4L-208 型空氣壓縮機(jī)傳動部件設(shè)計(jì)完(1).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 題目 4L 20 8 型活塞壓縮機(jī)的傳動部件設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院 院 繼續(xù)教育學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院 助學(xué)單位 助學(xué)單位 遼寧石油化工大學(xué)自考中心遼寧石油化工大學(xué)自考中心 專專 業(yè) 業(yè) 過程裝備與控制工程過程裝備與控制工程 辦學(xué)形式 辦學(xué)形式 自學(xué)考試自學(xué)考試 姓姓 名 名 郝興宗郝興宗 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 郝郝 嬌嬌 20112011 年年 0303 月月 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 4L 20 8 型活塞壓縮機(jī)的傳動部件設(shè)計(jì) 摘 要 4L 20 8 型空氣壓縮機(jī) 主要用于供給風(fēng)動工具和風(fēng)動機(jī)械所需的壓縮空氣 廣泛應(yīng) 用于礦山開采 土木建筑 機(jī)械制造等工業(yè)部門 此外 醫(yī)療 紡織 食品 農(nóng)業(yè) 交通 等部門的需求也與日俱增 壓縮機(jī)因其用途廣泛被稱為 通用機(jī)械 空氣壓縮機(jī)由電動機(jī)直接驅(qū)動 使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 帶動連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動 引起氣缸容積變化 由于氣缸內(nèi)壓力的變化 通過進(jìn)氣閥使空氣經(jīng)過空氣濾清器進(jìn)入氣缸 在壓縮行程中 由于氣缸容積的縮小 壓縮空氣經(jīng)過排氣閥的作用 經(jīng)排氣管 單向閥進(jìn) 入儲氣罐 當(dāng)排氣壓力達(dá)到額定壓力 0 7MPa 時(shí)由壓力開關(guān)控制而自動停機(jī) 當(dāng)儲氣罐壓力 降至 0 5 0 6MPa 時(shí)壓力開關(guān)自動聯(lián)接啟動 本設(shè)計(jì)以 4L 20 8 型空氣壓縮機(jī)為設(shè)計(jì)對象 闡述空氣壓縮機(jī)的工作原理 壓縮機(jī)傳 動部件的設(shè)計(jì)方法 壓縮機(jī)部件材料的選取 通過設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行熱力計(jì)算 復(fù)算性計(jì)算 動力計(jì)算 并確定壓縮機(jī)的連桿 曲軸等傳動部件的基本結(jié)構(gòu)形式 主要尺寸 并對其強(qiáng) 度進(jìn)行校核 關(guān)鍵詞 4L 20 8 型空氣壓縮機(jī) 傳動部件 強(qiáng)度校核 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 目目 錄錄 1 1 前言前言 1 1 1 壓縮機(jī) 1 1 1 1 壓縮機(jī)的概述 1 1 1 2 壓縮機(jī)的用途 1 1 2 空氣壓縮機(jī)的基本理論知識 2 1 2 1 空氣壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)及定義 2 1 2 2 活塞式空氣壓縮機(jī)原理 5 1 2 3 空氣壓縮機(jī)的基本構(gòu)成和分類 6 1 2 4 連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 1 2 5 曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2 2 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 11 2 1 熱力計(jì)算 11 2 1 1 初步確定各級公稱壓力和溫度 11 2 1 2 計(jì)算各級排氣系數(shù) 12 2 1 3 計(jì)算干氣系數(shù) Ud 13 2 1 4 計(jì)算抽氣系數(shù) u0 13 2 1 5 計(jì)算汽缸行程容積 13 2 1 6 確定活塞桿直徑 d 13 2 1 7 計(jì)算氣缸直徑 14 2 1 8 修正各級公稱壓力和溫度 14 2 1 9 計(jì)算活塞力 15 2 1 10 計(jì)算軸功率 選取電動機(jī) 17 2 2 壓縮機(jī)復(fù)算性計(jì)算 18 2 2 1 第一次復(fù)算 18 2 2 2 計(jì)算各列活塞力 19 2 3 動力計(jì)算 21 2 3 1 飛輪距的確定 21 2 4 連桿主要尺寸的確定 29 