1、天然氣壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1 緒論1.1 引言隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類與天然氣的關(guān)系越來(lái)越密切。正如大家所知道的，天 然氣能源是一種十分干凈，優(yōu)質(zhì)，方便，高效的能源。所以無(wú)論是直接燃燒，還是用來(lái)開車 或發(fā)電，都將會(huì)受到人們的歡迎。經(jīng)過(guò)測(cè)定，天然氣的熱效應(yīng)和熱值不僅高于煤炭的熱值， 而且也高于石油的。目前天然氣消費(fèi)在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重已達(dá)35%，成為僅次于石油的第二大能源。天然氣廣泛用于商業(yè)及民用熱水器，燃灶具，制冷及采暖，也用于冶金， 造紙，瓷，采石，玻璃等行業(yè)，還用于干燥脫水處理及廢料燃燒天然氣汽車的一氧化碳，碳?xì)浠衔锱c氮氧化合物的排放量都大大的低于汽油，柴油 發(fā)電機(jī)的汽車，不

2、磨損，不積碳，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，是一種新型環(huán)保的汽車，未來(lái)的發(fā)展前景非 常可觀。1.2 天然氣壓縮機(jī)的國(guó)外研究現(xiàn)狀目前，國(guó)外天然氣壓縮機(jī)的主要生產(chǎn)廠家，主要集中在美國(guó)。以庫(kù)伯公司， 艾里爾公司，和德萊賽蘭公司等為代表。生產(chǎn)的壓縮機(jī)類型按其總體結(jié)構(gòu)而言， 可分為總體式和分體式兩大系列。 總體來(lái)看， 目前國(guó)生產(chǎn)的壓縮機(jī)產(chǎn)品的供需情 況是：一般用微型壓縮機(jī)和往復(fù)式活塞壓縮機(jī)， 這兩種壓縮機(jī)的生產(chǎn)力都大于市 場(chǎng)需要，快速發(fā)展的微型壓縮機(jī)主要依賴于以出口為主的生產(chǎn)模式， 工藝用的壓 縮機(jī)盡管有了較快的發(fā)展， 但在其技術(shù)水平和制作能力， 特別是在產(chǎn)品的性能穩(wěn) 定性，可靠性方面與國(guó)際先進(jìn)水平有一定差距， 不能滿足

3、國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)的需 要。目前車用天然氣壓縮機(jī)技術(shù)已日趨成熟， 技術(shù)性能已達(dá)到國(guó)際水平， 制造和 生產(chǎn)的水平已接近國(guó)際水平。 進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)的同類型壓縮機(jī)性能與中國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)的 易損件壽命比進(jìn)口的產(chǎn)品低， 國(guó)產(chǎn)材料加工水平?jīng)]有跟上是主要的原因。 但進(jìn)口 壓縮機(jī)的價(jià)格要給國(guó)產(chǎn)的壓縮機(jī)的成套價(jià)格高 52%，而且配件供應(yīng)有保證。因此 選用國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較低。2 VW-73 天然氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用2.1 天然氣壓縮機(jī)的構(gòu)造原理：天然氣加氣站用壓縮機(jī)，構(gòu)件主要包括電機(jī)、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、氣缸、活塞。 氣體的壓縮級(jí)數(shù)為三級(jí)或四級(jí)， 連桿、 氣缸與活塞組成的列數(shù)為兩列， 同一列的 不同級(jí)的氣缸之間不

4、設(shè)置平衡段缸且采用倒級(jí)差組合結(jié)構(gòu)， 每一列中的氣缸填料 與活塞環(huán)為自潤(rùn)滑材料環(huán)。 與現(xiàn)有天然氣加氣站用壓縮機(jī)相比， 不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)， 而且提高了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性， 降低了能耗，并可得到無(wú)油污染的壓縮天然氣。2.2 天然壓縮機(jī)的特點(diǎn) :1、采用德國(guó)曼斯曼德馬格公司技術(shù)，產(chǎn)品可靠性高。2、氣閥、活塞環(huán)等易損件采用國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，使用壽命達(dá) 8000 小時(shí)以上。3、軟啟動(dòng)，允許壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)和停機(jī)。4、寬圍進(jìn)氣，適應(yīng)圍廣。5、整體撬裝結(jié)構(gòu)，噪音低，易于城區(qū)安裝，節(jié)省投資。6西門子PLC控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，遠(yuǎn)程控制方便。7、可以選擇風(fēng)冷、混冷、水冷三種冷卻方式。 產(chǎn)品可做的圍：排氣量從 0.2-4

5、0mmin 排氣壓力從 0.2Mpa-25Mpa.3 壓縮機(jī)概述用來(lái)壓縮氣體借以提高氣體壓力的機(jī)械稱為壓縮機(jī)，也稱“壓氣機(jī)”或“氣 泵”，一般提升壓力小于0.2MPa時(shí)稱作鼓風(fēng)機(jī)，提升壓力小于 0.02MPa時(shí)稱為 通風(fēng)機(jī)。根據(jù)壓縮氣體的原理，壓縮機(jī)可分為“容積式”和“動(dòng)力式”兩大類。 壓縮機(jī)的種類和形式很多， 不同壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)差別很大， 因而其適用的場(chǎng) 合、性能、造價(jià)、尺寸重量等指標(biāo)也相差甚遠(yuǎn)。4 壓縮機(jī)的分類與命名4.1 按工作原理分類按工作原理，壓縮機(jī)可分為“容積式”和“動(dòng)力式”兩大類。容積式壓縮機(jī) 直接對(duì)一可變?nèi)莘e工作腔中的氣體經(jīng)行壓縮， 使該部分氣體的容積縮小、 壓力提 高，其

6、特點(diǎn)是壓縮機(jī)具有容積可周期變化的工作腔。 容積式壓縮機(jī)工作的理論基 礎(chǔ)是反映氣體基本狀態(tài)參數(shù) p、V、T 關(guān)系的氣體狀態(tài)方程。 動(dòng)力式壓縮機(jī)首先使 氣體流動(dòng)速度提高， 即增加氣體分子的動(dòng)能， 然后使氣流速度有序降低， 使動(dòng)能 轉(zhuǎn)化為壓力能， 與此同時(shí)氣體容積也相應(yīng)減小， 其特點(diǎn)是壓縮機(jī)具有驅(qū)使氣體獲 得流動(dòng)速度的葉輪。 動(dòng)力式壓縮機(jī)在中國(guó)個(gè)別文獻(xiàn)中稱為 “速度式”或“葉輪式” 壓縮機(jī)。動(dòng)力式壓縮機(jī)工作的理論基礎(chǔ)是反映流體靜壓與動(dòng)能守恒關(guān)系的流體力 學(xué)伯努利方程。4.2 按排氣壓力分類見表4-1，按排氣壓力分類時(shí)，壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力為大氣壓力或小于 0.2MP& 對(duì)于進(jìn)氣壓力高于0.2MP

