4L-20丨8活塞式壓縮機(jī)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、目錄第一章概述2壓縮機(jī)簡(jiǎn)介2壓縮機(jī)分類(lèi)2活塞式壓縮機(jī)特點(diǎn)2第二章總體結(jié)構(gòu)方案3設(shè)計(jì)基本原則3氣缸排列型式3運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 4-設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)參數(shù) 4計(jì)算任務(wù)4設(shè)計(jì)計(jì)算4壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算4皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算8第四章壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11氣缸11氣閥12活塞12活塞環(huán)13填料13曲軸13中間冷卻器13參考文獻(xiàn)14第一章概述壓縮機(jī)簡(jiǎn)介壓縮機(jī)（compressor） ，是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動(dòng)的流體機(jī)械，是制冷系統(tǒng)的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過(guò)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞對(duì)其進(jìn)行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)壓縮-冷凝 （放熱）f膨脹f蒸

2、發(fā) （吸熱）的制冷循環(huán)。作為一種工業(yè)裝備，壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣管線(xiàn)、冶煉、制冷和礦山通風(fēng)等諸多重要部門(mén)；作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本組成元件，在航空、水、陸交通運(yùn)輸和發(fā)電等領(lǐng)域隨處可見(jiàn)；作為增壓器，已成為當(dāng)代內(nèi)燃機(jī)不可缺少的組成部件。在諸如大型化肥、大型乙烯等工藝裝置中，它所需投資可觀(guān)，耗能比重大， 其性能的高低直接影響裝置經(jīng)濟(jì)效益，安全運(yùn)行與整個(gè)裝置的可靠性緊密相關(guān)，因而成為備受關(guān)注的心臟設(shè)備。壓縮機(jī)分類(lèi)壓縮機(jī)按工作原理可分為容積式和動(dòng)力式兩大類(lèi)；按壓縮級(jí)數(shù)分類(lèi)，可分為單級(jí)壓縮機(jī)、兩級(jí)壓縮機(jī)和多級(jí)壓縮機(jī)；按功率大小分類(lèi)，可分為微小型壓縮機(jī)、中型壓縮機(jī)和大型壓縮機(jī)。按壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

3、可分為立式、臥式。壓縮機(jī)具有其鮮明的特點(diǎn)，根據(jù)其工作原理的不同決定了其不同的適用范圍?；钊綁嚎s機(jī)特點(diǎn)活塞式壓縮機(jī)與其他類(lèi)型的壓縮機(jī)相比，特點(diǎn)是：（ 1）壓力范圍最廣。活塞式壓縮機(jī)從低壓到超高壓都適用，目前工業(yè)上使用的最高工作壓力達(dá)350MPa,實(shí)驗(yàn)室中使用的壓力則更高。（ 2）效率高。由于工作原理不同，活塞式壓縮機(jī)比離心式壓縮機(jī)的效率高很多。而回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由于高速氣流阻力損失和氣體內(nèi)泄漏等原內(nèi)，效率亦較低。（ 3）適應(yīng)性強(qiáng)?；钊綁嚎s機(jī)的排氣量可在較廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇；特則是在較小排氣量的情況下，要做成速度型，往往很困難，甚至是不可能的。此外，氣體的重度對(duì)壓縮機(jī)性能的影響也不如速度型那樣顯

4、著，所以同一規(guī)格的壓縮機(jī)，將其用于不同介質(zhì)時(shí)，較 易改造。第二章 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)基本原則設(shè)計(jì)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)時(shí)應(yīng)符合以下基本原則：（ 1） 滿(mǎn)足用戶(hù)提出的排氣量、排氣壓力，及有關(guān)使用條件的要求；（ 2）有足夠長(zhǎng)的使用壽命，足夠高的使用可靠性；（ 3）有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性；（ 4） 有良好的動(dòng)力平衡性；（ 5） 維護(hù)檢修方便；（ 6） 盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料； （ 7）制造工藝性良好；（ 8）機(jī)器的尺寸小、重量輕。氣缸排列型式壓縮機(jī)氣缸有多種排列型式，按氣缸軸線(xiàn)布置的相互關(guān)系分為：臥式、立式、L 型、 V型、 W 型、星型和對(duì)稱(chēng)平衡型。臥式、 對(duì)稱(chēng)平衡型壓縮機(jī)動(dòng)力平衡性能較好；立式壓縮

