 要有良好的冷却 在有油润滑的汽缸中 工作表面应有良好的润滑状态 尽可能减小汽缸内的余隙容积和气体阻力 结合部分的连接和密封要可靠 活塞必须有良好的密封性 而且还要求 有足够的强度和刚度 活塞和活塞杆的连接和定位要可靠 制造工艺性好 气阀是活塞式压缩机重要组件之一 其基本要求如下 使用期限长 不能由于阀片或弹簧的损坏而引起压缩机非计划停车 气体通过气阀时的能量损失小 以减少压缩机动力消耗 对于固定式长期 连续运转的压缩机尤为重要 气阀关闭时具有良好的密封性 减少气体的泄漏量 阀片起 闭动作及时和迅速 而且要完全开启 以提高机器效率和延长使 用期 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 7 b 传动部分 传动部分把电动机的旋转运动转化为活塞的往复运动 包括曲轴 连杆 十 字头等 往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接 压缩机曲轴有两种基本型式 即曲柄轴和曲拐轴 曲柄轴结构 连同电机 轴一起 一般只有两个主轴承 对于支撑偏斜较不敏感 便于曲轴安装 由于曲 柄轴的曲柄销是外伸梁 使连杆结构简单 安装方便 但是 采用曲柄轴的压缩 机 一般只能取卧式型式 致使机器笨重 基础庞大 目前新设计的压缩机 除 微型压缩机和超高压压缩机等特殊情形外 已极少采用曲柄轴 曲拐轴在安装方 面 虽较曲柄轴为差 但是采用曲拐轴的压缩机 可以实现对称平衡式 角式 等先进的结构型式 使压缩机结构紧凑 重量轻 此外 采用曲柄轴的压缩机 在汽缸列数设置方面几乎不受限制 便于满足流程要求 因此 在压缩机上采用 曲拐轴的 正日趋增多 连杆是将作用在活塞上的推力传递给曲轴 又将曲轴的旋转运动转换为活 塞的往复运动的机件 连杆包括杆体 大头 小头三部分 杆体截面有圆形 环 形 矩形 工字形等 圆形截面的杆体 机械加工最方便 但在同样强度时 具 有最大的运动质量 适用于低速 大型以及小批生产的压缩机 工字形截面的杆 体在同样强度时 具有最小的运动质量 但其毛坯必须用模锻或铸造 适用于高 速及大批量生产的压缩机 c 十字头是连接作摇摆运动的连杆与作往复运动的活塞杆的机件 它具有 导向作用 十字头按连接连杆的型式分为开式和闭式两种 十字头与活塞杆的连接型式分为螺纹连接 联接器连接 法兰连接等 煤纹 连接结构简单 易调节气缸中的止点间隙 但在调整时霈转动活塞 且在十字头 体上切削糠纹时 经多次拆装后极易磨损 不易保证精度要求 故这种结构常用 于中 小型压縮机上 不在十字头体上切削螺纹 而采用两糠母夹持固定的结构 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 8 可用于大 中型压縮机中 联接器和法兰连接结构 使用可靠 调整方便 使活 塞杆与十字头容易对中 但结构复杂笨重 多用在大型压缩机上 十字头与连杆 的连接由十字头销来完成 c 机身部分 机身部分是用来支撑 或连接 汽缸部分与传动部分的零部件 包括机身 或称曲轴箱 中体 中间接筒等 其上还可能安装有其他附属设备 1 2 4 连杆结构的设计 1 连杆的定位 为了防止连杆在运动时的左右摆动 以及考虑曲轴的热膨胀引起的轴向移动 对连杆的影响 连杆必须加以定位 定位的方法有大头定位和小头定位两种 大头定位是在连杆大头轴瓦两端面与曲柄销的配合端面采用较小的配合间隙 约 0 2 0 5 毫米 而在小头衬套端面与十字头体的配合端面则取较大的间隙 约 2 5 毫米 小头定位是在小头衬套端面与十字头体的配合端面采用 0 20 0 50 毫米的配合间隙 而在大头端面与曲柄销的配合端面 取 2 5 毫米的间 隙 2 连杆长度 L 的确定 连杆长度 L 即连杆大小头孔中心距 由曲柄半径 R 与连杆长度 L 的比值 决定 一般取 越大 压缩机外形越小 但作用在十字头 L R 5 3 1 6 1 滑板上的压力则越大 另外要考虑 越大 越容易使连杆在运动时与滑道壁相 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 9 碰 值取小了 就会使压缩机外形增大 所以值必须取得适当 对不同类型的 压缩机 值取 立式或角度式压缩机 4 1 5 4 1 对置式或对称平衡型压缩机 5 4 1 5 5 1 卧式压缩机 5 1 6 1 3 连杆大头瓦尺度的确定 目前大多数压缩机考虑到制造 维修的便利 把曲柄销直径设计成与主轴颈 一样 所以大头瓦的设计与主轴瓦设计一样 4 连杆小头衬套尺寸的确定 小头轴瓦近年广泛采用衬套结构 衬套的厚度 S 及宽度 b 取 S 0 06 0 08 d 毫米 B 1 1 4 d 毫米 式中 d 十字头销或活塞销直径 毫米 5 连杆的宽度 B 从工艺上考虑连杆大小头宽度取相等 对于连杆宽度取 B 0 9b 毫米 式 中 b 为轴瓦的宽度 毫米 对于大头定位时 为大头瓦宽度 对于小头定位时 则为小头衬套宽度 6 连杆杆体结构尺寸的确定 a 杆体中间截面的尺寸 pdm2 45 65 1 式中 