7、a的壓縮機(jī)，特稱為“增壓壓縮機(jī)”，化工廠中常用的 循環(huán)氣壓增機(jī)即為增壓壓縮機(jī)的一種。表4-1按排氣壓力對(duì)壓縮機(jī)分類名稱排氣表壓風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)v 15kMa鼓風(fēng)機(jī)0.015 0.2MPa壓縮機(jī)低壓壓縮機(jī)> 0.2 1.0MPa中壓壓縮機(jī)> 1.0 10MPa高壓壓縮機(jī)> 10 100MPa超咼壓壓縮機(jī)> 100MPa資料來(lái)源：云培正.過(guò)程流體機(jī)械M.:化學(xué)工業(yè)，2008.4.3按壓縮級(jí)數(shù)分類在容積式壓縮機(jī)中，每經(jīng)過(guò)一次工作腔壓縮后，氣體便進(jìn)入冷卻器中進(jìn)行一 次冷卻，這稱為一級(jí)。而在動(dòng)力式壓縮機(jī)中，往往經(jīng)過(guò)兩次或兩次以上葉輪壓縮 后，才進(jìn)入冷卻器進(jìn)行冷卻，把每進(jìn)行一次冷卻的數(shù)個(gè)

8、壓縮“級(jí)”合成為一個(gè)“段” 在日本把容積式壓縮機(jī)的“級(jí)”稱為“段”，中國(guó)個(gè)別地區(qū)、個(gè)別文獻(xiàn)受此影響, 也把“級(jí)稱為“段”。單級(jí)壓縮機(jī)一一氣體僅通過(guò)一次工作腔或葉輪壓縮；兩級(jí)壓縮機(jī)一一氣體順次通過(guò)兩次工作腔或葉輪壓縮；多級(jí)壓縮機(jī)一一氣體順次通過(guò)多次工作腔或葉輪壓縮，相應(yīng)通過(guò)幾次便是幾 級(jí)壓縮機(jī)。4.4按功率大小分類壓縮機(jī)按功率大小分類見表4-2。表4-2壓縮機(jī)按功率大小分類名稱功率kW一般配用電源V小型壓縮機(jī)v 5220中型壓縮機(jī)5 450380大型壓縮機(jī)> 4503000 或 6000資料來(lái)源：云培正.過(guò)程流體機(jī)械M.:化學(xué)工業(yè)，2008.4.5壓縮機(jī)分類命名壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)或工作特征分類和

9、命名見表4-3.表4-3壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)或工作特征分類和命名按工作原理按工作腔中運(yùn)動(dòng)件或氣流工作特征按工作腔中運(yùn)動(dòng)件結(jié)構(gòu)特征容積式往復(fù)式活塞式柱塞式隔膜式回轉(zhuǎn)式雙螺桿（螺桿）式單螺桿式渦旋式羅茨式劃片（旋葉）式滾動(dòng)活塞（轉(zhuǎn)子）式螺旋葉片式單齒轉(zhuǎn)子式液環(huán)（液體活塞）式三角轉(zhuǎn)子（汪科爾）式動(dòng)力式離心式葉輪（透平）式軸流式漩渦式噴射式噴射泵資料來(lái)源：云培正.過(guò)程流體機(jī)械M.:化學(xué)工業(yè)，2008.4.6壓縮機(jī)的用途壓縮機(jī)的用途極為廣泛，遍布工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國(guó)防甚至生活的各個(gè)領(lǐng)域。按照氣體被壓縮的目的，大致可區(qū)分為如下四類。動(dòng)力用壓縮機(jī)利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)各種工具和器械已經(jīng)應(yīng)用的非常廣泛，如風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、氣力

10、扳手、造型機(jī)、車輛制動(dòng)、儀表控制等。紡織工業(yè)中利用壓縮空氣吹送緯線以 替代梭子，食品和制藥工業(yè)用壓縮空氣攪拌漿液，型發(fā)動(dòng)機(jī)用壓縮空氣啟動(dòng)，高壓空氣爆破采煤，魚雷發(fā)射，潛艇沉浮等，這些場(chǎng)合軍需用到不同壓力的壓縮空 氣，具有安全、可靠、方便、潔凈等優(yōu)點(diǎn)。化工工藝用壓縮機(jī)在化學(xué)工業(yè)中將氣體壓力提高有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，提高反應(yīng)速度和產(chǎn) 率，并可相應(yīng)減小設(shè)備尺寸，降低工程造價(jià)。如化肥生產(chǎn)中的合成氨工藝要使氫 氣和氮?dú)庠?5100MPa勺壓力下反應(yīng)，尿素生產(chǎn)需要在 21MPaF使二氧化碳和 氨氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而由乙烯聚合生產(chǎn)塑料的工藝則需要高達(dá)280MPa勺壓力，石油加氫精煉則需要732MPa的壓力。制

11、冷和氣體分離用壓縮機(jī)制冷設(shè)備中需要提高制冷劑的壓力，以將其冷卻成液態(tài)，這需要壓縮機(jī)提供 約1.512MPa的壓力。在氣體分離工業(yè)（如空氣），需要用壓縮機(jī)先將混合氣 體提高壓力，然后進(jìn)行冷卻和膨脹降溫并變成液態(tài)，最后利用不同組分沸點(diǎn)差將 其蒸發(fā)分離。氣體輸送用壓縮機(jī)氣體輸送有輸送管道和瓶裝輸送兩種方式。 氣量大時(shí)由管道輸送，此時(shí)壓縮 氣體的目的是提高其體壓力以克服流動(dòng)過(guò)程中的管道阻力， 并使較小的管徑輸送 盡可能多的氣體，如天然氣的管道輸送需要 110MPa的壓力。氣量小時(shí)用容器 裝運(yùn)，因容器一般體積有限所以為裝運(yùn)更多的氣體， 往往將充氣壓力定得高一些，如天然氣汽車加氣子站氣體轉(zhuǎn)運(yùn)槽車的運(yùn)輸壓力