5、機(jī)現(xiàn)僅用于中、小型和微型，使機(jī)器高度均處于人體高度便于操作的范圍內(nèi)；L 型、 V 型、 W 型、星型等角度式壓縮機(jī)則適用于中、小型和微型。L 型、 V 型、 W 型、星型等角度式壓縮機(jī)共同的優(yōu)點(diǎn)是：（ 1）各列的一階慣性力的合力可用裝在曲軸上的平衡重達(dá)到大部分或完全平衡。因此，機(jī)器可取較高的轉(zhuǎn)數(shù)。（ 2）氣缸彼此錯(cuò)開(kāi)一定角度，有利于氣閥的安全與布置。因而使氣閥的流通面積有可能增加。中間冷卻器和級(jí)間管道可以直接裝在機(jī)器上，結(jié)構(gòu)緊湊。（ 3）角度式壓縮機(jī)可以將若干列的連桿連接在同一曲拐上，曲軸的拐數(shù)可減少，機(jī)器的軸向長(zhǎng)度可縮短，因此主軸頸能采用滾動(dòng)軸承。而本次課程設(shè)計(jì)用的是L 型活塞式壓縮機(jī)。運(yùn)動(dòng)

6、機(jī)構(gòu)帶十字頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：由于帶有十字頭，氣缸工作表面不承受連桿傳來(lái)的側(cè)壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤(rùn)滑油易于控制；可以設(shè)置填料密封，所以，氣體地 泄漏量較小，特別是對(duì)于易燃、易爆、有毒的氣體，只能采用此 種結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，帶十字頭的壓縮機(jī)增多了十字頭、活塞桿及填料等部件， 使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度和重量也相應(yīng)增加?；?、石油等部門(mén)工藝流程中使用的壓縮機(jī)都帶有十字頭。 本次課程設(shè)計(jì)中采用的是帶十字頭的活塞式壓縮機(jī)。第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)參數(shù)題目：4L-20/8 活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)1 ）排氣量：有效排氣量min2）進(jìn)氣壓力：3）排氣壓力：4）軸轉(zhuǎn)速：400r

7、pm5）行程：240mm6）氣缸數(shù)：一級(jí)壓縮17）氣缸直徑：二級(jí)壓縮 一級(jí)1420mm8）軸功率：二級(jí)0 118kW250mm9）電機(jī)：功率130KW轉(zhuǎn)速730rpm額定電壓380V（10）排氣溫度：< 160c11 ）冷卻水量：4 噸 /小時(shí)計(jì)算任務(wù)1 ）對(duì)實(shí)際排氣量，排氣溫度和功率進(jìn)行復(fù)算。2）主、從動(dòng)皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）結(jié)構(gòu)型式及方案選擇根據(jù)總壓力比e= 8,壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)取兩級(jí)比較合適。本設(shè)計(jì)為固定式壓縮機(jī)，為了 獲得較好的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，結(jié)構(gòu)型式采用L型，而且I、n級(jí)采用雙作用氣缸。另外，壓縮機(jī)容積流量的計(jì)算采用水冷方式。(2)容積流量(排氣量)的計(jì)算1)理

8、論排氣量、的計(jì)算n壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 400 rpmD1 420mm D2250mm d1 d2 45mm n 400rpm2, 2,qvni2DidiL n4_ 2_2一一 2 42045240 4004326.480m /min22qvn2 - 2D2 d2 L n4_22_2 25045240 400439.304m / min2)實(shí)際排氣量的計(jì)算qv qvn v式中一容積效率，v其中一容積系數(shù),1(n 1),為相對(duì)余隙系數(shù)，低壓級(jí)0.1,中壓級(jí)0.11,為名義壓力比。一壓力系數(shù),p0.95 0.98.溫度系數(shù),T 0.92 0.98.一泄露系數(shù),0.900.980.1P1p20.11n11.2

9、 n21.252.72 2.96qV1qv2v20.90.9v2q vn1qvn21)0.8T1T20.7V1v2算得0.90.9 l2算得26=430.90.81569.72 0.7983）各級(jí)行程容積的計(jì)算Vs由qvn v （n為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速）算得26.43400Vs29.27400（3）排氣溫度計(jì)算Td式中 m壓縮過(guò)程指數(shù)，一般壓縮過(guò)程指數(shù)取低壓級(jí)(0.950.99)k,中、高壓級(jí) m=k (k=)注意：壓縮終溫不能超過(guò)160 C第一級(jí) Ts1 293K m1 0.98 1.35 1.32m 1Tdi Ts1 1=1.32-1293 2.7E373.406K第二級(jí) Ts2298K m2 1

10、.35m 1Td2 Ts2 2二1.35-1298 2.966397.097K123.967 C 160C(4)估算軸功率(W118 KW)1mjm； 1 m；Nj n(1Sj) vjPM j(1 0j)160mj 11 一 1本設(shè)計(jì)中， Sj和 0j均取為1。1Ni1 400 0.871 0.1 0.6616042.841.321.32-11.32-12.7 1.3211M2400 0.848 0.16044.34KW1.4 0.023 -1.4-11.4-12.7 1.4 1+=取機(jī)械效率0.94Ni 0.9492.71KW118KW皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件：P=130KW,ni 730r

