2D12 7004 16對稱平衡型空氣壓縮機

1、太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）i太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）iXX科技大學(xué)業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：2D12-70/0.4-16 對稱平衡型空氣壓縮機學(xué)院指導(dǎo)教師2015年5月28日太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書時間:學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計（論文）題目2D12-70/0.4-16 對稱平衡型空氣壓縮機設(shè)計I級名義吸氣壓力Ri =0.14MPa （絕壓）吸氣溫度Ti, =18 CII級名義排氣壓力主要研究內(nèi)容P2ii =1.7MPa （絕壓）排氣量（i級吸入狀態(tài)）Vj =70m3/mi n吸氣溫度T,ii =30 C相對濕度=.8學(xué)院（直屬系）：照給定的設(shè)計參數(shù)，進行壓縮機的熱力計算和動力

2、計算。確定壓縮機 的基本結(jié)構(gòu)形式和主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸， 完成壓縮機總體布置和設(shè)計, 完成主要零件的強度校核。研究方法計算，設(shè)計主要技術(shù)指標（或研究目標）教研室意見確定壓縮機的基本結(jié)構(gòu)形式和主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸，完成壓縮機的總 體布置和設(shè)計，完成主要零件的強度校核，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書1份, 并畫出裝配圖1張，主要零件圖3張。教研室主任（專業(yè)負責人）簽字:年 月曰太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） #太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II2D12-70/0.4-16 對稱平衡型空氣壓縮機設(shè)計摘要活塞式空氣壓縮機 是工業(yè)上使用量大、涉及面廣的一種機械，有多種結(jié)構(gòu)形式。對稱平衡型空氣壓縮機屬于其中一種， 屬于容積

3、式壓縮機，是利用活塞在氣缸中 運動對氣體進行擠壓，使氣體壓力提高?；钊娇諝鈮嚎s機設(shè)計需要進行的是熱力、動力計算以及各種零部件的選取和校核。研究活塞式空氣壓縮機的目的是為了透徹理解壓縮機的性能，使壓縮機 擁有更好的效率及使用條件，并進行技術(shù)改造，使設(shè)計出的壓縮機更加合理。關(guān)鍵詞：活塞式壓縮機；熱力計算；動力計算；機械效率太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）20- The desig n of 2D12-70/0.4-16 air rec ip rocat ingcomp ressorAbstract : Pist on type air comp ressor is a

4、large in dustrial usage, wide face of a ki nd of gen eral machi nery, has a variety of structural form Symmetrical bala nee type air comp ressors bel ong to the dis placeme nt comp ressor, is the use of the piston in the cyli nder moveme nt to extrusi on of gas, i ncrease the gas p ressurePiston typ

5、e air comp ressor desig n is n eed to heat, po wer calculati on and select ion of various p arts and check. Study p ist on type air comp ressor in order to thoroughly un dersta nd the p erforma nee of the comp ressor, the comp ressor has better efficie ncy and con diti ons of use, and tech ni cal re

6、no vati on, make the desig n of the comp ressor is more reas on able.Keywords: piston compressor; thermal calculation; dynamical computation;mecha ni cal efficie ncyII摘要 第一章引言1.11.21.31.41.51.6壓縮機的用途. 壓縮機設(shè)計的目的 壓縮機的工作原理 活塞壓縮機的分類 壓縮機的發(fā)展前景 壓縮機設(shè)計說明.111122-第二章總體設(shè)計2.1設(shè)計依據(jù)及參數(shù).2.2總體設(shè)計原則2.3結(jié)構(gòu)方案的選擇.232級數(shù)選擇2.3

7、.3轉(zhuǎn)速和行程的確定44555-第三章熱力計算3.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.133.143.153.16確定各級壓力比名義進、排氣壓力初步計算排氣溫度計算排氣系數(shù)各級排氣系數(shù)計算計算各級凝析系數(shù)及抽氣系數(shù)初步計算氣缸行程容積確定活塞桿直徑計算氣缸直徑 氣缸實際行程容積，各級名義壓力及壓力比 按修正后的名義壓力計算缸內(nèi)實際壓力. 計算各級實際排氣溫度復(fù)算排氣量計算活塞面積計算功率，選取電機，熱力計算結(jié)果數(shù)據(jù)66678910101010121313141415-第四章動力計算-16 -4.14.24.34.4運動計算 氣體力計算. 往復(fù)慣性力計算

8、 摩擦力的計算.1618194.54.64.74.8綜合活塞力計算及綜合活塞力圖的繪制 切向力的計算及切向力圖的繪制 作幅度面積向量圖 飛輪矩的計算21 -21 -2223-第五章零部件的選取及校核-24 -5.15.25.35.45.55.6曲軸 連桿 活塞軸承潤滑系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)242527293030 -第六章設(shè)計總結(jié)-31 -參考文獻-33 -附錄-34 -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- -第一章引言1.1壓縮機的用途壓縮機是工業(yè)上使用量大的一種通用機械,因其用途廣被稱為“通用機械”。主要用途是通過壓縮空氣，為各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)及其他行業(yè)的機器提供原動力。

9、壓縮 機在管道運輸過程中起的作用非常大。在我們的生活中，壓縮機的使用必不可少。因此，壓縮機越來越成為我們生活中離不開的機器。1.2壓縮機設(shè)計的目的綜合運用所學(xué)到的知識和設(shè)計，掌握過程流體機械選型和校核等知識以及熟 練運用；更深刻了解壓縮機的基本結(jié)構(gòu)、 設(shè)計方法，培養(yǎng)對過程流體設(shè)計的認識 和獨立分析問題、解決問題的能力；樹立正確的設(shè)計思想，更好的掌握典型過程 流體機械活塞式壓縮機的工作原理及特點。 并進行設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，提 高自己的專業(yè)水平。1.3壓縮機的工作原理活塞式壓縮機工作時，通過曲軸旋轉(zhuǎn)使連桿做往復(fù)運動，連桿帶動活塞在氣缸內(nèi) 往復(fù)運動。由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面所構(gòu)成的工作容積發(fā)生