12、是 20MPa而燃料電池汽車車載 氫氣瓶的充裝壓力是3570MPa5 活塞式壓縮機(jī)簡(jiǎn)介活塞式壓縮機(jī)的工作是氣缸、 氣閥和在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)成的工 作容積不斷變化來(lái)完成。 如果不考慮活塞式壓縮機(jī)實(shí)際工作中的容積損失和能量 損失（即理想工作過(guò)程），則活塞式壓縮機(jī)曲軸每旋轉(zhuǎn)一周所完成的工作，可分 為吸氣、壓縮和壓縮過(guò)程、排氣過(guò)程。5.1 活塞式壓縮機(jī)分類按壓縮級(jí)數(shù)分類， 有單級(jí)壓縮和兩級(jí)壓縮。 單級(jí)壓縮機(jī)是指壓縮過(guò)程中制冷 劑蒸氣由低壓至高壓只經(jīng)過(guò)一次壓縮。 而所謂的兩級(jí)壓縮機(jī)， 壓縮過(guò)程中制冷劑 蒸氣由低壓至高壓要連續(xù)經(jīng)過(guò)兩次壓縮。按作用方式分類， 有單作用壓縮機(jī)和雙作用壓縮機(jī)。 其制冷

13、劑蒸氣僅在活塞 的一側(cè)進(jìn)行壓縮， 活塞往返一個(gè)行程， 吸氣排氣各一次。 而雙作用壓縮機(jī)制冷劑 蒸氣輪流在活塞兩側(cè)的氣缸進(jìn)行壓縮，活塞往返一個(gè)行程，吸、排氣各兩次。所 以同樣大小的氣缸， 雙作用壓縮機(jī)的吸氣量較單作用的大。 但是由于雙作用壓縮 機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而目前大都是采用單作用壓縮機(jī)。按制冷劑蒸氣在氣缸中的運(yùn)動(dòng)分類， 有直流式和逆流式。 所謂直流式是指制 冷劑蒸氣的運(yùn)動(dòng)從吸氣到排氣都沿同一個(gè)方向進(jìn)行， 而逆流式，吸氣與排氣時(shí)制 冷劑蒸氣的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。 從理論分析來(lái)看， 直流式與逆流式相比， 由于蒸 氣在氣缸中溫度及比容的變化較少， 故直流式性能較好。 但是由于直流式壓縮機(jī) 的進(jìn)汽閥需

14、裝在活塞上， 這樣便相對(duì)增加了活塞的長(zhǎng)度和重量， 因而功的消耗就 增加、檢修也麻煩，所以目前生產(chǎn)的壓縮機(jī)大都采用逆流式。按氣缸中心線的位置分類，有立式壓縮機(jī)、臥式壓縮機(jī)、V型、W型和S型 壓縮機(jī)等。立式壓縮機(jī)氣缸中心線呈垂直位置而臥式壓縮機(jī)氣缸中心線是水平 的。V型、W型和S型是高速、多缸、現(xiàn)代型壓縮機(jī)，其速度一般為 9601440 轉(zhuǎn)分，氣缸數(shù)目多為2、4、6、8四種，其中，字母表示氣缸的排列形式。活塞式制冷壓縮機(jī)， 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征， 還可分為開啟式、 半封閉式和全封閉 式三種。雖然構(gòu)造各異，但它們之間也有許多共同之處，只是其結(jié)構(gòu)特征不同。開啟式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特征在于： 壓縮機(jī)的動(dòng)力輸入軸

15、伸出機(jī)體外， 通過(guò) 聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)， 并在伸出處用軸封裝置密封。 目前，氨壓縮機(jī)和 容量較大的氟利昂壓縮機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)形式。半封閉式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)共用一主軸， 并共同組 裝于同一機(jī)殼，但機(jī)殼為可拆式，其上開有各種工作孔用蓋板密封。 全封閉式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于：壓縮機(jī)與其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)主 軸，二者組裝在一個(gè)焊接成型的密封罩殼中。這種壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好， 使用方便，振動(dòng)小、噪音小，廣泛使用在小型自動(dòng)化制冷和空調(diào)裝置中。5.2 活塞式壓縮機(jī)工作原理壓縮機(jī)就是產(chǎn)生氣體壓力能的機(jī)器。 它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中已成為必不可少 的關(guān)鍵設(shè)備。目前，需要高壓的

16、場(chǎng)合，多采用活塞式壓縮機(jī)。如渤西油田陸上終 端處理場(chǎng)所用的穩(wěn)定氣體壓縮機(jī)為兩列對(duì)稱式活塞壓縮機(jī)。活塞式壓縮機(jī)種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但基本結(jié)構(gòu)大致相同：主要由機(jī)身，曲 軸，連桿，活塞，汽缸和吸氣閥， 排氣閥，十字頭， 滑道，活塞桿和填料函組成。壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，氣缸相繼實(shí)現(xiàn)吸氣，壓縮，排氣的過(guò)程，即 完成一個(gè)工作循環(huán)。（1）吸氣過(guò)程 當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸的工作容積逐漸增大而壓力逐漸 降低，當(dāng)壓力降至稍低于進(jìn)氣管中壓力時(shí)， 進(jìn)氣管中氣體便頂開吸氣閥進(jìn)入氣缸， 直到活塞達(dá)到最左邊位置（又稱止點(diǎn)）時(shí)，工作容積最大，吸氣閥

17、開始關(guān)閉。（ 2）壓縮過(guò)程 當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)， 氣缸工作容積縮小， 而氣體壓力逐漸 增大。由于吸氣閥有止逆作用，故汽缸中氣體不能倒流到進(jìn)氣管中。同時(shí)，因排 氣管中氣體又高于氣缸部的壓力， 氣缸氣體無(wú)法從排氣管流出， 而排氣管中的氣 體因排氣閥的止逆作用，也不能進(jìn)入氣缸。此時(shí)，氣缸的氣體量保持一致，隨 著活塞的右移，氣體壓力不斷升高。（3）排氣過(guò)程 當(dāng)活塞右移到一定位置時(shí)，氣缸的氣體壓力升高到稍高于 排氣管中的氣體壓力， 氣體便頂開排氣閥進(jìn)入排氣管中， 直到活塞運(yùn)動(dòng)到最右端 （又叫外止點(diǎn)）為止。排氣閥關(guān)閉，活塞再次左移，上述過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)5.3 活塞式壓縮機(jī)的特點(diǎn)：活塞式壓縮機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）適