11、pm , n2 400rpm(1)求計(jì)算功率PdkAP.3本設(shè)計(jì)為軟起動(dòng)，連續(xù)工作，工作時(shí)間I6h,查表可得kA 1由此可得Pd 1.3 130 169KW(2)由計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速的型號(hào)，選SPC型窄V帶。(3)帶輪直徑計(jì)算1)初選主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1400mmn1730n24001.825,可計(jì)算出從動(dòng)輪直徑a0 dd1 dd2400 730 1130dd2 idd 1730mm2)驗(yàn)算帶速SPCgl窄V帶帶速范圍5 25 ms6 15"25 m. s(4)確定中心距a和帶輪基準(zhǔn)長(zhǎng)度1)確定帶輪基準(zhǔn)長(zhǎng)度0.7(dd1 dd2) a。2(dd dd2)Lo 2ao -(dd1 d

12、d2)(dd2 dd1 )24aO(730 400)24 11302 1130 113024059mmLd 4000mm2)確定實(shí)際中心距aaaoLd Lo1101mmamin a 0.015Ld以及amax a 0.03Ld 可得amin 1040 mmamax 1220 mma 0.045Ld180mm(5)計(jì)算小帶輪包角o1 180dd2 dd157.3o180(730 400)110157.3162.81120(6)求V帶根數(shù)(P°kPdklPo)k查表得式中0.96kL0.94Po20.41KWpo1.60Pd(Pok kipo)k169(20.41 0.96 0.94 1

13、.60) 18.35取Z9根(7)單根帶的預(yù)緊q 0.37kg/mv 15.29m/sPd 2.52F0 500 (1) qvvZ ka500169(-25-1)0.37 15.29215.29 90.961071.55N(8)軸上的壓力Fz 2F0 sin z 22 1071.55 9 sin81.419071.20N第四章壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)是如圖2所示的L型空氣壓縮機(jī)。其主要零部件包括氣缸、活塞、吸氣閥、排氣閥等。氣缸(1)基本結(jié)構(gòu)型式采用雙作用式鑄鐵氣缸，冷卻方式為水冷，不采用缸套。(2)氣閥在氣缸上的布置要求氣閥在氣缸上設(shè)置的通道截面盡量大，氣流阻力小以及安裝檢修方

14、 便。氣缸頂部的兩個(gè)氣閥在氣缸蓋上作軸向布置，底部?jī)蓚€(gè)氣閥作傾斜布置。氣閥在缸蓋上的布置氣缸壁厚(3)主要尺寸進(jìn)氣口和出氣口直徑 140 mm氣缸壁厚L1= 14 16 mmL2= 12 14 mm機(jī)身壁厚工作面14 16 mm非工作面 1214 mm要求壁厚均勻，美觀(guān)，便于鑄造。氣閥進(jìn)氣閥和排氣閥均采用標(biāo)準(zhǔn)件。目前壓縮機(jī)都使用隨管路中氣體壓力變化而自動(dòng)啟閉 的自動(dòng)閥。本設(shè)計(jì)采用的是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造容易的環(huán)狀閥。環(huán)狀閥活塞活塞分為桶形活塞、盤(pán)形活塞、級(jí)差式活塞、隔距環(huán)組合式活塞和柱塞等幾種。本設(shè) 計(jì)采用的是盤(pán)形鑄鐵活塞，兩端壁間按直徑大小配加強(qiáng)筋 38條，筋不能與轂部和外壁相 聯(lián)?；钊h(huán)要求密

15、封可靠并耐磨，采用鑄鐵環(huán)開(kāi)切口的結(jié)構(gòu)。一級(jí)活塞和二級(jí)活塞都采用兩個(gè)活 塞環(huán)。填料壓縮機(jī)中的填料多采用自緊式密封。密封圈按結(jié)構(gòu)分為平面和錐形兩類(lèi)，采用金屬或非金屬作為密封圈的材料。本設(shè)計(jì)采用鑄鐵平面式密封圈。工出«9小擅竄軒曲軸曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部件。它承受連桿傳來(lái)的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩通過(guò)曲軸輸出 并驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)上其他附件工作。曲軸受到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期變化的氣體慣性力和往復(fù)慣性力的共同作用，使曲軸承受彎曲扭轉(zhuǎn)載荷的作用。因此要求曲軸有足夠的強(qiáng)度和剛度， 軸頸表面需耐磨、工作均勻、平衡性好。中間冷卻器中間冷卻器的作用多級(jí)壓縮時(shí)， 制冷劑氣體在高、低壓縮級(jí)之間進(jìn)行的冷卻稱(chēng)為中間冷 卻。中間冷卻器應(yīng)設(shè)置自動(dòng)液