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 2 5 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 34 2 5 1 曲軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定 34 2 5 2 曲軸強(qiáng)度及剛度計(jì)算 35 2 5 3 強(qiáng)度計(jì)算 36 4 4 結(jié)論結(jié)論 42 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 42 致謝致謝 44 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 4L 20 8 型活塞壓縮機(jī)的傳動部件設(shè)計(jì) 1 前言 1 1 壓縮機(jī) 1 1 1 壓縮機(jī)的概述 壓縮機(jī)是一種壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)器 應(yīng)用極為廣泛 在 采礦業(yè) 冶金業(yè) 機(jī)械制造業(yè) 土木工程 石油化學(xué)工業(yè) 制冷與氣體分離工程 以及國防工業(yè)中 壓縮機(jī)是必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一 尤其是制冷工業(yè) 壓縮機(jī) 可以說是制冷工業(yè)的心臟 此外 醫(yī)療 紡織 食品 農(nóng)業(yè) 潛水 消防 電子 機(jī)械 交通等部門的需求也與日俱增 壓縮機(jī)因其用途廣泛被稱為 通用機(jī)械 1 1 2 壓縮機(jī)的用途 1 壓縮空氣作為動力 可以驅(qū)動各種風(fēng)動機(jī)械 風(fēng)動工具排氣壓力為 7 8 公斤 平方厘米 用于控 制儀表及自動化裝置 壓力約為 6 公斤 平方厘米 車輛自動 門窗啟閉 壓力為 2 4 公斤 平方厘米 制藥業(yè) 釀酒業(yè)中的攪拌 壓力為 4 公斤 平方厘米 噴氣 織機(jī)中的緯紗吹送壓力為 1 2 公斤 平方厘米 中大型柴油機(jī)的啟動壓力為 25 60 公斤 平方厘米 油井的壓裂 壓力為 150 公斤 平方厘米 二次法 采 油 壓力約為 50 公斤 平方厘米 高壓爆破采煤壓力約為 800 公斤 平方厘米 國 防工業(yè)中的壓力壓縮空氣為其動力 潛水艇的沉浮 魚雷的射擊及驅(qū)動以及沉船 的打撈等等 都以不同的壓力壓縮空氣為其動力 2 壓縮空氣用于制冷和氣體分離 氣體經(jīng)壓縮 冷卻 膨脹而液化 用于人工制冷 冷凍冷藏及空氣調(diào)節(jié)等 如氨或氟利昂壓縮機(jī) 其壓縮壓力多為 8 12 公斤 平方厘米 這一類壓縮機(jī)通常 成為 制冷機(jī) 或 冰機(jī) 另外在液化的氣體若為混合氣時(shí) 可在分離裝置中 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 將各組份分別地分離出來 得到合格唇讀地各種氣體 如空氣液化分離后能得到 的純氧 純氮 和純的氙 氪 氬 氦等稀有氣體 3 壓縮氣體用于合成及聚合 在化學(xué)工業(yè)中 氣體壓縮至高壓 常有利合成及聚合 例如氮?dú)浜铣砂?氫 與二氧化碳合成甲醇 二氧化碳與氨合成尿素等 化學(xué)工業(yè)中 例如高壓聚乙烯 的壓力達(dá) 1500 3200 公斤 平方厘米 4 壓縮氣體用于油的加氫精制 石油工業(yè)中 用人工方法把氫加熱 加壓后與油反應(yīng) 能使碳?xì)浠衔锏闹?組份裂化成碳?xì)浠衔锏妮p組分 如重油的輕化 潤滑油加氫精制等 1 2 空氣壓縮機(jī)的基本理論知識 1 2 1 空氣壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)及定義 1 壓力 按其測量的基準(zhǔn)不同 分為 表壓 真空度和絕對壓力 它們之間的關(guān)系 1 工程大氣壓 1 公斤 厘米 2 10000 公斤 米 2 10 米水柱 735 5 毫米汞柱 1 物理大氣壓 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 排氣溫度和壓縮終了溫度 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 3 壓縮機(jī)級的排氣溫度是在該級工作腔排氣法蘭接管處測得的氣體溫度 而終 了溫度是工作腔內(nèi)氣體完成壓縮過程 開始排氣時(shí)的溫度 T n n sd T 1 n n ad TT 1 式中 吸氣溫度 K s T 吸氣終了汽缸內(nèi)氣體的溫度 K a T 名義壓力比 實(shí)際壓力比 3 排氣量 排氣量也稱容積流量或輸氣量 是指在所要求的排氣壓力下 壓縮機(jī)最后一 級單位時(shí)間內(nèi)排氣容積 折算到第一級進(jìn)口壓力和溫度時(shí)的容積值 排氣量用符 號表示 常用單位是米 分 m V 3 米 分 d sa m V