10、周期性變化?；钊麖臍飧咨w處開始運動時，氣缸內(nèi)工作容積逐漸增大，氣體沿著進氣管推開進 氣閥進入氣缸，直到工作容積變到最大為止，進氣閥關(guān)閉；活塞反向運動時，氣 缸內(nèi)的工作狀況剛好相反，氣缸內(nèi)工作容積縮小，氣體壓力升高，當氣缸內(nèi)壓力 達到并略高于排氣壓力時，排氣閥打開，氣體排出氣缸，直到活塞運動到極限位置為止，排氣閥關(guān)閉?；钊綁嚎s機就是通過往復(fù)的膨脹、吸氣、壓縮和排氣過 程，周而復(fù)始的循環(huán)運動，將能量轉(zhuǎn)化，提供動力。1.4活塞壓縮機的分類往復(fù)壓縮機分類方法很多: 1、按在活塞的吸、排氣體的單側(cè)或者雙側(cè)，可分為單動和雙動;2、按氣體壓縮次數(shù)可分為單極、雙極和多級壓縮機;3、按壓縮機的壓力可分為低壓、

11、中壓和高壓；4、按排氣量可以分為小型、中性和大型壓縮機;5、按壓縮氣體的種類可分為各種氣體壓縮機。1.5壓縮機的發(fā)展前景隨著國家這幾年經(jīng)濟越來越快的發(fā)展，行業(yè)的集中度得到了前所未有的提 高，供貨越來越向大型企業(yè)集中，氣體壓縮機產(chǎn)業(yè)也朝著布局逐步合理的新局面 發(fā)展。由于經(jīng)濟戰(zhàn)略性重組的推進，不少的劣質(zhì)企業(yè)退出了歷史舞臺，更多的優(yōu) 秀企業(yè)如春筍般涌現(xiàn)，并且已找準定位，突出主業(yè)，不斷做的越來越好，達到強 強聯(lián)合，承擔起國家重大技術(shù)裝備項目。 壓縮機的發(fā)展不斷在繼續(xù)，不管是在國 內(nèi)還是國際上，壓縮機行業(yè)的發(fā)展前景始終可觀。各行各業(yè)包括室友化工、環(huán)保、 冶金等等，都離不開壓縮機。目前，大力推廣綠色環(huán)保節(jié)

12、能無污染的壓縮機，更 體現(xiàn)了綠色地球的宗旨。在未來幾年內(nèi)，壓縮機的需求和新時代的要求將使壓縮 機的發(fā)展成為一個新的高度。并且，壓縮機的使用也將會更加貼近生活， 更加安全。近幾年來，壓縮機行業(yè)的發(fā)展逐漸到了一個新的高度和起點，預(yù)計在未來幾 年內(nèi)會呈現(xiàn)出一種全新的壓縮機發(fā)展的形態(tài)。不僅僅在結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面，在其他 方面也會有新的突破。目前的壓縮機行業(yè)還存在一些矛盾和層次性的問題， 比如 企業(yè)規(guī)模的分散，而且企業(yè)偏小，造成的結(jié)果就是生產(chǎn)方面的不合理， 資源分配 的不合理以及總體生產(chǎn)能力降低。這樣的矛盾和現(xiàn)狀決定了壓縮機行業(yè)的發(fā)展方 向要逐漸朝著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的發(fā)展，并且控制住資源的主要使用方向，調(diào)整壓

13、 縮機行業(yè)的結(jié)構(gòu)，保證壓縮機產(chǎn)品的質(zhì)量問題。同時，環(huán)保也是壓縮機發(fā)展的一 個方向。只有更加安全可靠貼近生活，被人們生活所承認和使用，才能使產(chǎn)品更 加推廣。節(jié)能減排的口號也在號召著我們更加努力和進步，不斷完善技術(shù)問題， 發(fā)展我們國家自己的知識能力，倉泄出我們國家自己特色的壓縮機， 不斷完善細 節(jié)問題，改進技術(shù)，讓“中國創(chuàng)造”的標志走向國際，走向世界。1.6壓縮機設(shè)計說明本次對稱平衡型活塞式空氣壓縮機的設(shè)計說明書包括了設(shè)計過程中的計算 問題，比如，熱力計算、動力計算等，還包括了查閱資料的環(huán)節(jié)，如各種零部件 的選取及氣路、潤滑和冷卻系統(tǒng)的選擇，同時，還有各種零部件的校核問題。通過自己親自動手設(shè)計計算

14、，上網(wǎng)以及圖書館查閱各種文獻資料來設(shè)計完成。 在設(shè) 計過程中所涉及到的計算公式，步驟以及圖表等，也將親手繪制，并附錄在內(nèi)。第二章總體設(shè)計2.1設(shè)計依據(jù)及參數(shù)2.1.1題目2D12-70/0.4-16 對稱平衡型空氣壓縮機 2.1.2已知數(shù)據(jù)（1）型式:兩列二級二缸雙作用無油潤滑對稱平衡型。（2）工藝參數(shù):吸氣溫度Th =18 C吸氣溫度=30 CI級名義吸氣壓力P =0.14MPa （絕壓）n級名義排氣壓力Eii =1.7MPa （絕壓）排氣量（I級吸入狀態(tài)）Vd =70m3/mi nII級排氣溫度t2II d20 =240mm電機轉(zhuǎn)速:n = 496r/mi n活塞桿直徑:d =70mm連桿

15、長度：I = 480mm氣缸直徑:I 級D| = 690mmn級 D| = 370mm相對余隙容積：口| =0.075, aII =0.095電機：JB500-12型隔爆式異步電動機，500kW聯(lián)接：電動機轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸端（電機轉(zhuǎn)子兼作飛輪）2.2總體設(shè)計原則設(shè)計對稱平衡型活塞式空氣壓縮機的基本原則:a.滿足排氣量、排氣壓力及有關(guān)使用條件的要求。b.有足夠長的使用壽命和足夠高的使用可靠性。C.有較高的運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性。有良好的動力平衡性。維護檢修方便。盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料。制造工藝性良好。機器的尺寸小、重量輕。2.3結(jié)構(gòu)方案的選擇設(shè)計題目所需的壓縮機，結(jié)構(gòu)方案由下列因素組成:機器的型式