18、用壓力圍廣 可用于低壓（包括真空中），中壓，高壓和超高壓。（2）效率高 其效率高于回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和速度式壓縮機(jī)，大型活塞式壓縮機(jī)的熱效率在 80%以上。（3）適應(yīng)性強(qiáng)排氣量圍較廣， 在較小排氣量下也能保持較高的效率， 而且排氣量受排氣壓 力波動(dòng)的影響很小，此外氣體密度對(duì)壓縮機(jī)性能的影響不太顯著， 故機(jī)器的通用 性好。活塞式壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，易損件較多，維護(hù)，檢修和安裝都比較麻煩（2）由于往復(fù)慣性力的限制，轉(zhuǎn)速較低，當(dāng)需要較大排氣量時(shí)，其機(jī)體龐 大，并需要大型設(shè)備基礎(chǔ)，因此，當(dāng)排氣量較大時(shí)，不宜采用活塞式壓縮機(jī)。（3）排氣不連續(xù)，造成氣流脈動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生氣流脈動(dòng)共振。會(huì)造成管網(wǎng)

19、或機(jī)件的損壞。（4）一般氣缸要用潤(rùn)滑油，使氣體帶油。若對(duì)氣體質(zhì)量要求過(guò)高，壓縮后 氣體的凈化要求繁重。5.4壓縮機(jī)工作過(guò)程吸氣過(guò)程當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸的工作容積逐漸增大而壓力逐漸降低， 當(dāng)壓力降至 稍低于進(jìn)氣管中壓力時(shí)，進(jìn)氣管中氣體便頂開吸氣閥進(jìn)入氣缸， 直到活塞達(dá)到最 左邊位置（又稱止點(diǎn)）時(shí)，工作容積最大，吸氣閥開始關(guān)閉。壓縮過(guò)程活塞從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，吸、排汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體在密閉的氣缸中被 壓縮，由于氣缸容積逐漸縮小，則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸氣體壓力與排氣 壓力相等。壓縮過(guò)程一般被看作是等熵過(guò)程。排氣過(guò)程活塞繼續(xù)向上移動(dòng)，致使氣缸的氣體壓力大于排氣壓力， 則排氣閥開啟，氣 缸的氣

20、體在活塞的推動(dòng)下等壓排出氣缸進(jìn)入排氣管道，直至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。 此時(shí)由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關(guān)閉排氣結(jié)束。至此，壓縮機(jī)完成了一個(gè)由吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過(guò)程組成的工作循環(huán)。 此后，活塞又向 下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述三個(gè)過(guò)程，如此周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)。這就是活塞式制冷壓縮 機(jī)的理想工作過(guò)程與原理。5.5活塞式壓縮機(jī)產(chǎn)品型號(hào)表示方法每一臺(tái)壓縮機(jī)的基本型式都用一定的符號(hào)表示。這些符號(hào)亦稱為型號(hào)，單級(jí) 產(chǎn)品型號(hào)主要由氣缸數(shù)目、所用制冷劑的種類、氣缸布置形式與氣缸直徑四個(gè)方 面的容組成。5.6活塞式壓縮機(jī)基本構(gòu)造活塞式壓縮機(jī)主要由機(jī)體、曲軸、連桿、十字頭、活塞組、填料函、 閥門、軸封、油泵、能

21、量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等部件組成。機(jī)體機(jī)體：包括汽缸體和曲軸箱兩部分，一般采用高強(qiáng)度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個(gè)整體。它是支承汽缸套、曲軸連桿機(jī)構(gòu)及其它所有零部件重量并保證各零 部件之間具有正確的相對(duì)位置的本體。 汽缸采用汽缸套結(jié)構(gòu)，安裝在汽缸體上的 缸套座孔中，便于當(dāng)汽缸套磨損時(shí)維修或更換。因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢修方便。曲軸曲軸：曲軸是活塞式制冷壓縮機(jī)的主要部件之一， 傳遞著壓縮機(jī)的全部功率。 其主要作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復(fù)合負(fù)載，工作條件惡劣，要求 具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采

22、用40、45或50號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造，但現(xiàn)在已廣泛采用球墨鑄鐵（如QT50- 1.5與QT60-2等）鑄造。連桿連桿：連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，并把動(dòng)力傳遞給活塞對(duì)汽體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連 桿大頭軸瓦和連桿螺栓。連桿體在工作時(shí)承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質(zhì)中碳鋼鍛造或用球墨鑄 鐵（如QT40- 10）鑄造，桿身多采用工字形截面且中間鉆一長(zhǎng)孔作為油道。連桿小頭通過(guò)活塞銷與活塞相連，銷孔中加襯套以提高耐磨、耐沖擊能力。 連桿小頭襯套常用錫磷青銅ZQS n10-1做成整體筒狀，外圓面車有環(huán)槽并鉆有油 孔，表面開有軸向油槽。連桿大頭與曲軸連

23、接。連桿大頭一般做成剖分式，以便于裝拆和檢修。為了 改善連桿大頭與曲柄銷之間的磨損狀況，大頭孔一般均裝有軸承合金軸瓦即連桿 大頭軸瓦。連桿大頭軸瓦分薄壁和厚壁兩種，系列制冷壓縮機(jī)都采用薄壁軸瓦。 軸瓦的上瓦與連桿油孔相應(yīng)的地方也開有油孔。連桿螺栓用于連接剖分式連桿大頭與大頭蓋。 連桿螺栓是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中受 力嚴(yán)重的零件，它不僅受反復(fù)的拉伸且受振動(dòng)和沖擊作用，很容易松脫和斷裂， 以致引起嚴(yán)重事故。所以對(duì)連桿螺栓的設(shè)計(jì)、加工、裝配均有嚴(yán)格要求。連桿螺 栓常用40Cr、45Cr鋼等制造，且采用細(xì)牙螺紋，其安裝時(shí)要求有一定的預(yù)緊力，以免在載荷變化時(shí)連桿大頭上下瓦和曲柄銷之間松動(dòng)敲擊，加速機(jī)器零件的損