Tpp Tp V 0 0 3 式中 供氣量 米 分 d V 3 P 吸氣狀態(tài)的壓力 公斤 厘米 2 T 吸氣狀態(tài)的溫度 K 吸氣狀態(tài)的相對適度 吸氣溫度下的飽和蒸氣壓 公斤 厘米 sa p 2 4 排氣系數(shù) 對排氣量的影響而引用的系數(shù)稱排氣系數(shù) 用表示 gTpv 式中 容積系數(shù) v 壓力系數(shù) p 溫度系數(shù) T 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 4 氣密系數(shù) g 5 汽缸行程容積 t V m t V V 式中 壓縮機(jī)的排氣量 米 分 m V 3 壓縮機(jī)的排氣系數(shù) 6 汽缸直徑 D D 米 2 2 2 d Sni Vti 式中 汽缸的行程容積 米 分 ti V 3 S 活塞行程 米 n 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 i 同級汽缸數(shù) d 活塞桿直徑 米 7 等溫功率 is N 1 634 千瓦 is N msV p s d p p 式中 氣體的吸氣壓力和排氣壓力 公斤 厘米 ds pp 2 壓縮機(jī)的排氣量 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 公稱吸氣壓力 公斤 厘米 s p 2 汽缸的行程容積 米 分 t V 3 容積系數(shù) v 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 5 汽缸的實(shí)際排氣壓力和吸氣壓力 公斤 厘米 sd pp 2 K 理想氣體的絕熱指數(shù) 1 2 2 活塞式空氣壓縮機(jī)原理 活塞式空壓機(jī)的工作原理見圖 1 1 主要由電動機(jī)提供動力 當(dāng)曲柄 7 回轉(zhuǎn) 到右半程 連桿 6 帶動滑塊 5 向右移動 從而活塞 3 向右滑動 這是汽缸壓強(qiáng)減 小 當(dāng)氣缸內(nèi)的壓強(qiáng)與外界大氣壓的差值大于彈簧的彈力時(shí) 空氣由 Pa 進(jìn)入汽缸 緊接著曲柄 7 旋轉(zhuǎn)到左半程 帶動連桿 6 從而間接地帶動滑塊 5 向右側(cè)滑移 推 動活塞向左運(yùn)動 因此汽缸左側(cè)空氣被壓縮 在壓縮的過程中 氣門 8 由于壓力 原因被禁閉 當(dāng)壓力達(dá)到要求時(shí) 會通過氣門 1 輸出 這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過程結(jié)束時(shí)總有剩余容積存在 在下一次吸氣時(shí) 剩余容積內(nèi)的壓縮空氣會膨脹 從而減少了吸人的空氣量 降低了效率 增加了 壓縮功 且由于剩余容積的存在 當(dāng)壓縮比增大時(shí) 溫度急劇升高 故當(dāng)輸出壓 力較高時(shí) 應(yīng)采取分級壓縮 分級壓縮可降低排氣溫度 節(jié)省壓縮功 提高容積 效率 增加壓縮氣體排氣量 圖 1 1 活塞式空壓機(jī)工作原理圖 1 排氣閥 2 氣缸 3 活塞 4 活塞桿 5 滑塊 6 連桿 7 曲柄 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 6 8 吸氣閥 9 閥門彈簧 1 2 3 空氣壓縮機(jī)的基本構(gòu)成和分類 1 空氣壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和組成 a 工作腔部分 工作腔部分是直接參與氣體處理的一部分 對它的密封效果要求較高 因此 在活塞桿穿出工作腔端板的部分設(shè)有填料 用以密封間隙 在活塞上設(shè)置的活塞 環(huán)也是起密封作用的 汽缸是活塞式壓縮機(jī)的重要組成部分之一 同時(shí)也是承受壓力最大的一個零 件 因此對它的設(shè)計(jì)要求有很多 具體設(shè)計(jì)要求如下 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 工作表面具有良好的耐磨性 要有良好的冷卻 在有油潤滑的汽缸中 工作表面應(yīng)有良好的潤滑狀態(tài) 盡可能減小汽缸內(nèi)的余隙容積和氣體阻力 結(jié)合部分的連接和密封要可靠 活塞必須有良好的密封性 而且還要求 有足夠的強(qiáng)度和剛度 活塞和活塞桿的連接和定位要可靠 制造工藝性好 氣閥是活塞式壓縮機(jī)重要組件之一 其基本要求如下 使用期限長 不能由于閥片或彈簧的損壞而引起壓縮機(jī)非計(jì)劃停車 氣體通過氣閥時(shí)的能量損失小 以減少壓縮機(jī)動力消耗 對于固定式長期 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)尤為重要 氣閥關(guān)閉時(shí)具有良好的密封性 減少氣體的泄漏量 閥片起 閉動作及時(shí)和迅速 而且要完全開啟 以提高機(jī)器效率和延長使 用期 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 