16、;級數(shù)和列數(shù);氣缸的排列和曲柄錯角的排列。2.3.1氣缸排列型式 本設(shè)計選擇的是對稱平衡型空氣壓縮機。2.3.2級數(shù)選擇 本設(shè)計所選取的級數(shù)為二級。2.3.3轉(zhuǎn)速和行程的確定 本次設(shè)計取轉(zhuǎn)速為 496r/min，行程取240mm第三章熱力計算計算前說明: a.壓力一在熱力計算過程中使用的壓力都是絕對壓力，并且，本說明書除了特K來表示。別注明外，壓力均指絕對壓力。b.溫度一在熱力計算過程中中所用到的都是絕對溫度，它以T=t+2733.1確定各級壓力比兩級壓縮總壓力比器 01r12-14客，=訕=Js =（12.14 =3.48 （等壓分配原貝U）3.2名義進、排氣壓力3.3初步計算排氣溫度Pl(

17、kH1 )= P 2k表3-2 各級名義進、排氣壓力（MPa）級次名義吸氣壓力R名義排氣壓力I0.140.4872n0.48721.7排氣溫度用下式求解：nJT2訂汀過程指數(shù)n可取n=（0.90.98）k，這里取n=0.9。介質(zhì)為空氣，k=1.4。計算結(jié)果如表3-3所示。計算結(jié)果表明排氣溫度T214O C，符合要求。表3-3 各級名義排氣溫度名義吸氣溫計算參數(shù)名義排氣溫度級次n_l182913.481.261.293376.26103.26303033.481.261.293391.78118.783.4計算排氣系數(shù)由于壓縮機工作壓力不高，介質(zhì)為空氣，計算過程按理想氣體 處理。排氣系數(shù)：3.4

18、.1計算容積系數(shù)多變膨脹指數(shù)m的計算查表3-4 :表3-4 不同壓力下的m值Jrt!i為任亙# =1.4達1-5m -14fe - 1Jjn ssl. 2大于大于jeiowt = l+0.7Si：-)pt 1.3大于藥$0m = l+O.S( i - 1)771 = 1.35農(nóng)于$0w = tfn = 1. 4I級多變膨脹指數(shù)m:mi = 1 +0.5(k -1 )=1 +0.51.4-1 )=1.2II級多變膨脹指數(shù)mi :mII =1+0.62(k1)=1+O.62(1.4-1)=1.25各級容積系數(shù)為：/ 1mI引V= 0.863、f1JkJ=0.837-A1 mll/-vii= 一 a

19、 II I 呂111-1 =1 -0.075 3.4812 -13.4.2壓力系數(shù)知的選擇選取兀Pl = 0.97，入pII =0.98。3.4.3溫度系數(shù)治的選取從圖3-5查得，可選取幾t=0.94,冷=0.95。59唧Oss姿 figggjfiggajaa“jiw 乞 sisssiesssaaiejSffisafiBs1-52-02-53.0354.D4,55,0墟力tt 圖3-5 溫度系數(shù)與壓力比的關(guān)系3.4.4氣密系數(shù)幾1的選取般取氣密系數(shù)在0.90-0.98 范圍內(nèi)。取和=|2 =0.9653.5各級排氣系數(shù)計算太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)- -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- -表3

20、-6 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果級數(shù)/w vZ p入T右人=A V k p k T k 1I0.8630.970.940.9650.759n0.8370.980.950.9650.7523.6計算各級凝析系數(shù)及抽氣系數(shù)3.6.1計算各級凝析系數(shù)計算在級間冷卻器中有無水分凝析出來% 3 -7曲和水嶷汽在1TOTBf的試會斤/壓井與Sy(良斤/棗巧iPVitrTf.t1ty(Ti(出斤/用來J0.070233G*貯 192Co.nws:0.(12# 鮎SOfl jas7ffo.dflin3cn學(xué)把ft17j(1衛(wèi)蔦冷SI0.1J2150 .0飾訊4C.32&2(G2u”0血M5濰2皿a忙腫E陽0.UE7

21、50.PA535S0,00553C .fOj：G9ft0.34a：5P-rt3C35i0.152930沖5070,0JD3W餉冷31o.：i5ao0.033OfS50.14CS)0.1044i0,O10&32仏理騫T0 帖J56(hi胖器5!0.1US3fl :0.111703$C.Dsl：o,oa5f1種(hire10d.捫f .004014C.DS4S3叭。沖譏st*OrJisyj.0.】翊11onisaeGJlOtd35C JS7330 0396CS&rtj報怕0.1347liO.OH2Sc.niMO5ao.TcflsrD-OgTE60n.2c3i11C .01IJ437c.JejaeC

22、l.O43fSdL0 江 157O.iSCJJ4O.QIZC甘36C. JG7S5OJU 口 3ii5.2fl.2；SI6.1 JI i)11n-012f23PDjkLFQ心-fU冷關(guān)t347弭0o.uaaIGo,otsaft. 01in0.0762V(14Q衛(wèi)斗開(i.iSid17CniO7541o.ovsfaufln0尼、閒(i ifny10*0131030.3JSSG40n.0543冏U也t*G刪1&fl蕊腦o.LiiftaoJ?“EEOgD.J593b671).2787O.tZoS7闘D.3CC.lOOi33Off 陰 4翻0,103SdO.XiMilJTOn.3i7?Cl JflS?