24、壞。十字頭十字頭是連接擺動(dòng)的連桿和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞的零件，具有導(dǎo)向和傳力作用。 十字頭由十字頭體， 滑板，十字頭銷等部分組成， 按十字頭體與滑板的連接 方式，可分為整體式和可拆式。十字頭與活塞的連接常用螺紋連接和法蘭連接的形式， 各種連接方式都應(yīng)采 用防松措施，以保證連接的可靠性。十字頭與螺栓小頭的連接， 是用十字頭銷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 十字頭銷分為浮動(dòng)式和 固定式兩種。十字頭的潤(rùn)滑油一般通過(guò)導(dǎo)軌的下方加入， 經(jīng)十字頭體的油路達(dá)到十字頭銷 與滑板，滑板上開有油槽，以利潤(rùn)滑。有時(shí)潤(rùn)滑油從連桿大頭通過(guò)油孔到小頭， 以便潤(rùn)滑十字頭銷。氣閥氣閥的作用是控制氣缸的氣體吸進(jìn)和排出。 靠氣閥兩側(cè)的壓力差來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn) 及

25、時(shí)啟閉。它由閥座，升程限制器，閥片，彈簧及螺栓螺母所組成。汽閥是壓縮 機(jī)的一個(gè)重要部件， 屬于易損件。 它的質(zhì)量及工作的好壞直接影響壓縮機(jī)的輸汽 量、功率損耗和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。 汽閥包括吸氣閥和排氣閥， 活塞每上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 一次，吸、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機(jī)并使其完成吸氣、壓縮、排氣等 四個(gè)工作過(guò)程。 由于閥門啟閉工作頻繁且對(duì)壓縮機(jī)的性能影響很大， 因此氣閥需 滿足如下要求： 氣體流過(guò)閥門時(shí)的流動(dòng)阻力要小， 要有足夠的通道截面， 通道表 面應(yīng)光滑，啟閉及時(shí)、關(guān)閉嚴(yán)密，堅(jiān)韌、耐磨。吸氣閥與排氣閥的結(jié)構(gòu)基本相同， 只是在組裝時(shí)閥座與升程限制器互相倒置。 吸氣閥升程控制器靠近氣缸里側(cè)， 排 氣

26、閥則是閥座靠近氣缸里側(cè)。此外排氣閥所用彈簧應(yīng)比吸氣閥所用的彈性力稍 大。現(xiàn)以吸氣閥為例說(shuō)明氣閥的工作過(guò)程。 在吸氣過(guò)程中， 當(dāng)缸中的壓力低于吸 氣管中的壓力， 且兩者壓力差所產(chǎn)生的壓力足以克服彈簧壓緊力及閥片， 彈簧的 慣性力時(shí)，閥片被頂開，氣體開始進(jìn)入氣缸，吸氣過(guò)程開始。隨后，閥片繼續(xù)開 啟并貼到升程限制器上， 氣體繼續(xù)進(jìn)入缸， 直到活塞接近止點(diǎn)位置時(shí)， 活塞速度 急劇下降， 氣流速度也隨之降低， 于是氣體對(duì)閥片的推力減小， 當(dāng)彈簧力大于氣 體推力及閥片，彈簧的慣性力時(shí)，彈簧隨即把閥片推回閥座上，即吸氣閥關(guān)閉， 吸氣過(guò)程結(jié)束。 可見，吸氣閥是在閥片兩側(cè)壓力差開啟， 在彈簧力作用下關(guān)閉的， 排

27、氣閥工作原理也是如此。566活塞組活塞組：活塞組是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱。活塞組在連桿帶動(dòng)下，在 汽缸作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而與汽缸等共同組成一個(gè)可變的工作容積， 以實(shí)現(xiàn)吸氣、 壓縮、排氣等過(guò)程。活塞一一活塞可分為筒形和盤形兩大類。我國(guó)系列制冷壓縮機(jī)的活塞均采用 筒形結(jié)構(gòu)，它由頂部、環(huán)部和裙部三部分組成。活塞頂部組成封閉汽缸的工作面。 活塞環(huán)部的外圓上開有安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，環(huán)槽的深度略大于活塞環(huán)的徑向厚 度，使活塞環(huán)有一定的活動(dòng)余地。活塞裙部在汽缸中起導(dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵。灰鑄鐵活塞過(guò)去在制冷壓縮機(jī)中應(yīng)用較 廣，但由于鑄鐵活塞的質(zhì)量大且導(dǎo)熱性能差，因此，近年來(lái)系列

28、制冷壓縮機(jī)的活塞都采用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性能好，表面經(jīng)陽(yáng)極處 理后具有良好的耐磨性。但鋁合金活塞比鑄鐵活塞的機(jī)械強(qiáng)度低、 耐磨性差也差。活塞銷一一活塞銷是用來(lái)連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時(shí)承受復(fù)雜的 交變載荷。活塞銷的損壞將會(huì)造成嚴(yán)重的事故， 故要求其有足夠的強(qiáng)度、耐磨性 和抗疲勞、抗沖擊的性能。因此，活塞銷通常用 20號(hào)鋼、20Cr鋼或45號(hào)鋼制 造。活塞環(huán)活塞環(huán)包括汽環(huán)和油環(huán)。汽環(huán)的主要作用是使活塞和汽缸壁之間 形成密封，防止被壓縮蒸氣從活塞和汽缸壁之間的間隙中泄漏。 為了減少壓縮汽 體從環(huán)的鎖口泄漏，多道汽環(huán)安裝時(shí)鎖口應(yīng)相互錯(cuò)開。油環(huán)的作用是布油和刮去 汽缸壁

29、上多余的潤(rùn)滑油。汽環(huán)可裝一至三道，油環(huán)通常只裝一道且裝在汽環(huán)的下 面，常見的油環(huán)斷面形狀有斜面式和槽式兩種，斜面式油環(huán)安裝時(shí)斜面應(yīng)向上。 軸封軸封一一軸封的作用在于防止制冷劑蒸汽沿曲軸伸出端向外泄漏，或者是 當(dāng)曲軸箱壓力低于大氣壓時(shí)，防止外界空氣漏入。因此，軸封應(yīng)具有良好的密封 性和安全可靠性、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、并具有一定的使用壽命。軸封裝置主要有機(jī)械式和填料式兩種。目前常用的機(jī)械式軸封主要有摩擦環(huán) 式和波紋管式。其中，國(guó)產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)大都采用摩擦環(huán)式軸封，這種軸封由活動(dòng)環(huán)（摩擦環(huán)）、固定環(huán)、彈簧及彈簧座、壓圈和兩個(gè)“0”形耐油橡膠 圈所組成。活動(dòng)環(huán)槽嵌一橡膠密封圈并與活動(dòng)環(huán)一同套