7 b 傳動部分 傳動部分把電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動 包括曲軸 連桿 十 字頭等 往復(fù)運(yùn)動的活塞通過活塞桿與十字頭連接 壓縮機(jī)曲軸有兩種基本型式 即曲柄軸和曲拐軸 曲柄軸結(jié)構(gòu) 連同電機(jī) 軸一起 一般只有兩個主軸承 對于支撐偏斜較不敏感 便于曲軸安裝 由于曲 柄軸的曲柄銷是外伸梁 使連桿結(jié)構(gòu)簡單 安裝方便 但是 采用曲柄軸的壓縮 機(jī) 一般只能取臥式型式 致使機(jī)器笨重 基礎(chǔ)龐大 目前新設(shè)計(jì)的壓縮機(jī) 除 微型壓縮機(jī)和超高壓壓縮機(jī)等特殊情形外 已極少采用曲柄軸 曲拐軸在安裝方 面 雖較曲柄軸為差 但是采用曲拐軸的壓縮機(jī) 可以實(shí)現(xiàn)對稱平衡式 角式 等先進(jìn)的結(jié)構(gòu)型式 使壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊 重量輕 此外 采用曲柄軸的壓縮機(jī) 在汽缸列數(shù)設(shè)置方面幾乎不受限制 便于滿足流程要求 因此 在壓縮機(jī)上采用 曲拐軸的 正日趨增多 連桿是將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸 又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為活 塞的往復(fù)運(yùn)動的機(jī)件 連桿包括桿體 大頭 小頭三部分 桿體截面有圓形 環(huán) 形 矩形 工字形等 圓形截面的桿體 機(jī)械加工最方便 但在同樣強(qiáng)度時(shí) 具 有最大的運(yùn)動質(zhì)量 適用于低速 大型以及小批生產(chǎn)的壓縮機(jī) 工字形截面的桿 體在同樣強(qiáng)度時(shí) 具有最小的運(yùn)動質(zhì)量 但其毛坯必須用模鍛或鑄造 適用于高 速及大批量生產(chǎn)的壓縮機(jī) c 十字頭是連接作搖擺運(yùn)動的連桿與作往復(fù)運(yùn)動的活塞桿的機(jī)件 它具有 導(dǎo)向作用 十字頭按連接連桿的型式分為開式和閉式兩種 十字頭與活塞桿的連接型式分為螺紋連接 聯(lián)接器連接 法蘭連接等 煤紋 連接結(jié)構(gòu)簡單 易調(diào)節(jié)氣缸中的止點(diǎn)間隙 但在調(diào)整時(shí)霈轉(zhuǎn)動活塞 且在十字頭 體上切削糠紋時(shí) 經(jīng)多次拆裝后極易磨損 不易保證精度要求 故這種結(jié)構(gòu)常用 于中 小型壓縮機(jī)上 不在十字頭體上切削螺紋 而采用兩糠母夾持固定的結(jié)構(gòu) 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 8 可用于大 中型壓縮機(jī)中 聯(lián)接器和法蘭連接結(jié)構(gòu) 使用可靠 調(diào)整方便 使活 塞桿與十字頭容易對中 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重 多用在大型壓縮機(jī)上 十字頭與連桿 的連接由十字頭銷來完成 c 機(jī)身部分 機(jī)身部分是用來支撐 或連接 汽缸部分與傳動部分的零部件 包括機(jī)身 或稱曲軸箱 中體 中間接筒等 其上還可能安裝有其他附屬設(shè)備 1 2 4 連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1 連桿的定位 為了防止連桿在運(yùn)動時(shí)的左右擺動 以及考慮曲軸的熱膨脹引起的軸向移動 對連桿的影響 連桿必須加以定位 定位的方法有大頭定位和小頭定位兩種 大頭定位是在連桿大頭軸瓦兩端面與曲柄銷的配合端面采用較小的配合間隙 約 0 2 0 5 毫米 而在小頭襯套端面與十字頭體的配合端面則取較大的間隙 約 2 5 毫米 小頭定位是在小頭襯套端面與十字頭體的配合端面采用 0 20 0 50 毫米的配合間隙 而在大頭端面與曲柄銷的配合端面 取 2 5 毫米的間 隙 2 連桿長度 L 的確定 連桿長度 L 即連桿大小頭孔中心距 由曲柄半徑 R 與連桿長度 L 的比值 決定 一般取 越大 壓縮機(jī)外形越小 但作用在十字頭 L R 5 3 1 6 1 滑板上的壓力則越大 另外要考慮 越大 越容易使連桿在運(yùn)動時(shí)與滑道壁相 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 9 碰 值取小了 就會使壓縮機(jī)外形增大 所以值必須取得適當(dāng) 對不同類型的 壓縮機(jī) 值取 立式或角度式壓縮機(jī) 4 1 5 4 1 對置式或?qū)ΨQ平衡型壓縮機(jī) 5 4 1 5 5 1 臥式壓縮機(jī) 5 1 6 1 3 連桿大頭瓦尺度的確定 目前大多數(shù)壓縮機(jī)考慮到制造 維修的便利 