23、23 ”盟BfiJ 4叱/4?U.10U2I0,072帖2aD.oarMi6*02177O.：13B20,07557查表3-7得水在18 C和30 C時的飽和蒸汽壓Psai= 0.02103kPa (18 C )Psaii = 0.04325 kPa (30 C )計算各級凝析系數(shù).3.6.2抽加氣系數(shù)卩。=0.14_0.82021叭進=0.9660.140.4872-0.04325因級間無抽氣，無加氣，故3.7初步計算氣缸行程容積V主也.Vi = n.=0hI 打 n 0.759 496=0.186m3Vhi亠扎IIPiiTqn0.966x10.14303=XXX0.7520.4872291

24、49670 = 0.054m33.8確定活塞桿直徑取活塞桿直徑d=70mm3.9計算氣缸直徑3.9.1計算非貫穿活塞桿雙作用氣缸直徑根據(jù)Dr需+，有:Di=佟工戶莎匸更=0.703mV 兀SZ 2 V3.14X0.24X12Dll 4+匚戶叱 +遊=0.380mV 兀SZ 2 V3.14X0.24X123.9.2確定各級氣缸直徑將計算缸徑圓整為公稱直徑：D| = 700mm ；D| = 380mm3.10氣缸實際行程容積，各級名義壓力及壓力比I3.10.1計算各級實際行程容積Vh非貫穿活塞桿直徑雙作用氣缸行程容積:兀22v4（2Dd）azVhT = (2D；-d2) S Z =兀(2X0.72

25、 -0.0702)x0.24X1 = 0.184m3 TOC o 1-5 h z 1414咒223T223Vhii =-(2D2 -d2) S”Z =-(2x0.382 -0.0702)x0.24x1 =0.053m3443.10.2各級名義壓力及壓力比I因各級氣缸實際行程容積Vhk發(fā)生變化，名義壓力比以及進、排氣壓力也發(fā)生相應(yīng)的變化。(1)各級進氣壓力修正系數(shù)：Pii Jhj 辿=0 遊=0.971VhVhu0.186 0.054(2)各級排氣壓力修正系數(shù)：Vh Vh(k刑吐=吐4遊=0.971VhiVh(f0.186 0.054= P2L =1_ Vhi Vh(ii 卅)IVh I Vh(

26、II 卅)P211修正后各級名義壓力及壓力比Rk =RkP1k3.10.3計算結(jié)果太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）表3-8 氣缸直徑圓整后的數(shù)據(jù)計算行程容積Vhk / m30.1860.054實際行程容積Vhk / m30.1840.053修正1Pk _必1 ,蟲Vhi Vhk10.971系數(shù)Pk+_VhI Vh)Vh I Vh(k41)0.9711名義吸氣壓力Pk0.140.4872(MPa)Rk = Pk Ek0.140.473名義排氣壓力P2k0.4731.7(MP a)P2k = 3k岀 P2k0.4731.7修正后名義壓 力比.J2kPk3.383.59In級

27、 次3.11按修正后的名義壓力考慮壓力損失后計算缸內(nèi)實際壓力缸內(nèi)實際壓力：Ps 語(1-6)Pd 二 P2(1 +5)由圖3-9 ,查得6 , 6 ,計算結(jié)果見表3-10 。m ：i勺忖01?翔壓力下的幅對E41U夫昶武S占liE璋5太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- -表 3-10考慮壓力損失后的缸內(nèi)實際壓力及壓力比修正后名義相對壓力缸內(nèi)實際壓實際 壓力 比級 次壓力(MPa)損失1 - &1 +瓦力(MPa)PP2Pd密Pd yI0.140.4730. 040.070.961.070.1340.5063.78n0.4731.70. 030.050.971.05

28、0.4591.7853.883.12計算各級實際排氣溫度nJE=T&n按k=1.4計算，計算結(jié)果見表3-11。從中可以看出，按k=1.4 計算出的排氣溫度在140 C的允許范圍表3-11 各級實際排氣溫度級次吸氣溫度實際 壓力比Jk=1.4nJ.八n=1.26T2 ( K)T )(C )(K)I182913.781.316382.96109.96n303033.881.323400.82127.823.13復(fù)算排氣量由于氣缸直徑的變化，引起各級壓力比的變化，從而容積系數(shù) 也發(fā)生變化。廠，丄）1屮-1=1-0.0753.781.2-1X丿X/r 1飛1II引m -1= 10.0953.88125

29、丿= 0.848= 0.8141)如=1 - a為二1 一口如其它系數(shù)不變，則排氣系數(shù)為:r =0.759= 0.746/-VI0.863如=0.752=0.7315|0.837經(jīng)上述修正后的排氣量為：IIIQVd =Vhi Jy| n = 0.184 X 0.746 X 496 = 68.08 m / min計算結(jié)果與題目要求接近，選用的氣缸合適。3.14計算活塞面積3.14.1活塞面積蓋側(cè)：Fg T =兀22=X0.72 =0.385m24軸側(cè):Fzi =Fg|-fd =0.385-兀22-X0.07 =0.381m43.14.2 第 n（1）活塞面積蓋側(cè)：FgII兀Dii盲心亦“伽23.

30、15軸側(cè)：FziIF giifd =0.1132 20.07= 0.109 m3.15.1NikNiiNiii3.15.2計算功率，選取電機計算各級指示功率k c 、/PSk 扎vk V hkk -1I Ek k-1k -11.41.428060Psi 兀VI Vhi-160-1X 0.134X 0.848X 0.18421.4 _11.4-1491x10660KW,_ PSII VII VhIIk -11.4 -1271 KW-1J600.459 X 0.814(X 0.053 13.88 1.4 -11.4 -J整機總指示功率Nj -N,刑 =280 + 271 = 551KW咒斗0660

31、軸功率Nz:取機械效率nm =0.92，則：N-Ni蘭1 =598.9 KW0.92實際本機選用JB500-12型隔爆式異步電動機，功率為 500KW是不夠的，取 功率為600kW3.16熱力計算結(jié)果數(shù)據(jù)1.各級名義，實際壓力及壓力比表3-12 各級名義、實際壓力及壓力比級 次名義壓力(MPa)z實際壓力（MPa）PP2PsPd1zI0.140.4733.380.1340.5053.78n0.4731.73.590.4591.7853.88各級實際排氣溫度T2I =382.96KT2I =109.96 CT211 =400.82KT2II氣缸直徑D| = 700mm,Dii=380mm氣缸行程