30、裝在軸上，在彈簧力和壓 圈的作用下，活動(dòng)環(huán)與橡膠圈一同被壓緊在軸上且使活動(dòng)環(huán)緊貼在固定環(huán)上。工作時(shí)彈簧座與彈簧、軸上橡膠密封圈及活動(dòng)環(huán)隨同曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)， 固定環(huán)及其上 的橡膠圈則固定不動(dòng)。故工作時(shí)活動(dòng)環(huán)和固定環(huán)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 緊貼的摩擦面起防 止制冷劑往外泄漏的密封作用，軸上橡膠圈用來(lái)密封軸與活動(dòng)環(huán)之間的間隙，固定環(huán)上的耐油橡膠密圭寸圈起防止軸圭寸室潤(rùn)滑油外泄的作用。填料函填料函是阻止氣缸壓縮介質(zhì)沿活塞桿表面泄漏的密封裝置， 通常用一組密封 填料來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。 對(duì)填料的基本要密封性能好， 耐磨損。常用的金屬填料有兩種： 平面填料和錐面填料。為了減少摩擦熱，有的填料函設(shè)有冷卻水道。填料函中每個(gè)密封室

31、主要由密封盒， 擋氣環(huán)，密封環(huán)和“項(xiàng)鏈” 式彈簧組成。 密封盒用來(lái)安放密封環(huán)和擋氣環(huán)。 密封盒的兩個(gè)端面必須研磨， 以保證密封盒與 密封環(huán)之間的徑向密封。 密封環(huán)在密封涵中起主要密封作用， 其密封原理與活塞 環(huán)相同。 擋氣環(huán)為三瓣環(huán)， 其外部也有彈簧緊固。 擋氣環(huán)作用是擋住密封環(huán)切口 間隙構(gòu)成氣體軸向泄漏通道。 安裝時(shí)， 擋氣環(huán)應(yīng)靠近氣缸一側(cè)， 切不可與密封環(huán) 裝反，否則起不到密封作用。 兩環(huán)接口應(yīng)相互錯(cuò)開并用銷釘定位。 為使密封圈能 自動(dòng)的抱住活塞桿，密封環(huán)，擋氣環(huán)應(yīng)裝在密封盒并應(yīng)有適當(dāng)?shù)妮S向間隙。能量調(diào)節(jié)裝置能量調(diào)節(jié)裝置：在制冷系統(tǒng)中， 隨著冷間熱負(fù)荷的變化， 其耗冷量亦有變化， 因此壓縮

32、機(jī)的制冷量亦應(yīng)作必要的調(diào)整。 壓縮機(jī)制冷量的調(diào)節(jié)是由能量調(diào)節(jié)裝置 來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 所謂壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)裝置實(shí)際上就是排氣量調(diào)節(jié)裝置。 它的作用有 二，一是實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的空載啟動(dòng)或在較小負(fù)荷狀態(tài)下啟動(dòng)， 二是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的制 冷量。壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié)方法有：1°頂開部分汽缸的吸氣閥片；2°改變壓縮 機(jī)的轉(zhuǎn)速；3°用旁通閥使部分缸的排氣旁通回吸氣腔，這種方法用于順流式壓 縮機(jī)；4°改變附加余隙容積的大小。頂開汽缸吸氣閥片的調(diào)節(jié)方法是一種廣泛 應(yīng)用的調(diào)節(jié)方法， 國(guó)產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)， 均采用頂開部分汽缸吸氣閥片的 輸氣量調(diào)節(jié)裝置，頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調(diào)節(jié)裝

33、置的原理很簡(jiǎn)單， 即用頂桿將部分汽 缸的吸氣閥片頂起，使之常開，使活塞在壓縮過(guò)程中，壓力不能升高，吸入蒸汽 又通過(guò)吸氣閥排回吸氣側(cè)， 故該汽缸無(wú)排氣量， 從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸氣量的目的即能 量調(diào)節(jié)。頂開吸氣閥片能量調(diào)節(jié)裝置可分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油分配機(jī)構(gòu)三部 分，主要由油分配閥、油缸、油活塞、拉桿、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、頂桿和彈簧等部件組成。 拉桿上有兩個(gè)凸圓，分別嵌在兩個(gè)汽缸套外部的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)中。若不向油缸中供油， 由于油活塞左側(cè)彈簧的作用， 油活塞處于油缸的右端位置， 汽缸套外部的頂桿都 是處在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)斜槽的最高位置， 將吸汽閥片頂開， 于是該汽缸卸載。 當(dāng)壓力油經(jīng) 油分配閥向油缸供油時(shí)，因油壓的作用，克服彈簧

34、力使油活塞及拉桿向左移動(dòng)， 并通過(guò)拉桿上的凸圓使轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度， 相應(yīng)地使頂桿在頂桿彈簧作用放下 而下滑到斜槽的最低處， 這時(shí)吸汽閥片在重力和彈簧力作用下降落在閥座上并可以自由啟閉，則該汽缸處于工作狀態(tài)壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于機(jī)器尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，油壓為零，因而全部汽缸的吸汽閥片都 被頂桿頂開，汽缸不起壓縮作用，從而實(shí)現(xiàn)了空載啟動(dòng)。6相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算6.1已知的參數(shù)和壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取VW-73型可套管氣的主要成分是天然氣，所以一些參數(shù)可按天然氣來(lái)查由知，本次設(shè)計(jì)的是V式、無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)。其已知參數(shù)為: 相對(duì)濕度0.8絕熱指數(shù)k 1.32第一級(jí)吸氣溫度Ts1 293kTs2 303k7m3 / min

35、51 10 Pa53 10 Pa第二級(jí)吸氣溫度 額定排氣量Qd 額定進(jìn)氣壓Ps1 額定排氣壓Pd在進(jìn)行熱力計(jì)算前先要選定主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括轉(zhuǎn)速 n和行程S。轉(zhuǎn)數(shù)和行 程的選取對(duì)機(jī)器的尺寸、重量、制造難易和成本有重大影響，并且還直接影響機(jī) 器的效率、壽命和動(dòng)力性。3 ,本次設(shè)計(jì)中已知額定排氣量為 7m /min等于1,額定排氣壓為0.3MPa,根 據(jù)郁永章活塞式壓縮機(jī)可知此壓縮機(jī)為微型中壓壓縮機(jī)。由活塞式壓縮機(jī) 設(shè)計(jì)可查得微型和小型壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù) n=10003000轉(zhuǎn)分，在次設(shè)計(jì)中取n=750 轉(zhuǎn)分。S在常壓進(jìn)氣時(shí)，一般當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)高于 500轉(zhuǎn)分時(shí)，D10.320.45。6.2熱力計(jì)算 6.2,1活