杆体中间截面面积的当量直径 厘米 m d P 最大活塞力 吨 b 杆体截面变化尺寸 杆体截面沿长度通常是直线变化的 并根据受力情况愈接近大头截面尺寸愈 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 10 大 圆形截面 在 1 25 1 35处 0 9 l 1 d d m d 在 1 25 1 35处 1 1 l 1 D d m d 1 2 5 曲轴的结构设计 1 曲轴设计基本原则 a 曲轴的轴颈要有适当的尺寸 使配用的轴承能有胜任的负荷能力 b 曲轴要有足够的强度 以承受交变扭转的联合作用 曲轴的各危险断面 尤其是有高度应力集中现象存在的轴颈与曲柄间过渡圆角处 要进行强度校核 c 曲轴要有足够的刚度 轴颈偏转角不应超过许用值 以保证轴承可靠的 工作 2 曲柄结构尺寸的确定 a 曲柄销直径 D 4 6 5 6 厘米 p 式中 P 最大活塞力 吨 b 主轴颈直径 DD1 1 1 1 c 曲颈长度 曲颈长度要与轴承宽度相适应 在非定位轴颈处 轴颈直圆 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 11 柱部分的长度要比轴承宽度适当大一些 使轴颈与轴承沿轴线方向有相互窜动的 余地 以适应制造偏差和曲轴热膨胀的影响 d 曲柄厚度 t 0 7 0 6 D 大的曲柄厚度相应于小的曲柄宽度 小的曲柄厚度相应于大的曲柄宽度 在 轴颈重合度 S 较大时 例如 0 3 曲柄厚度 t 可酌情减小 10 20 D S e 曲柄宽度 h 1 2 1 6 D 锻造曲轴以取小的曲柄宽度为宜 以减少机加工切削量 铸造曲轴应取大的 曲柄宽度 2 设计计算 2 1 热力计算 2 1 1 初步确定各级公称压力和温度 1 初步确定各级公称压力 排气压力 级 0 26 0 3MPa 取 0 3MPa 级 0 8MPa 吸气压力 级 大气压力 0 1MPa 级 取 0 27MPa 按压力比分配各级压力 1 3 1 0 3 0 2 3 27 0 8 0 各级压力比吸 排气压力初步确定如下 级次吸气压力 P 0 s MPa 排气压力 P MPa 0 d 压力比 0 0 0 s d P P 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 12 0 10 33 0 270 83 2 计算绝热系数 K 查表得 空气绝热系数 K 1 40 3 计算各级排气温度 K K Sd TT 1 303K K K TT 1 112 4143 40 1 140 1 303K K K TT 1 213 4143 40 1 140 1 计算结果列于下表 吸气温度排气温度级次 ts 0 Ts 0 压力比 0 K K K 1 0 td 0 Td 0 3030331 401 368141414 3030331 401 368141414 2 1 2 计算各级排气系数 1 计算容积系数 v 膨胀过程指数 m m1 1 0 5 k 1 1 0 5 1 2 140 1 m2 1 0 62 k 1 1 0 62 1 25 140 1 各级相对余隙 a 取 级 a 10 4 级 a 11 4 计算各级容积系数 1 a1 1 1 0 844 1 V 1 1 m 1 a2 2 1 0 829 2 V 2 1 m 2 确定压力系数 p 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 13 选取 0 97 0 99 1 P 2 P 3 确定加热系数 T 选取 0 96 0 96 1 T 2 T 4 确定气密系数 g 根据结构方案 选取 0 95 0 96 1 g 2 g 5 计算各级排气系数 按公式 v p T g 计算 结果列于下表 级次 v p T g v p T g 0 844 0 97 0 96 0 95 0 747 0 829 0 99 0 96 0 96 0 756 2 1 3 计算干气系数 Ud 在进口温度下的饱和蒸汽压 P 查表得 P 0 04325 sa 1 sa 空气相对湿度 级无水分析出 u 1 1 d U 0 98 2 d 0 0 1 11 s sas p pp 2 1 4 计算抽气系数 u0 由设计依据知 u u 1 1 0 2 0 2 1 5 计算汽缸行程容积 级 V 米 3 分 0 1 t 8 2620 747 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 111 m s s s sod V T T p puu 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 14 级 V 米 3 分 0 2 t 6 920 303 303 7 2 1 756 0 198 0 0 0 0 0 2 0 1 2 2 122 m s s s sd V T T p puu 2 1 6 确定活塞杆直径 d 1 初步确定各级等温功率 N 及最大轴功率 N is 级 N 1 634P 