32、容積3Vh| = 0.184m，Vhii=0.053m3實際排氣量Vd = 68.08m3/min電動機功率Ne =600KW活塞桿直徑d=70mm第四章動力計算動力計算已知數(shù)據(jù)匯總見表4-1。表4-1 動力計算已知數(shù)據(jù)級次In活塞面積Fg0.3850.113(m2)Fz0.3810.109Pl0.140.4872吸入壓力Ps0.1340.472(MPa)P20.48721.7排出Pd0.4591.785t s( r)1830吸入Ts ( K)291303溫度t d( r)109.96127.82排出Td ( K)382.96400.82相對余隙容積ot0.0750.095行程（mn）S240

33、240余隙容積折合行程S0 = os1822.8(mm)指示功率（kW）Ni280271軸功率（kWNz600機械效率n m0.92轉(zhuǎn)速（r/min ）n496連桿長（mml4804.1運動計算作x a, c a, a a運動曲線圖=120 mmr =，一=12%80 = 0.252;in 496 兀o =6030 Em =0.12x51.94 = 6.23m/s r2 = 0.12% 51.942 = 323.73 m/s24.1.2位移:蓋側(cè)：xg= r(1 -cos) +1(1-j1-A2sina) =La軸側(cè)：Xz=S - Xgc=wisi n + 上si r2a ) 速度：I 2 丿

34、加速度：a = r2 ( C oc6 + 幾 c 0 2a)其運動曲線如圖：I2ifa 位移 X = 0.25 (1 - cosG) + 4(1 - dl - 0.0625sin2a)b、速度 c = 6.23s(kh 0. 1 25Si n2C、力卩速度 a = 323. 73(cOs 0. 25cos記錄表格每隔10?按上述計算Xg,Xz,C, a,將結(jié)果列入附表-1，其中a是第I列及第n列本列的曲柄轉(zhuǎn)角。4.2氣體力計算各過程壓力：ym膨脹過程P =pdF S So十Xj丿進氣過程Pi =Ps壓縮過程排氣過程Pi =pd取 m=1.3 ,421 氣體力：蓋側(cè)s + s。 0 + Xi 丿

35、Xi表示活塞位移0=-Pi Fg軸側(cè)= PFz軸側(cè)氣體力列表計算。分別計算出同一轉(zhuǎn)角情況下的氣體力，并計算其合力。符號規(guī)定：軸側(cè)氣體力使活塞桿受拉，為正；蓋側(cè)氣體力使活塞桿受壓，為負。將計算結(jié)果列入表中：分別將各級蓋、軸側(cè)氣體力以及合力列入表,附表26 04.3往復(fù)慣性力計算圖4-2往復(fù)慣性力曲線往復(fù)慣性力為 Fp =mpa = mpg2(cosa +幾 cos2a)由圖知，當o =0時慣性力最大。431 往復(fù)運動質(zhì)量的計算表4-3運動部件質(zhì)量（kg）名稱I級n級活塞組件188.76162.69連桿和十字頭組件175.0175.0I級活塞組件及十字頭組件質(zhì)量mPI =18 8.746 1耳5

36、3 63.7n級活塞組件及十字頭組件質(zhì)量mP=1 6 2.69 1 75 33l7g6活塞加速度加速度值由運動計算已知。計算各級往復(fù)慣性力I = ms a計算結(jié)果記錄附表-7。關(guān)于慣性力的符號規(guī)定：以使活塞桿受 拉為正，受壓為負?；钊淖畲髴T性力為Fp 1MAX =147.20kNF p2MAX = 136.65kN4.4摩擦力的計算往復(fù)摩擦力與旋轉(zhuǎn)摩擦力分別計算如下： 4.4.1 往復(fù)摩擦力的計算 各部分零件間的總摩擦功往復(fù)運動部分占60% 70%,取70%0.7 X NikRs =(1 、 -1 X60 nL m J2SnI級往復(fù)摩擦力0. 7 2 -609 2丿Rs =4. 29KN2天

37、0. 2溝 496n級往復(fù)摩擦力f 1)0. 7 2 71閡 60Rsii =2. 92 丿=4. 1 5KN0. 24 496關(guān)于往復(fù)摩擦力的符號規(guī)定：（1）仍以使活塞桿受拉為正，受壓為負。（2）在0 -180之間為向軸行程，活塞桿受拉為正。在180 -360之間為向蓋行程，活塞桿受壓為負。旋轉(zhuǎn)摩擦力的計算丄一訃602 =2.306KN般情況下，總機械摩擦功率中，旋轉(zhuǎn)摩擦占30% 40%，取30 %。0.3Ni-1 k 0.3X551X71X0.24X496Ri =_L_ =4.5綜合活塞力計算及綜合活塞力圖的繪制綜合活塞力P鄧勺結(jié)果為將氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力合成結(jié)Py = P +

38、I + Rs活塞力Pl是隨著曲柄轉(zhuǎn)角a而變化的其正負號規(guī)定同前。4.6切向力的計算及切向力圖的繪制4.6.1切向力的計算T=p嚴 J)1 cos P/=Py sina +ksi n 22丿1 -幾2 sin丿計算結(jié)果列入附表-89 0總切向力的計算將I、n列切向力和旋轉(zhuǎn)摩擦力合成就得出總切向力。合成結(jié) 果列入附表-10 0作切向力圖橫坐標為a比例尺為1 /Cm,換算為長度比例尺m =史=” 0.24 丄=0.00209 m / cm l 360 cm(2)縱坐標為切向力，比例尺：mT =1kN/Cm(3)根據(jù)切向力的計算表作切向圖。4.6.4平均切向力的計算由列表計算的切向力求平均切向力Tm3

39、6_ 斗 T 3371.25_ _ .Tm = = =93.65 kN3636(2)由熱力計算所得的軸功率計算平均切向力Tm 二込二551 滅30=88.40kN兀 rn 兀 X 0.12 X 496(3)計算作圖誤差心=Tm -Tmioo% = 93.65-88.4x 100% = 4.93%Tm88.40(4)將平均切向力Tm水平線畫在切向力圖上。y/kNI93, 65圖4-4 切向力圖4.7作幅度面積向量圖4.7.1 求得平均切向力與總切向力曲線所包圍的面積：2 2 2R = -2690.59cm , F 1654.95cm , F -297.82cm ,F4 =720.19cm2,F5