把曲柄銷直徑設(shè)計(jì)成與主軸頸 一樣 所以大頭瓦的設(shè)計(jì)與主軸瓦設(shè)計(jì)一樣 4 連桿小頭襯套尺寸的確定 小頭軸瓦近年廣泛采用襯套結(jié)構(gòu) 襯套的厚度 S 及寬度 b 取 S 0 06 0 08 d 毫米 B 1 1 4 d 毫米 式中 d 十字頭銷或活塞銷直徑 毫米 5 連桿的寬度 B 從工藝上考慮連桿大小頭寬度取相等 對于連桿寬度取 B 0 9b 毫米 式 中 b 為軸瓦的寬度 毫米 對于大頭定位時(shí) 為大頭瓦寬度 對于小頭定位時(shí) 則為小頭襯套寬度 6 連桿桿體結(jié)構(gòu)尺寸的確定 a 桿體中間截面的尺寸 pdm2 45 65 1 式中 桿體中間截面面積的當(dāng)量直徑 厘米 m d P 最大活塞力 噸 b 桿體截面變化尺寸 桿體截面沿長度通常是直線變化的 并根據(jù)受力情況愈接近大頭截面尺寸愈 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 10 大 圓形截面 在 1 25 1 35處 0 9 l 1 d d m d 在 1 25 1 35處 1 1 l 1 D d m d 1 2 5 曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 曲軸設(shè)計(jì)基本原則 a 曲軸的軸頸要有適當(dāng)?shù)某叽?使配用的軸承能有勝任的負(fù)荷能力 b 曲軸要有足夠的強(qiáng)度 以承受交變扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用 曲軸的各危險(xiǎn)斷面 尤其是有高度應(yīng)力集中現(xiàn)象存在的軸頸與曲柄間過渡圓角處 要進(jìn)行強(qiáng)度校核 c 曲軸要有足夠的剛度 軸頸偏轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過許用值 以保證軸承可靠的 工作 2 曲柄結(jié)構(gòu)尺寸的確定 a 曲柄銷直徑 D 4 6 5 6 厘米 p 式中 P 最大活塞力 噸 b 主軸頸直徑 DD1 1 1 1 c 曲頸長度 曲頸長度要與軸承寬度相適應(yīng) 在非定位軸頸處 軸頸直圓 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 11 柱部分的長度要比軸承寬度適當(dāng)大一些 使軸頸與軸承沿軸線方向有相互竄動的 余地 以適應(yīng)制造偏差和曲軸熱膨脹的影響 d 曲柄厚度 t 0 7 0 6 D 大的曲柄厚度相應(yīng)于小的曲柄寬度 小的曲柄厚度相應(yīng)于大的曲柄寬度 在 軸頸重合度 S 較大時(shí) 例如 0 3 曲柄厚度 t 可酌情減小 10 20 D S e 曲柄寬度 h 1 2 1 6 D 鍛造曲軸以取小的曲柄寬度為宜 以減少機(jī)加工切削量 鑄造曲軸應(yīng)取大的 曲柄寬度 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 2 1 熱力計(jì)算 2 1 1 初步確定各級公稱壓力和溫度 1 初步確定各級公稱壓力 排氣壓力 級 0 26 0 3MPa 取 0 3MPa 級 0 8MPa 吸氣壓力 級 大氣壓力 0 1MPa 級 取 0 27MPa 按壓力比分配各級壓力 1 3 1 0 3 0 2 3 27 0 8 0 各級壓力比吸 排氣壓力初步確定如下 級次吸氣壓力 P 0 s MPa 排氣壓力 P MPa 0 d 壓力比 0 0 0 s d P P 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 0 10 33 0 270 83 2 計(jì)算絕熱系數(shù) K 查表得 空氣絕熱系數(shù) K 1 40 3 計(jì)算各級排氣溫度 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 計(jì)算結(jié)果列于下表 吸氣溫度排氣溫度級次 ts 0 Ts 0 壓力比 0 K K K 1 0 td 0 Td 0 3030331 401 368141414 3030331 401 368141414 2 1 2 計(jì)算各級排氣系數(shù) 1 計(jì)算容積系數(shù) v 膨脹過程指數(shù) 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 各級相對余隙 a 取 級 a 10 4 級 a 11 4 計(jì)算各級容積系數(shù) 1 a1 1 1 0 844 1 V 1 1 m 1 a2 2 1 0 829 2 V 2 1 m 2 確定壓力系數(shù) p 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 選取 0 97 0 99 1 P 2 P 3 確定加熱系數(shù) T 選取 0 96 0 96 1 T 2 T 4 確定氣密系數(shù) g 