3 35 9 千瓦 1 is 0 1 sm V 201634 1 0 0 1 1 s d p p 级 N 1 634P 3 35 9 千瓦 2 is msV 0 1 201634 1 0 0 2 2 s d p p 最大轴功率 N 102 57 千瓦 is is N 7 0 9 35 9 35 2 确定活塞杆直径 根据最大轴功率值查表 2 10 初步选取活塞杆直径 d 65 毫米 2 1 7 计算气缸直径 D 米 414 0 2 065 0 142024 014 3 8 262 2 2 22 0 0 1 1 d sni Vt D 米 251 0 2 065 0 142024 0 14 3 6 92 2 2 22 0 0 2 2 d sni Vt 各级气缸直径按表 2 8 圆整 D1 420 毫米 D2 260 毫米 2 1 8 修正各级公称压力和温度 1 确定各级实际行程容积 Vt V 4 065 014 3 4 42 014 3 2 44 2 2222 1 1 Sn dD t 米 分 24 0 58 27420 3 V 4 065 014 3 4 26 0 14 3 2 44 2 2222 2 2 Sn dD t 10 36 米 分 42024 0 3 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 15 2 修正各级公称压力 级次 计算行程容积 V 米 分 0 it 3 26 89 6 实际行程容积 V 米 分 it 3 27 5810 36 V V 0 itit 0 970 93 修正系数 i i t o t t t i V V V V 0 1 110 95 初步确定的公称 压力 公斤 厘米 2 P 0 s P 0 d 0 1 0 3 0 27 0 8 修正后的公称压 力 公斤 厘米 2 PS Pd 0 1 0 285 0 26 0 8 修正后的公称压力比 2 853 1 3 修正各级排气温度 级次 压力比 2 853 1 吸气温度 T K s 303303 11 K K1 0 2860 286 K K1 1 351 38 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 16 排气温度T K d t K d 409 136 418 145 2 1 9 计算活塞力 1 计算气缸内实际吸排气压力 修正后的公称 压力 公斤 厘米 2 相对压力损失 实际压力 公 斤 厘米 2 级次 P S Pd s d 1 s 1 d P s p 1 S s P d p 1 d d 实际 压力 比 d p s p 1 2 6 2 85 8 0 046 0 034 0 084 0 08 0 954 0 966 1 084 1 08 0 954 2 51 3 09 8 64 3 24 3 44 2 计算各列的活塞力 计算结果列于下表 级次内止点 正负 排气压力 P d 轴侧活塞 面积 F 轴侧活塞 力 P F d 吸气压力 P s 盖侧活塞 面积 F 盖侧活 塞力 P F s 3 091351 54176 1350 9541384 71321 列活 塞力 P P 4176 135 1321 2855 135 8 64497 54298 42 51530 71332 1 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 17 列活 塞力 P P 4298 4 1332 1 2966 3 级次外止点 正负 吸气压力 P s 轴侧活塞 面积 F 轴侧活塞 力 P F s 排气压力 P d 盖侧活 塞面积 F 盖侧活塞 力 P F d 0 9541351 51289 33 091384 74278 7 列活 塞力 P P 1289 3 4278 7 2989 4 2 51497 51248 738 64530 74585 2 列活 塞力 P P 1248 73 4585 2 3336 47 2 1 10 计算轴功率 选取电动机 1 计算各级指示功率 N 1 634 1 634 1 1 id 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 K K s d vts P P K K VP 140 1 40 1 844 0 58 27 53 2 1 954 0 09 3 40 1 140 1 N 1 634 1 634 2 id 1 1 2 2 2 2 222 1 2 2 K K s d vts p p K K VP 829 0 36 106 2 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 18 54 1 51 2 64 8 140 1 40 1 40 1 140 1 总的指示功率 N 53 2 54 107 2 千瓦 i idid N 2 计算轴功率 N 选取机械效率 0 92 则 m N 116 5 千瓦 m id N 92 0 2 107 2 2 压缩机复算性计算 2 