36、塞式壓縮機(jī)級(jí)的確定由額定排氣壓力和額定進(jìn)氣壓力（均是表壓）可知其總壓力比為P20.3 c£3P10.1下表是目前所使用的從常壓進(jìn)氣的一些壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)，這些壓縮機(jī)基本上具有較好的性能和較好的效率，可供設(shè)計(jì)選型參考。表6.1壓縮機(jī)級(jí)的確定終壓（表壓）MPa0.3 10.6 61.4 153.6 4015 10080 150級(jí)數(shù)1234567資料來(lái)源:已知終壓為0.3MPa,根據(jù)表2.1可初步選定該壓縮機(jī)的級(jí)數(shù) Z=2.622壓力比的分配理論推導(dǎo)表明，對(duì)于理想氣體，各級(jí)回冷完全時(shí)，按等壓力比分配總壓力比 t，等溫指示效率最咼。對(duì)于實(shí)際氣體，各級(jí)消耗相等時(shí)，等溫指示效率最咼， 故按各級(jí)功耗相

37、等的原則分配壓力比。已知總壓力比£ 3，按等壓力比分配如下:i、3 1.73般第一級(jí)的壓力比取小一些以保證第一級(jí)有較高的容積系數(shù)，所以取1 1.7，貝U2.05 初步確定各級(jí)名義壓力由第一級(jí)進(jìn)氣壓力和壓力比可求得第一級(jí)排氣壓力Pi1 : Pl1=P1即Pi1=0.1第一級(jí)排氣壓力即是第二級(jí)的吸氣壓力，具體如下表:表6.2各級(jí)吸氣壓力級(jí)次III吸氣壓力Mpa0.10.17排氣壓力Mpa0.170.3壓力比1.72.05資料來(lái)源：計(jì)算各級(jí)的排氣溫度取壓縮過(guò)程指數(shù)n=1.1TdTs nn 11.1 1Td1Ts1 n 2931.7 1309kn 11.1 1Td2Ts2 n 3031325

38、.5k確定各級(jí)容積效率(1)確定各級(jí)容積系數(shù)取各級(jí)相對(duì)余隙容積和膨脹指數(shù)如下。1 0.12 m11.16得V1 1V2120.14m2 . 1.22丄11 m1 1) 1 0.12(1.廠 1) 0.930 m21) 1 0.14(2.05" 1) 0.885(2) 選取壓力系數(shù)pi 0.96p2 0.99(3) 選取溫度系數(shù)t1 0.97 t2 0.96(4) 選取泄露系數(shù)110.85|20.90 a（5）確定容積效率VV p t l于是可得：V1 0.930 0.96 0.96 0.850.729V2 0.885 0.99 0.97 0.900.765第一級(jí)無(wú)水析出，故確定析水系

39、數(shù)11。而各級(jí)進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓Psa查文獻(xiàn)得Psai 2337PaPsa2 4241PaPsiPsai1Ps2Psa25100.8 23371.7 105 42411.7 1.01確定各級(jí)行程容積Qdn v10.01280 m3750 0.729Qd Ps1 T2 2n ps2 T2v27105 303 1.017501.7 105 293 0.7650.00750m3確定各級(jí)氣缸直徑，行程和實(shí)際行程容積已知轉(zhuǎn)速n=750轉(zhuǎn)分，取行程S=100mm得活塞的平均速度vm sn/300.1 750302.5m / s取活塞桿直徑d=30mm得第一級(jí)氣缸直徑根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整為290mm

40、實(shí)際行程容積為：2 d 、Vs1 (D1 T) s(0.2902 空2活塞有效面積為:空 0.29022Ap1 2d1 4d2同理，可得第二級(jí)氣缸的直徑:乎如0131m3D22Vs2 d2s 22 O.。0750 0.0320.220m3.14 0.12根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整為 實(shí)際行程容積為：220mmVs2 (D22 爭(zhēng) S(0.2200.03 ) 3.14 0.10.01506m323-)3.14 0.10.02627 m活塞有效面積為:3.142考慮到圓整值與計(jì)算值之間的差值, 隙容積的方法，利用下式計(jì)算容積系數(shù):3 14ApV伍v1 0.909v2 0.88而Ap Vs于是得新的容積

41、系數(shù): 再通過(guò)下式計(jì)算新的相對(duì)余隙：結(jié)果得：10.0582 0.080計(jì)算活塞力(1) 計(jì)算實(shí)際吸排氣壓力，各級(jí)進(jìn)、排氣相對(duì)壓力損失取值，各級(jí)進(jìn)、排氣 壓力和實(shí)際壓力比第一級(jí)吸氣壓力Ps1 0.1Mpa排氣壓力Pd1 0.17Mpa，查相關(guān)資料和圖表 選取第一級(jí)進(jìn)氣壓力損失和排氣壓力損失分別為s1 0.05 d1 0.075則實(shí)際壓力及壓力比為：Ps1 (1 0.05) 1 10這里采用維持壓力比不變，調(diào)整相對(duì)余0.095MpaPd1 (1 0.075) 1.7 1 050.1828Mpa14.19第二級(jí)吸氣壓力Ps2 0.37Mpa排氣壓力Pd2 1.5Mpa查相關(guān)資料和圖表 選取進(jìn)氣壓力損

42、失和排氣壓力損失分別為s2 0.03 d2 0.055則實(shí)際壓力及壓力比為：5PS2 (1 0.03) 1.7 100.1649 MpaPd2 (1 0.055)105 0.3165Mpa24.41具體如下表：表6.3各級(jí)進(jìn)排氣壓力和實(shí)際壓力比公稱壓力Mpa壓力損失實(shí)際壓力Mpa實(shí)際壓力比級(jí)次PsPdsdPsPdI0.10.170.050.0750.0950.39784.19n0.170.30.030.0550.35891.5834.41資料來(lái)源：計(jì)算器計(jì)算(2) 活塞力的計(jì)算首先計(jì)算蓋側(cè)和軸側(cè)活塞的工作面積見表2.4 ;止點(diǎn)氣體力計(jì)算見表2.5表6.4蓋側(cè)和軸側(cè)活塞工作面積級(jí)次蓋側(cè)嘮4I0.