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案 選取 0 95 0 96 1 g 2 g 5 計(jì)算各級排氣系數(shù) 按公式 v p T g 計(jì)算 結(jié)果列于下表 級次 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 計(jì)算干氣系數(shù) Ud 在進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓 P 查表得 P 0 04325 sa 1 sa 空氣相對濕度 級無水分析出 u 1 1 d U 0 98 2 d 0 0 1 11 s sas p pp 2 1 4 計(jì)算抽氣系數(shù) u0 由設(shè)計(jì)依據(jù)知 u u 1 1 0 2 0 2 1 5 計(jì)算汽缸行程容積 級 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 14 級 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 確定活塞桿直徑 d 1 初步確定各級等溫功率 N 及最大軸功率 N is 級 N 1 634P 3 35 9 千瓦 1 is 0 1 sm V 201634 1 0 0 1 1 s d p p 級 N 1 634P 3 35 9 千瓦 2 is msV 0 1 201634 1 0 0 2 2 s d p p 最大軸功率 N 102 57 千瓦 is is N 7 0 9 35 9 35 2 確定活塞桿直徑 根據(jù)最大軸功率值查表 2 10 初步選取活塞桿直徑 d 65 毫米 2 1 7 計(jì)算氣缸直徑 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 各級氣缸直徑按表 2 8 圓整 D1 420 毫米 D2 260 毫米 2 1 8 修正各級公稱壓力和溫度 1 確定各級實(shí)際行程容積 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 15 2 修正各級公稱壓力 級次 計(jì)算行程容積 V 米 分 0 it 3 26 89 6 實(shí)際行程容積 V 米 分 it 3 27 5810 36 V V 0 itit 0 970 93 修正系數(shù) i i t o t t t i V V V V 0 1 110 95 初步確定的公稱 壓力 公斤 厘米 2 P 0 s P 0 d 0 1 0 3 0 27 0 8 修正后的公稱壓 力 公斤 厘米 2 PS Pd 0 1 0 285 0 26 0 8 修正后的公稱壓力比 2 853 1 3 修正各級排氣溫度 級次 壓力比 2 853 1 吸氣溫度 T K s 303303 11 K K1 0 2860 286 K K1 1 351 38 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 16 排氣溫度T K d t K d 409 136 418 145 2 1 9 計(jì)算活塞力 1 計(jì)算氣缸內(nèi)實(shí)際吸排氣壓力 修正后的公稱 壓力 公斤 厘米 2 相對壓力損失 實(shí)際壓力 公 斤 厘米 2 級次 P S Pd s d 1 s 1 d P s p 1 S s P d p 1 d d 實(shí)際 壓力 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 計(jì)算各列的活塞力 計(jì)算結(jié)果列于下表 級次內(nèi)止點(diǎn) 正負(fù) 排氣壓力 P d 軸側(cè)活塞 面積 F 軸側(cè)活塞 力 P F d 吸氣壓力 P s 蓋側(cè)活塞 面積 F 蓋側(cè)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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 17 列活 塞力 P P 4298 4 1332 1 2966 3 級次外止點(diǎn) 正負(fù) 吸氣壓力 P s 軸側(cè)活塞 面積 F 軸側(cè)活塞 力 P F s 排氣壓力 P d 蓋側(cè)活 塞面積 F 蓋側(cè)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 計(jì)算軸功率 選取電動機(jī) 1 計(jì)算各級指示功率 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 18 54 1 51 2 64 8 140 1 40 1 40 1 140 1 總的指示功率 N 53 2 54 107 2 千瓦 i idid N 2 計(jì)算軸功率 N 選取機(jī)械效率 0 92 則 m N 116 5 千瓦 m id N 92 0 2 107 2 2 壓縮機(jī)復(fù)算性計(jì)算 2 2 1 第一次復(fù)算 1 