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过程流体机械课程设计指导书 合肥工业大学过程装备与控制工程合肥工业大学过程装备与控制工程合肥工业大学过程流体机械课程设计指导书 一、设计题目4L-20/8活塞式压缩机设计 二、主要设计参数 （1）排气量有效排气量21.5m3/min （2）进气压力0.1MPa （3）排气压力0.8MPa （4）轴转速400rpm （5）行程240mm （6）气缸数一级压缩1二级压缩1 （7）气缸直径一级420mm二级250mm （8）轴功率118KW （9）电机功率130KW，转速730rpm，额定电压380V （10）排气温度1600C （11）冷却水量4吨/小时 三、设计计算 1、计算任务 （1）对实际排气量，排气温度和功率进行复算。 （2）主、从动皮带轮的设计计算。 2、压缩机设计计算 （1）结构型式及方案选择根据总压力比8，压缩机的级数取两级比较合适。 本设计为固定式压缩机，为了获得较好的运转平稳性，结构型式采用L型，而且、级采用双作用气缸。 另外，压缩机采用水冷方式。 （2）容积流量（排气量）的计算1）理论排气量1vnq、2vnq的计算vnq=Ln dD nL dD nLD)2 (4)(4422222?=?+?式中n压缩机转速rpm。 图1容积流量的计算2）实际排气量的计算v vnvq q?=式中V容积效率，V=VPTl其中V容积系数，V1-(n1-1)，为相对余隙系数，低压级0.1，中压级0.11。 为名义压力比，一般单级压力比34。 n为膨胀指数。 P压力系数，P0.950.98T温度系数，T0.920.98l泄漏系数，l0.900.983）各级行程容积Vs的计算Vsvvnq(n为压缩机转速) （3）排气温度计算dTsTmm1?式中m压缩过程指数，一般压缩过程指数取低压级m=(0.950.99)k，中、高压级m=k。 注意压缩终温不能超过1600C （4）估算轴功率（118KW）ijN601n()sj?1sj sjvjV p1?jjmm1)1(/10?+?j jmmj j本设计中，sj?1和1j0均取为1。 2、皮带传动设计计算已知条件P=130KW，n1=730rpm，n2=400rpm （1）求计算功率p kpA d=本设计为软起动，连续工作，工作时间16h，查表可得Ak，取Ak1.3由此可得KW pd1691303.1= （2）由计算功率dp和小带轮转速n1选带的型号，选SPC型窄V带。 （3）带轮直径计算1）初选主动轮基准直径mm dd4001=由825.140073021=nni，可计算出从动轮直径2dd mmidd dd73012=2）验算带速SPC型窄V带速范围是525m/s100060111=n ddV25m/s （4）确定中心距a和带轮基准长度dL1）确定带轮基准长度dL) (2)(7.021021dd dd a dd dd+取210dddda+=则021221004)()(22add ddddddaL?+=查表可得L d以及与其对应的内周长度（公称长度）L i2）确定实际中心距a200L Laad?+=由dL aa015.0min?=以及dL aa03.0max+=可得dL a045.0= （5）计算小带轮包角1o oadddd3.57180121?=（或600）1200 （6）求V带根数Z kp kk ppzld)(00+=式中k包角系数lk长度系数，根据内周长度iL查表得到。 k材质系数，对于棉帘布和棉线绳结构的，取k=0.75，对于化纤线绳结构的取k=1。 0p单根带许用功率值。 0p计入传动比影响时，单根带所能传递的功率增量。 0p0.00011Tn，T是单根带所能传递转矩的修正值，可通过查表得到，1n为主动轮转速。 （7）单根带的预紧20)15.2(500qVk VzpFd+?=式中q带单位长度的质量，Kg/m，查表可得。 V带的线速度。 （8）轴上的压力z FF z=2sin210 四、压缩机结构设计本课程设计所设计的压缩机是如图2所示的L型空气压缩机。 其主要零部件包括气缸、活塞、吸气阀、排气阀等。 1、气缸 （1）基本结构型式采用双作用式铸铁气缸，冷却方式为水冷，不采用缸套。 （2）气阀在气缸上的布置要求气阀在气缸上设置的通道截面尽量大，气流阻力小以及安装检修方便。 气缸顶部的两个气阀在气缸盖上作轴向布置，底部两个气阀作倾斜布置。 图2L型空气压缩机图3气阀在缸盖上的布置图4气缸壁厚 （3）主要尺寸进气口和出气口直径140mm气缸壁厚L11416mm L21214mm机身壁厚工作面1416mm非工作面1214mm要求壁厚均匀，美观，便于铸造。 2、气阀进气阀和排气阀均采用标准件。 目前压缩机都使用随管路中气体压力变化而自动启闭的自动阀。 本设计采用的是结构较简单，制造容易的环状阀。 3、活塞活塞分为桶形活塞、盘形活塞、级差式活塞、隔距环组合式活塞和柱塞等几种。 本设计采用的是盘形铸铁活塞，两端壁间按直径大小配加强筋38条，筋不能与毂部和外壁相联。 4、活塞环要求密封可靠并耐磨，采用铸铁环开切口的结构。