2 1 第一次复算 1 确定各级行程容积 V 27 58 米 分 V 10 36 米 分 1 t 3 2 t 3 2 计算各级公称压力和压力比 0 1MPa 0 8MPa 1 S P 2 d P 0 27MPa 1 d P 2 s P 36 10 58 271 0 2 11 t ts V VP 7 2 1 0 27 0 1 1 1 s d P P 96 2 27 0 8 0 2 2 2 s d P P 3 计算各级排气温度 绝热指数 K 1 40 吸气温度排气温度级次 s t K S T 压力比 K K1 K K 1 k k sd TT 1 K d t 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 19 30 30 303 303 2 7 2 96 0 29 0 29 1 334 1 031 404 413 131 140 4 计算各级容积 m1 1 0 5 k 1 1 0 5 1 2 140 1 m2 1 0 62 k 1 1 0 62 1 25 140 1 10 104 11 1 1 1 11 m v a 866 0 17 2 2 1 1 84 0196 2 114 0 111 25 1 1 1 22 2 2 m v a 5 计算常数 C 及精确度 B 88 2358 27 1 866 0 1 1 1 1 1 1 1 1 t o v s s s s V uT T P P C 23 536 10 1 832 0 303 303 1 0 27 0 2 2 2 2 1 1 2 0 2 t v s s s s V uT T P P C 0 984 88 23 5 23 max min 1 C C B 因 0 97 已符合要求 984 0 1 B 2 2 2 计算各列活塞力 1 计算气缸内实际吸排气压力 公称压力 公 斤 厘米 2 相对压力损失 实际压力 公 斤 厘米 2 实际 压力 比 级次 s P d P s d 1 s 1 d s p d p 1 2 4 2 4 8 0 046 0 034 0 084 0 08 0 954 0 966 1 084 1 08 0 954 2 32 2 6 8 64 2 73 3 72 2 计算各列活塞力 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 20 计算结果列于下表 级次内止点 正负 排气压力 P d 轴侧活塞 面积 F 轴侧活塞 力 P F d 吸气压力 P s 盖侧活塞 面积 F 盖侧活 塞力 P F s 2 61351 53513 90 9541384 71321 列活 塞力 P P 3513 9 1321 2192 9 8 64497 54298 42 32530 71231 2 列活 塞力 P P 4298 4 1231 2 3067 2 级次外止点 正负 吸气压力 P s 轴侧活塞 面积 F 轴侧活塞 力 P F s 排气压力 P d 盖侧活 塞面积 F 盖侧活塞 力 P F d 0 9541351 51289 32 61384 73600 列活 塞力 P P 1289 3 3600 2310 7 2 32497 51154 28 64530 74585 2 列活 塞力 P P 1154 2 4585 2 3431 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 21 3 计算轴功率选取电动机 a 计算各级指示功率 N 1 634 1 634 1 1 id 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 K K s d vts P P K K VP 140 1 40 1 866 058 27 45 4 千瓦 1 954 0 6 2 40 1 140 1 N 1 634 1 634 2 id 1 1 2 2 2 2 222 1 2 2 K K s d vts p p K K VP 84 0 36 104 2 54 4 千瓦 1 32 2 64 8 140 1 40 1 40 1 140 1 总的指示功率 N为 id N 45 4 54 4 99 8 千瓦 i idid N b 计算轴功率 N 选取机械效率 0 92 则 m N 108 5 千瓦 m id N 92 0 8 99 2 3 动力计算 动力计算的目的在于计算压缩机中的作用力 确定压缩机所需的飞轮距以及 各种形式压缩机的惯性力 惯性力矩的平衡状况 并根据平衡情况 初步设计压 缩机所需的基础 2 3 1 飞轮距的确定 1 活塞位移的计算 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 22 2cos1 4 cos1rx 2 气体作用力的计算 压缩过程 FP Sx SS P s m c c i 膨胀过程 FP Sx S P d m c c i 3 往复惯性力的计算 2coscos 2 rwmI p W 为 为往复运动部件总质量 