確定各級行程容積 V 27 58 米 分 V 10 36 米 分 1 t 3 2 t 3 2 計(jì)算各級公稱壓力和壓力比 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 計(jì)算各級排氣溫度 絕熱指數(shù) K 1 40 吸氣溫度排氣溫度級次 s t K S T 壓力比 K K1 K K 1 k k sd TT 1 K d t 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 19 30 30 303 303 2 7 2 96 0 29 0 29 1 334 1 031 404 413 131 140 4 計(jì)算各級容積 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 計(jì)算常數(shù) C 及精確度 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 計(jì)算各列活塞力 1 計(jì)算氣缸內(nèi)實(shí)際吸排氣壓力 公稱壓力 公 斤 厘米 2 相對壓力損失 實(shí)際壓力 公 斤 厘米 2 實(shí)際 壓力 比 級次 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 計(jì)算各列活塞力 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 20 計(jì)算結(jié)果列于下表 級次內(nèi)止點(diǎn) 正負(fù) 排氣壓力 P d 軸側(cè)活塞 面積 F 軸側(cè)活塞 力 P F d 吸氣壓力 P s 蓋側(cè)活塞 面積 F 蓋側(cè)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 級次外止點(diǎn) 正負(fù) 吸氣壓力 P s 軸側(cè)活塞 面積 F 軸側(cè)活塞 力 P F s 排氣壓力 P d 蓋側(cè)活 塞面積 F 蓋側(cè)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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 21 3 計(jì)算軸功率選取電動機(jī) a 計(jì)算各級指示功率 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 總的指示功率 N為 id N 45 4 54 4 99 8 千瓦 i idid N b 計(jì)算軸功率 N 選取機(jī)械效率 0 92 則 m N 108 5 千瓦 m id N 92 0 8 99 2 3 動力計(jì)算 動力計(jì)算的目的在于計(jì)算壓縮機(jī)中的作用力 確定壓縮機(jī)所需的飛輪距以及 各種形式壓縮機(jī)的慣性力 慣性力矩的平衡狀況 并根據(jù)平衡情況 初步設(shè)計(jì)壓 縮機(jī)所需的基礎(chǔ) 2 3 1 飛輪距的確定 1 活塞位移的計(jì)算 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 22 2cos1 4 cos1rx 2 氣體作用力的計(jì)算 壓縮過程 FP Sx SS P s m c c i 膨脹過程 FP Sx S P d m c c i 3 往復(fù)慣性力的計(jì)算 2coscos 2 rwmI p W 為 為往復(fù)運(yùn)動部件總質(zhì)量 在初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下式估計(jì)每列最大往 30 n p m 復(fù)質(zhì)量 1 2 max rw p mp 式中 P 為活塞力 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 列往復(fù)運(yùn)動部分摩擦力計(jì)算 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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 綜合活塞力的計(jì)算 fIPPP ii 軸蓋 6 切向力的計(jì)算 cos sin t PT 7 法向力的計(jì)算 cos cos t PT 8 按下表 2 3 1 表 2 3 2 和表 2 3 3 中數(shù)據(jù)作總切向力圖與幅度面積矢量圖 力比例 R 50 公斤 厘米 t m 長度比例 R 毫米 毫米 l m l S 2 4 18 2414 3 測量總切向力曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積 A 77 厘米 平均切向力為 2 m T 2145 7 公斤 S mAm T tl m 24014 3 502 410077 