40、 =-5527.26cm2, F6 = 7729.08cm2,2F7 = -2654.20cm ,作幅度面積向量圖將平均切向力下方的面積定為負，平均切向力上方的定為正，把所有這些向量依次首尾相接平行作出，得到向量圖上最高點與最 低點間的差值ifmax=1 3256. 3m。比例尺：1c m= 1 0cm。4.8飛輪矩的計算4.8.1壓縮機一轉(zhuǎn)中的能量最大變化量L :L心fmax =0.00209x 1x13256.34 = 27.71N m4.8.24.8.3旋轉(zhuǎn)不均勻度S的選取丄35飛輪矩的計算MD23600L3600X27.7,2=2 2廣r = 1.43kgm兀n右221n 3.1424

41、962咒一35第五章零部件的選取及校核5.1曲軸5.1.1曲軸結(jié)構(gòu)的選擇在選取壓縮機零部件的時候，需要進行曲軸的選擇。曲軸的一般結(jié)構(gòu)分為2種, 分別是曲柄軸和曲拐軸。曲柄軸曲柄軸的結(jié)構(gòu)是連同電機軸一起，在一般情況下，曲柄軸只有兩個主軸承。安裝方面雖然有些差，但是可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊和重量輕等特點。曲拐軸曲拐軸的結(jié)構(gòu)是兩拐間的軸頸，兩者之間的連接是連桿軸承。使用曲拐軸的優(yōu)點是方便簡潔，在選擇方面受到的限制很少，更加合理。本次設(shè)計采用的是曲拐軸。5.1.2曲軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 曲軸設(shè)計的基本原則:剛度。在軸頸的偏轉(zhuǎn)過程中，不應(yīng)該超過許用數(shù)值，才能保證曲軸的工作質(zhì)量。強度。因為曲軸要承受交變彎曲和交變扭曲之間

42、的力的相互聯(lián)合作用，曲軸的強度必須滿足足夠的強度要求。因此，曲軸也需要進行強度校核。尺寸。每個零件都有自己的尺寸，曲軸也不例外。曲軸選擇的尺寸必須合適于壓縮機設(shè)計的使用要求。使用適當?shù)某叽?，才能使配合使用的軸承之間有允許的負荷能力。5.1.3曲軸尺寸的確定 對于以上的要求，尺寸確定如下:曲柄稍直徑Dd =(4.65.6)Jp , p最大活塞力 139.39KND = (4.6 -5.6)7P = (4.6 -5.6)咒 9 = 17.34-21.11 cm取 D=200mm主軸頸直徑D1D(1 1.D1)=200220mm,取 D1 =210mm曲柄厚度tt=(0.60.7) D=120140

43、mm,取 t=130mm曲柄寬度hh=( 1.21.6) D=240320mm，取 h=250mm過度圓半徑rr=(0.060.09) D=1218mm，取 r=15mm5.1.4曲軸材料的選擇曲軸材料有很多種選擇，根據(jù)近幾年來的發(fā)展趨勢及材料應(yīng)用鑄造技術(shù)的發(fā) 展，鑄造曲軸采用的材料大多用稀土鎂球墨鑄鐵。用這種材料有很多優(yōu)點，可以 節(jié)省原材料來減少加工用量及加工費用， 同時，材料本身的性能可以使曲軸的設(shè) 計更合理。所以本次設(shè)計所選用材料是球墨鑄鐵。5.1.5曲軸強度校核 為使計算方便，我們對曲軸的受力情況簡化: 1）連桿力集中曲柄稍中段;2）略去回轉(zhuǎn)慣性力;3）略去曲軸自重。本次空氣壓縮機的設(shè)

44、計軸承不容易斷裂，所以只需要進行剛度校核。5.2連桿5.2.1連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計連桿是一種將活塞上傳遞的推動力傳遞到曲軸上， 然后又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動 提供為活塞的往復(fù)運動的機件。換個說法就是連桿機件的兩端分別與主動件及從 動件之間相連接，由此來傳遞力或運動。連桿的主體部分截面為圓形或工字形在連桿的兩端有裝著青銅襯套或滾針軸承的孔，用以通過軸銷進行鉸接。桿體的 截面形狀很多，包括圓形、環(huán)形、矩形、工字形等等。工字形截面的桿體優(yōu)點是 在同樣強度具有最小的運動質(zhì)量，缺點是它的毛坯必須用模鍛或鑄造，更適用于 高速及大批量生產(chǎn)的壓縮機。圓形截面的桿體優(yōu)點在于機械加工方便， 因為其同 樣強度的條件下，運動質(zhì)量

45、最大，所以適用于低速、大型以及小批生產(chǎn)的壓縮機。因此本次設(shè)計采用圓形截面的桿體，采用大頭組合式連桿，大頭和連桿分別制造, 最后用螺栓緊固到一起。小頭部分的制造時，活塞與連桿采用球頭連桿的連接方 式，更有效的降低了機器的尺寸。下圖為連桿的基本結(jié)構(gòu)。Alil車1 一畑 2一梯,3大A大畑圖5-1連桿的基本結(jié)構(gòu)5.2.2連桿的定位連桿在運動時會左右擺動，考慮到這個問題以及曲軸的熱膨脹引起的問題,連桿必須定位，定位的方法有大頭定位與小頭定位兩種。 大頭定位與小頭定位的區(qū)別是大頭軸瓦兩端面與曲軸稍之間的配合間隙不同，大頭定位適用于大頭瓦為 后壁瓦的情況。5.2.3連桿尺寸的計算 連桿長度取480mm活塞