在初步设计时可按下式估计每列最大往 30 n p m 复质量 1 2 max rw p mp 式中 P 为活塞力 1 2 max rw p mp 24 0 196 4312 4 2989 2 0 104 公斤 1 2 max rw p mp 24 0 196 4312 47 3336 2 0 116 公斤 4 列往复运动部分摩擦力计算 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 23 Sn N f m id 2 102601 1 6 0 0 6 42024 02 102601 92 0 1 2 53 90 公斤 Sn N f m id 2 102601 1 6 0 0 6 42024 0 2 102601 92 0 1 54 90 公斤 5 综合活塞力的计算 fIPPP ii 轴盖 6 切向力的计算 cos sin t PT 7 法向力的计算 cos cos t PT 8 按下表 2 3 1 表 2 3 2 和表 2 3 3 中数据作总切向力图与幅度面积矢量图 力比例 R 50 公斤 厘米 t m 长度比例 R 毫米 毫米 l m l S 2 4 18 2414 3 测量总切向力曲线与横坐标所包围的面积 A 77 厘米 平均切向力为 2 m T 2145 7 公斤 S mAm T tl m 24014 3 502 410077 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 24 校核 2252 6 公斤 rn N Tm 30102 42012 014 3 5 11630102 4 74 m mm T TT 100 6 2252 6 2252 7 2145 100 在允许范围内 作幅度面积矢量图 幅度面积选 F 9 厘米 2 9 确定飞轮距 选用 100 1 3600 385 7 公斤 米 2 2 3600 n Fmm GD tl 100 1 420 9500042 0 2 2 表 2 3 1 Xcm盖侧 i P 活塞力 轴侧 i P 活塞力 I 往复 惯性力 f 往复 摩擦力 综合 P 活塞力 T 切向 力 0o0 4278 71289 332984 69085 230 10o0 228 3853 31299 229129044896 20o0 888 2969 41327 92705901153 5483 30o1 968 2133 71379 42375901710 71033 40o3 396 1528 21457 31945 5901964 61495 50o5 124 13211566 81449901784 81580 60o7 068 13211720 18918 5901407 71367 70o9 156 13211930 3385 79010851104 5 80o11 292 13212221 3 120 590869 8893 90o13 428 13212629 6 573 890824 8824 8 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 25 100o15 468 13213216 8 957901028 8970 110o17 364 13214071 36 1263901577 41358 120o19 068 13214176 14 14929014531106 130o20 556 13214176 14 1649901296839 140o21 78 13214176 14 1747 8901197628 150o22 752 13214176 14 1801901144453 160o23 448 13214176 14 1825901120297 170o23 856 13214176 14 1835901110148 180o24 13214176 14 1837 909280 190o23 856 1331 12 3760 88 1835 90504 8 67 200o23 448 1360 52899 82 1825 90 375 799 6 210o22 752 1413 32080 5 1801 90 1223 8485 220o21 78 1493 14 1491 5 1747 8 90 1839965 230o20 556 1605 28 1289 33 1649 90 20551330 240o19 068 1762 44 1289 33 1492 90 20551564 250o17 364 1977 67 1289 33 1263 90 20411757 260o15 468 2275 88 1289 33 957 90 2033 61918 270o13 428 1289 33 573 8 90 20692069 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 26 2694 15 280o11 292 3295 91289 