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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 在允許范圍內(nèi) 作幅度面積矢量圖 幅度面積選 F 9 厘米 2 9 確定飛輪距 選用 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蓋側(cè) i P 活塞力 軸側(cè) i P 活塞力 I 往復(fù) 慣性力 f 往復(fù) 摩擦力 綜合 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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蓋側(cè) i P 活塞力 軸側(cè) i P 活塞力 I 往復(fù) 慣性力 f 往復(fù) 摩擦力 綜合 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 29 2 4 連桿主要尺寸的確定 序 號 名稱代 號 單位公式 參數(shù)的選擇和計(jì) 算 說明 1 小頭襯套的比壓P公斤 厘 米 2 125 130 15 88 8000 db P P 0 2 桿體的慣性半徑i厘米 1 75 4 7 4 m d i 3 柔度 i L 28 6 i L 75 1 50 4 桿體拉壓應(yīng)力 p 公斤 厘 米 2 208 m p F P 5 38 8000 5 系數(shù)CC 1 52 4 10 6 慣性矩 x J厘米 4 118 x J 64 4 m d 64 74 7 連桿擺動平面縱 彎應(yīng)力 CB 公斤 厘 米 2 PC8000 CB x J L2 52 1 25 8 118 50 10 2 4 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 30 8 連桿的長度 1 L厘米 1 L 2 1 D L 2 2 19 50 2 1 d 9 35 2 9 9 慣性矩 y J厘米 4 118 y J 64 4 m d 64 74 10 垂直于連桿擺動 平面縱彎應(yīng)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 在連桿擺動平面 總應(yīng)力 1 公斤 厘 米 2 208 25 8 23 1 p CB 3 8 800 1200 12 垂直于連桿擺動 平面總應(yīng)力 2 公斤 厘 米 2 208 3 3 211 2 p CB 3 800 1200 13 大頭蓋截面 A A 的抗彎截面模數(shù) A W厘米 3 85 A W 6 2 A bS 6 88 2 14 截面 A A 彎曲應(yīng) 力 B 公斤 厘 米 2 B A W D lP 4 2 341 6 854 2 18 5 238000 00 800 15 大頭蓋截面 B B 的抗彎截面模數(shù) B W厘米 3 56 B W 6 2 B BS 6 5 68 2 16 截面 B B 重心到 連桿螺栓軸線距 離 b厘米從圖中量得 b 5 17 截面 B B 與連桿a度從圖中量得 a 35 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 31 螺栓軸線的夾角 18截面 B B 彎曲應(yīng) 力 B 公斤 厘 米 2 357 B B W Pb 2562 58000 19截面 B B 拉壓應(yīng) 力 P 公斤 厘 米 2 P B F P 2 sin 44 1 522 35sin8000 20截面 B B 剪應(yīng)力 公斤 厘 米 2 B F P 2 cos 522 35cos8000 63 21截面 B B 總應(yīng)力 公斤 厘 米 2 2 2 4 Bp 2 2 634 1 44357 420 4 600 800 22小頭處截面 C C 的抗彎截面模數(shù) c W厘米 3 33 3 c W 6 2 C BS 6 58 2 23小頭側(cè)壁中心間 距 l厘米l d 13 1 49 D S 24截面 C C 彎曲應(yīng) 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 彎曲應(yīng) 力 B 公斤 厘 米 2 441 B D W Pl 8 5 298 138000 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 32 26截面 D D 拉應(yīng)力 p 公斤 厘 米 2 91 p 442 8000 2 D F P 27截面 D D 總應(yīng)力 公斤 厘 米 2 91 441 5321 5 3 s 1371 8000 38動載荷時(shí)最大應(yīng) 力 max 公斤 厘 米 2 max 2 3 4 d Q 2 65 3 14 3 126264 1207 3 39動載荷時(shí)最小應(yīng) 力 min 公斤 厘 米 2 min 2 3 4 d T 2 65 3 14 3 114264 1092 5