46、桿的直徑取70mm 5.2.4連桿連接 連桿的連接采用螺栓連接。連接螺栓要求強度和塑性都比較好的材料。螺母的材料可以與螺栓不同。表常用連桿聽栓疑聽母的材料嫦栓材4540Cr30CrVo35CrMoA25CriVDV3SCrMoAl40CrMnV料婢母材3520Cr30Vn3OMn，HMn： 30CrMo料JOCrMo30CrMo連桿的材料選45鍛鋼。螺栓的材料選40Cr鋼。5.3活塞5.3.1活塞結(jié)構(gòu)的選擇活塞是對稱平衡型空氣壓縮機里主要的一個部件?；钊闹饕钣镁驮谠跉?缸內(nèi)，通過往復(fù)運動來壓縮氣體，氣體獲得壓力之后，帶動連桿曲軸的運動，然 后進行動力輸出?；钊梢苑譃榛钊?、活塞頭和活塞裙

47、3個部分?；钊斒侨?燒室的組成部分，通常可以制成不同的形狀。活塞頭是由活塞頂至最下面一道活 塞環(huán)槽之間的部分?；钊^的主要作用就是承受氣體壓力，防止漏氣?；钊h(huán)槽 以下的所有部分稱為活塞裙。其作用是引導(dǎo)活塞在汽缸中作往復(fù)運動并承受側(cè)壓 力。5.3.2活塞的基本結(jié)構(gòu)形式筒形活塞的主要結(jié)構(gòu)尺寸如右圖所示:DDe圖5-2活塞的主要尺寸結(jié)構(gòu)533 I級活塞尺寸 活塞環(huán)：對活塞環(huán)的基本要求是密封可靠和耐磨損?；钊h(huán)的徑向厚度t：1111t =()D =()700 =31.82 19.44mm22 3622 36取 t=25mm活塞環(huán)的軸向高度h:h= (0.41.4) t= (0.41.4) 25=1

48、035mm,取 h=25mm 刮油環(huán)的軸向高度:h3= (12) h= (12) X25=2550mm,取 h3=40mm 活塞直徑：D=700mm 活塞總高度H與活塞直徑D 一般為:H= (0.651.5) D= (0.651.5) X700=4551050mm,取 H=500mm 活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離:C= (1.23) h= (1.23) X?5=3075mm,取 C=50mm 活塞環(huán)之間的距離:Ci= (0.81.5) h= (0.81.5) X25=2037.5mm,取 Ci=30mm 裙座到底邊的高度L約為0.7H。L=0.7H=0.7 X00=350mm 活塞銷中心線到底

49、邊的距離hi約為0.6L0 hi=0.6L=0.6 X50=210mmn級活塞尺寸1111活塞環(huán)的徑向厚度t: t=()D =()X380 =17.27 10.56mm22 3622 36取 t=15mm活塞環(huán)的軸向高度h:h= (0.41.4)t= (0.41.4) X5=621mm,取 h=15mm刮油環(huán)的軸向高度:h3= (12) h= (12) X15=1530mm,取 h3=20mm 活塞直徑：D=380mm活塞總高度H與活塞直徑D 一般為:H=(0.651.5) D=(0.651.5) X380=247570mm,取 H=300mm 活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離:C= (1.23)

50、 h= (1.23) X15=1845mm,取 C=30mm 活塞環(huán)之間的距離:Ci= (0.81.5) h= (0.81.5) X15=1222.5mm,取 Ci=15mm 裙座到底邊的高度L約為0.7HL=0.7H=0.7 ：300=210mm 活塞銷中心線到底邊的距離hi約為0.6Lhi=0.6L=0.6 忽10=126mm 5.3.5活塞材料的選擇活塞材料選用HT20-40?；钊N材料選用20鋼。5.4軸承活塞式壓縮機中常用的軸承有兩大類： 滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承和滑 動軸承的對比：滾動軸承的優(yōu)點是維護方便，價格合適，效率高，而且通用標準 化程度很高。相比來說，滑動軸承的結(jié)構(gòu)簡單

51、緊湊，精度高、制造方便、安裝方 便。一般來講，中、小型的壓縮機米用滾動軸承；大型壓縮機及多支承的壓縮機 普遍米用滑動軸承。5.4.1滾動軸承及其結(jié)構(gòu)確定本設(shè)計采用滾動軸承。軸承內(nèi)徑取D=65mm 軸承代號:根據(jù)GB/T2761994查得深溝球軸承:軸承代號：6313D:65mmD:140mmB:33mm5.5潤滑系統(tǒng)無論什么機器，在零件互相接觸的部分都需要進行潤滑， 潤滑的一般方式是 注入潤滑劑。如活塞與氣缸、填料與活塞桿、等這些地方，用來達到以下作用:減少摩擦功率，降低消耗;減少滑動磨損，延長壽命;冷卻。減少摩擦放熱;防止零件生銹。5.6冷卻系統(tǒng)5.6.1概述冷卻系統(tǒng)的配置有3個原則:保證水

52、溫。經(jīng)濟性好。運行時檢視和調(diào)節(jié)水量?；钊綁嚎s機工作時，氣體被壓縮會使溫度升高。為了降低排氣溫度，必須 進行實時冷卻。冷卻的原因:降低排氣溫度，避免溫度過高導(dǎo)致填料物質(zhì)變質(zhì),提高排氣量;提高效率。對于對稱平衡型活塞式空氣壓縮機來說， 冷卻器結(jié)構(gòu)的要求是緊湊，流動阻 力小，工藝性好，消耗材料少和便于清洗。5.6.2冷卻介質(zhì)的選擇冷卻介質(zhì)為水或空氣。對于中、大型壓縮機來說，一般選用水作為冷卻介質(zhì)。因為其排氣量較大，壓力高，熱負荷大。水作為冷卻介質(zhì)的缺點是運行時間久了后，會有水垢在內(nèi)壁形成。 水垢會使水流通道截面積減小，阻礙正常的熱交換。 這樣的后果會造成設(shè)備冷卻不良，增加功率消耗甚至發(fā) 生事故。因