33 120 5 90 22172277 290o9 156 4171 41289 33385 7 90 25862633 300o7 068 4278 71289 33918 5 90 21612098 310o5 124 4278 71289 331449 90 16301443 320o3 396 4278 71289 331945 5 90 1134863 330o1 968 4278 71289 332375 90 704 4425 340o0 888 4278 71289 332705 90 374 4157 350o0 228 4278 71289 332912 90 167 436 360o0 4278 71289 332984 6 90 94 770 表 2 3 2 Xcm盖侧 i P 活塞力 轴侧 i P 活塞力 I 往复 惯性力 f 往复 摩擦力 综合 P 活塞力 T 切向 力 0o0 4585 21248 73331 590850 10o0 228 4149 21258 232519045096 3 20o0 888 32281290 53019901171 5491 30o1 968 2330 71335 12651901745 41054 40o3 396 1673 714102171 69019981520 50o5 124 13321514 61617 39018901673 60o7 068 13321661 21025901444 21402 70o9 156 13321861 6430 6901050 21069 80o11 292 13322138 5 134 690762783 90o13 428 13322525 6 640 590643 1643 1 100o15 468 13323079 8 106890770726 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 27 110o17 364 13323881 14109012291058 120o19 068 13324298 4 1666901390 41058 130o20 556 13324298 4 1841901215 4786 140o21 78 13324298 4 1951901105 4580 150o22 752 13324298 4 2010901046 4414 4 160o23 448 13324298 4 2037901019 4270 170o23 856 13324298 4 2048901008 4134 180o24 13324298 4 2050 90826 40 190o23 856 13423890 2048 90410 54 5 200o23 448 1371 53026 3 2037 90 472 2125 210o22 752 14242185 2010 90 1339530 220o21 78 15041569 1951 90 19761037 4 230o20 556 1615 61248 7 1841 90 22981487 240o19 068 17721248 7 1666 90 2279 31735 250o17 364 1985 81248 7 1410 90 2237 11926 260o15 468 2281 21248 7 1068 90 2190 52066 270o13 428 26941248 7 640 5 90 2175 82175 8 280o11 292 3285 21248 7 134 6 90 22612322 290o9 156 4139 71248 7430 6 90 2550 42596 300o7 068 4585 21248 71025 90 2401 52332 310o5 124 4585 21248 71617 3 90 1809 21601 320o3 396 4585 21248 72171 6 90 1255955 330o1 968 4585 21248 72651 90 775 5468 340o0 888 4585 21248 73019 90 407 3171 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 28 350o0 228 4585 21248 73251 90 175 537 6 360o0 4585 21248 73331 5 90 950 表 2 3 3 cos 法向力 1x R法向力 2x R cos 法向力 1x R法向力 2x R 0o185 2385190o0 998501407 10o0 998438 5440 5200o0 993365459 20o0 9931056 51073210o0 98511441252 30o0 98513961424 4220o0 97516211741 40o0 97513511374 4230o0 96516631860 50o0 965961 