43、066n0.038資料來(lái)源：計(jì)算器計(jì)算表6.5止點(diǎn)氣體力計(jì)算列次止點(diǎn)外止點(diǎn)I - IFw1巳 Ac1 627NFc1 Fd1Ac1 1206NFw2 Ps2Ac2 626NFc2 Fd2Ac2 1202Nn - n資料來(lái)源excel計(jì)算計(jì)算軸功率并選配電機(jī)各級(jí)指示功率為1M Njn(1sj)VjPj (10j60nj 1Ni1(10.05)0.739560Ni2丄60(1 '0.03)0.7785總的指示功率為NiNjj 1NhNi214.62842.278取機(jī)械效率m0.85，所以軸功率為Niz5767.06 KWm 0.85)nj111 111.7(1 0.125) 1.1114.

44、628KW1.1 11 1 1.1 1 2.05(10.085) 1.1142.278KW1.1 157.0KW取電機(jī)功率余度為10%則電機(jī)功率取75KW7動(dòng)力計(jì)算7.1已知條件和數(shù)據(jù)根據(jù)第一部分熱力計(jì)算的結(jié)果，得出所用數(shù)據(jù)如下所示:活塞行程：s = 100mm轉(zhuǎn) 速：n = 750轉(zhuǎn)分7.2壓縮機(jī)各級(jí)汽缸氣體力指示圖設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)為單缸作用兩級(jí)壓縮機(jī)，各級(jí)汽缸參數(shù)及力學(xué)情況已知，則相 應(yīng)一些部分可以簡(jiǎn)化，作汽缸的動(dòng)力計(jì)算。現(xiàn)用作圖法作汽缸示功圖。動(dòng)力計(jì)算基本數(shù)據(jù)：資料來(lái)源excel計(jì)算 相對(duì)余隙容積1 0J2 0.080表7.1蓋側(cè)活塞力級(jí)數(shù)吸氣排氣I627N1206Nn626N1202N絕熱

45、指數(shù)k=1.327.3作圖法繪制綜合活塞力圖（1）將設(shè)計(jì)示功圖展開在橫坐標(biāo)為2s的綜合活塞力圖上，縱坐標(biāo)與設(shè)計(jì)示功圖中的力的比例尺相同(2)按勃列克斯近似作圖法在展開的設(shè)計(jì)示功圖下方作兩個(gè)半圓找出行程s與曲柄銷轉(zhuǎn)角的關(guān)系，轉(zhuǎn)角每等份取15(3) 列出一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表1曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料取 -5曲軸旋轉(zhuǎn)角速度：n314 75078.5s 13030曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：r 0.5s 50mm由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為 1.206kN,取P 4kN由公式mpmax嚴(yán)廠代入數(shù)據(jù)11kg4000mp max32150 10 3 78.52 1-5往復(fù)質(zhì)量mp在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為:(

46、2-3)I mpr 2 cos cos23389 cos cos2x現(xiàn)將查得(cos2cos )與 和I的值如表3.2所示r表7.2 一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表ocoscos2Ix ro01.2004066.80360151.1393860.10.041345300.9663273.80.159330450.7072396.00.343315600.4001355.60.575300750.086291.50.83428590-0.200-677.81.100270105-0.432-1464.01.352255120-0.600-2033.41.575240135-0.707-2396.01.75

47、7225150-0.766-2595.91.891210165-0.793-2687.51.973195180-0.800-2711.22.000180（單位：N mm）資料來(lái)源：excel計(jì)算列出二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表1曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料取 -5曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： 3.14 750 78.5s 13030曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：r 0.5s 50mm由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為1.202kN,取P 3kN由公式mpmax 廠2代入數(shù)據(jù)r 18kg3000mP max32150 1078.51 -往復(fù)質(zhì)量mp在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為:Impr 2 cos2465 coscos2cos2(2

48、-3)x現(xiàn)將查得(cos2cos )與 和I的值如表3.3所示r表7.3二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表ocoscos2Ix ro01.2002958.00360151.1392807.60.041345300.9662381.20.159330450.7071742.80.343315600.400986.00.575300750.086211.90.83428590-0.200-493.01.100270105-0.432-1064.91.352255120-0.600-1479.01.575240135-0.707-1742.81.757225150-0.766-1888.21.891210165-

49、0.793-1954.71.973195180-0.800-1972.02.000180(單位：N mm)資料來(lái)源：excel計(jì)算(4) 計(jì)算往復(fù)摩擦力fs查資料知,1(1) 600.65Nim2sn(2-4)1(1) 600.65Ni1m2sn0.85600.65 146282 100 75010 3671N1(1) 60fs20.65Ni2m2sn0.65 422780.85602 100 750 101939N表7.4綜合活塞力o第一級(jí)活塞力第二級(jí)活塞力綜合活塞力06570.8672513295.8156364.16574.612938.7305777.86148.21192645490

50、05509.810409.8603859.647538612.6752795.53978.96774.4901826.232745100.210510402702.13742.1120470.622882758.61351082024.22132.2150-91.91878.81786.9165-183.51812.31628.8180-207.217951587.8195-183.51812.31628.8210-91.91878.81786.92251082024.22132.2240470.622882758.625510402702.13742.12701826.232745100.2

51、2852795.53978.96774.43003859.647538612.631549005509.810409.83305777.86148.2119263456364.16574.612938.73606570.8672513295.8第一級(jí)活塞力轉(zhuǎn)角值力塞活系列1第二級(jí)活塞力轉(zhuǎn)角系列1值 力 塞 活14000120001000080006000400020000綜合活塞力100300系列1200轉(zhuǎn)角4007.4切向力圖741第一級(jí)切向力曲線的繪制確定飛輪矩之前，需作出壓縮機(jī)各列的切向力圖.先求出各個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角處的切向力值，然后以曲柄轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)作出的切向力曲線稱為切向力圖.用作圖法求得的綜合活塞力通常是以行程為等分的， 而切向力圖是以角度為等分的，因此, 在求得各點(diǎn)的切向力之前，需將綜合活塞力圖上的位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，然后 在綜合活塞力圖上取得作用在曲柄銷上的連桿力 Pc ( Pc分解成切向力T和徑向力 Rx)。sin( ) T RcosRxR)cos式中:Pt-代表活塞力按曲柄轉(zhuǎn)角求得的綜合活塞力乘以因子sin( )/cos ,即得轉(zhuǎn)角時(shí)的切向力值,其值可按資料活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)表 3-4取出。作切向力圖 以縱 坐標(biāo)表示切向力T,其