53、此，使用前必須對冷卻水進行軟化處理，并且，當水垢超過一定的厚度時，必須 及時將水垢清除掉。第六章設(shè)計總結(jié)歷時幾個月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計終于接近了尾聲，在這一過程中，遇到了 很多挫折困難，都在老師和同學(xué)的幫助以及自己的辛苦努力下， 都得到了完美的 解決，學(xué)習(xí)到了很多知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我得到了很多感觸，不僅僅是知 識方面的補充，還有心理素質(zhì)的提高。我原以為畢業(yè)設(shè)計也僅僅和之前的課程設(shè) 計相差不多，可是在設(shè)計過程中，我漸漸的認識到了自己思想上的錯誤。 畢業(yè)設(shè) 計的嚴謹性都讓我改變了自己的想法，其中出現(xiàn)的許多學(xué)術(shù)性的問題都讓我手忙 腳亂，我也由剛開始的敷衍了事到后來的認真計算， 改正了自己的認識

54、錯誤，改 正了眼高手低的毛病，不懂的地方認真請教老師和同學(xué)，同時自己也多下功夫上 網(wǎng)查閱資料和文獻，最終完成了本次畢業(yè)設(shè)計。這次畢業(yè)設(shè)計，包括了前言、設(shè)計綜述、熱力計算、動力計算以及零部件的選取。前言主要介紹了關(guān)于活塞式壓縮機的基本特性、原理以及發(fā)展前景，并對設(shè)計總體進行了說明。設(shè)計綜述部分主要說明了任務(wù)書的基本要求以及給定的理 論數(shù)據(jù)。熱力以及動力計算是本次設(shè)計最重要的部分， 熱力計算主要是計算所需 設(shè)計的活塞式壓縮機的基本參數(shù)。熱力計算過程需要了解壓縮機基本的條件，比如壓力比、氣缸、連桿等等。由理論數(shù)據(jù)到計算實際數(shù)據(jù)，查閱各種圖標資料。 動力計算主要是計算壓縮機運行過程中的一系列動力變化，

55、包括活塞的位移、速 度、加速度的變化，以及這些變化從而影響到的壓力變化。計算數(shù)據(jù)并且列表分 析，由表格又能畫出具體變化的曲線圖， 更加直觀的看出來這一系列過程。 最后 的部分就是零部件的選取校核以及潤滑和冷卻。畢業(yè)設(shè)計是一個學(xué)習(xí)和積累的過程，它把我們在課堂上所學(xué)到的知識真正運 用到了實際中，由一種陌生的、抓不住的思路變成了可以親自體驗的學(xué)習(xí)過程。通過設(shè)計認識到了自己的不足之處， 才明白自己需要學(xué)習(xí)的地方更多。設(shè)計過程 中遇到的各類問題都親自解決，自己動手查閱資料，自己動手計算設(shè)計，培養(yǎng)了 自己獨立工作的能力，我體會到了自己探索研究并獲得成功的樂趣， 這對于即將 到來的社會工作生活也同樣適用。最

56、后感謝我的指導(dǎo)老師宋素芳老師以及同組的 同學(xué)對我的幫助，有些理解不了的問題在老師認真的講解下都得到了很好的解 決，讓我學(xué)到了很多專業(yè)性的知識，更加深刻的體會到了本次畢業(yè)設(shè)計的宗旨。同時，我也感受到了同學(xué)師生之間友誼的溫暖。 我也會將這種溫暖傳遞下去，助 人為樂，與人為善。這次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺。參考文獻1234李云、姜培正主編過程流體機械（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社鄭津洋、董其伍、桑芝富主編過程設(shè)備設(shè)計（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社濮良貴、陳國定、吳立言主編機械設(shè)計（第九版）蔡仁良、顧伯勤、宋鵬云主編過程裝備密封技術(shù)活塞式壓縮機設(shè)計編寫組編著活塞式壓縮機設(shè)計高等教育出版社（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社機械工

57、業(yè)出版社石油大學(xué)出版社田桂中編著現(xiàn)代機械設(shè)計理論與應(yīng)用張湘亞、陳宏石油化工流體機械王明強、朱永梅、劉志強、邱小虎、出版社往復(fù)壓縮機熱力計算軟件開發(fā)李新制冷壓縮機技術(shù)及其應(yīng)用王倫-活塞壓縮機CAD設(shè)計系統(tǒng)研究唐良寶活塞式空壓機的使用與維修賽玉玲往復(fù)式壓縮機冷卻系統(tǒng)的研究朱玉峰CNG和LNG燃氣氣源的經(jīng)濟性分析宋暉基于ANSYSworkbench的汽車發(fā)動機連桿力學(xué)性能分析胡小青-制造業(yè)自動化-2014聚酰胺用于壓縮機活塞環(huán)的試驗研究朱洪江邢萬坤 何麗紅-潤滑與密封-2003國防工業(yè)陳浩 李鵬-機械設(shè)計與制造-2011北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報：自然科學(xué)版-2010:白亮亮-流體機械-2008任奎東

58、-儷人：教師-2014-河北工業(yè)科技-2007油氣世界-2007附錄附表-1活塞位移、速度、加速度計算表曲柄轉(zhuǎn)角活塞位移/mm活塞速度活塞加速度a / XgXzc(m/s)a(m/s2)002400404.66102.28237.721.35394.86208.99231.012.63366.203019.84220.163.79320.824034.31205.694.77262.055051.75188.255.54194.046071.39168.616.07121.407092.39147.616.3548.7280113.94126.066.40-19.8490135.24104.7

59、66.23-80.93100155.6184.395.87-132.27110174.4865.525.35-172.72120191.3948.614.72-202.33130206.0233.984.01-222.14140218.1621.843.24-233.94150227.6912.312.44-239.89160234.525.481.63-242.21170238.631.370.82-242.76180240.0000-242.80190238.631.37-0.82-242.76200234.525.48-1.63-242.21210227.6912.31-2.44-239

60、.89220218.1621.84-3.24-233.94230206.0233.98-4.01-222.14240191.3948.61-4.72-202.33250174.4865.52-5.35-172.72260155.6184.39-5.87-132.267270135.24104.76-6.23-80.93280113.94126.06-6.40-19.8429092.39147.61-6.3548.7230071.39168.61-6.07121.4031051.75188.25-5.54194.0432034.31205.69-4.77262.0533019.84220.16-