41018 3240o0 95514781639 60o0 955551 4567250o0 94512481368 70o0 945313 6304260o0 9429911067 80o0 942234 8203270o0 94751790 90o0 94299 4233 4280o0 942595608 100o0 942502375 6290o0 945724717 110o0 945965751 6300o0 955848941 120o0 95510451000310o0 965878976 130o0 9651049984320o0 975780863 140o0 9751055974330o0 985575633 150o0 9851069 4978340o0 993343373 160o0 9931088990350o0 998164172 170o0 9981102 31001 5360o194 7795 180o1928826 4 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 29 2 4 连杆主要尺寸的确定 序 号 名称代 号 单位公式 参数的选择和计 算 说明 1 小头衬套的比压P公斤 厘 米 2 125 130 15 88 8000 db P P 0 2 杆体的惯性半径i厘米 1 75 4 7 4 m d i 3 柔度 i L 28 6 i L 75 1 50 4 杆体拉压应力 p 公斤 厘 米 2 208 m p F P 5 38 8000 5 系数CC 1 52 4 10 6 惯性矩 x J厘米 4 118 x J 64 4 m d 64 74 7 连杆摆动平面纵 弯应力 CB 公斤 厘 米 2 PC8000 CB x J L2 52 1 25 8 118 50 10 2 4 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 30 8 连杆的长度 1 L厘米 1 L 2 1 D L 2 2 19 50 2 1 d 9 35 2 9 9 惯性矩 y J厘米 4 118 y J 64 4 m d 64 74 10 垂直于连杆摆动 平面纵弯应力 CB 公斤 厘 米 2 PC 8000 CB y J L 4 2 1 52 1 3 3 1184 9 35 10 2 4 11 在连杆摆动平面 总应力 1 公斤 厘 米 2 208 25 8 23 1 p CB 3 8 800 1200 12 垂直于连杆摆动 平面总应力 2 公斤 厘 米 2 208 3 3 211 2 p CB 3 800 1200 13 大头盖截面 A A 的抗弯截面模数 A W厘米 3 85 A W 6 2 A bS 6 88 2 14 截面 A A 弯曲应 力 B 公斤 厘 米 2 B A W D lP 4 2 341 6 854 2 18 5 238000 00 800 15 大头盖截面 B B 的抗弯截面模数 B W厘米 3 56 B W 6 2 B BS 6 5 68 2 16 截面 B B 重心到 连杆螺栓轴线距 离 b厘米从图中量得 b 5 17 截面 B B 与连杆a度从图中量得 a 35 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 31 螺栓轴线的夹角 18截面 B B 弯曲应 力 B 公斤 厘 米 2 357 B B W Pb 2562 58000 19截面 B B 拉压应 力 P 公斤 厘 米 2 P B F P 2 sin 44 1 522 35sin8000 20截面 B B 剪应力 公斤 厘 米 2 B F P 2 cos 522 35cos8000 63 21截面 B B 总应力 公斤 厘 米 2 2 2 4 Bp 2 2 634 1 44357 420 4 600 800 22小头处截面 C C 的抗弯截面模数 c W厘米 3 33 3 c W 6 2 C BS 6 58 2 23小头侧壁中心间 距 l厘米l d 13 1 49 D S 24截面 C C 弯曲应 力 B 公斤 厘 米 2 B C W d lP 8 3 309 600 3 338 3 8 138000 800 25截面 D D 弯曲应 力 B 公斤 厘 米 2 441 B D W Pl 8 5 298 138000 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 32 26截面 D D 拉应力 p 公斤 厘 米 2 91 p 442 8000 2 D F P 27截面 D D 总应力 公斤 厘 米 2 91 441 5321 5 3 s 1371 8000 38动载荷时最大应 力 max 公斤 厘 米 2 max 2 3 4 d Q 2 65 3 14 3 126264 1207 3 39动载荷时最小应 力 min 公斤 厘 米 2 min 2 3 4 d T 2 65 3 14 3 114264 1092 5