ZW壓縮機課程設(shè)計說明書DOC

1、0目錄TOC o 1-5 h z熱力學(xué)計算1動力計算5結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計18參考文獻(xiàn)305實踐心得31過程機器課程設(shè)計21 1熱力學(xué)計算已知條件有：相對濕度屮=0.8空氣等熵指數(shù)k=1.4第一級吸氣溫度Tsl=40C第二級吸氣溫度Ts2=40C額定排氣量Qd=0.6m3/min額定進(jìn)氣壓力Psl=0.4MPa額定排氣壓力Ps2=2MPa壓縮機轉(zhuǎn)速取n=1000r/min,活塞行程S=2r=100mm?；钊麠U長度500mm,曲柄長度r=50mm。行程容積，氣缸直徑計算初步確定各級名義壓力根據(jù)工況的需要選擇計數(shù)為兩級，按照等壓比的分配原則，=s=錯誤!未找到引用源。=2.82812但為使第一級有較高的容

2、積系數(shù)，第一級的壓力比取稍低值，各級名義壓力級壓力表如下：表1-1級數(shù)III吸氣壓力p0/MPas0.40.8排氣壓力p0/MPad0.82壓力比0=p0/p0ds22.5定各級容積系數(shù)I.確定各級容積系數(shù)。取絕熱指數(shù)為K=1.4,取各級相對余隙容積和膨脹指數(shù)如下:a=0.132m=1.352入=0.874v2a=0.111m=1.31得：九=1a(1/m11)v111=1-0.11x(21/1.3-1)=0.92九=0.97九=0.99p1p2尢=0.95尢=0.95t1t2九=0.92X=0.90l1l2選取壓力系數(shù)選取溫度系數(shù)W.選取泄露系數(shù)V.確定容積效率得：耳=0.78耳=0.74V

3、1V2確定析水系數(shù)九第一級無水析出，故九=1.0。而且各級進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓p申申1sa由文獻(xiàn)查的t=t=40CP=7375Pa12sa得：=(p-申p)S/(p-申p)2s11sa11s22sa2=(4105-0.8x7375)x2/(8x105-7375)=0.98確定各級行程容積V=q/nns1vv1=0.6/(1000 x0.78)=0.00077m3V=(qpT九)/(npTn)s2vsi22s21V2=(0.6X105X313X0.98)/(1000X8X105X313X0.74)=0.0004m3確定氣缸直徑，行程和實際行程容積已知轉(zhuǎn)速n=1000r/min。取行程s=100

4、mm。得活塞平均速度：V=sn/30=3.3m/sm由于汽缸為單作用，得：D=(4V/ns)1/2=0.099m1s根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整的D=100mm，實際行程容積為V=0.00077m3?；钊行?s1積為A，=0.015m2P1同理得：D=0.051m2根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整的=55mm,實際行程容積為V=0.0004m3。活塞有效面積為s2A=0.004m2P2考慮到圓整值與計算值之間有差值，這里采用維持壓力比不變，調(diào)整相對余隙容積的方法，利用下式計算容積系數(shù)：九A九=_pvAp計算得新的容積系數(shù)為：九=0.89v1九=0.74v21九在通過下式計算新的相對余隙a=l1/m1結(jié)果為

5、:a=0.1431a=0.272活塞力、指示功率、軸功率的計算以及選配電動機1.2.1活塞力查表得各級進(jìn)、排氣相對壓力損失取值:5=0.04s15=0.08d1p=105N/m2s1p=(1-0.04)X105s1=3.84MPap=8X105N/m2s2p=(1-0.035)X8X105s2=7.72MPap=20X105N/m2d2p=(1+0.06)X20X105d2=2.12MPa5=0.0355=0.06s2d2因總的進(jìn)排氣壓力損失5=5+5得:0sd5=0.125=0.0950102計算實際吸排氣壓力:p=8X105N/m2d1p=(1+0.08)X8X105d1=8.64MPa計

6、算實際壓力比:=2.01，=2.45具體如下表1:2表1-2各級進(jìn)排氣壓力和實際壓力比級次公稱壓力/Mpa壓力損失實際壓力/Mpa實際壓力比，Pspd5，s5，dP，sP，dI0.40.80.040.080.3840.8642.01II0.82.00.0350.060.7722.122.45活塞力的計算首先計算蓋側(cè)和軸側(cè)活塞工作面積見下表:表1-3級次蓋側(cè)/m2AD2/4cIA=0.00785clIIA=0.00238c2由于汽缸為單作用，軸側(cè)不作為工作面，故Aw=0w止點氣體力計算見下表：表1-4列次內(nèi)止點外止點I-IF二pApA二-3014NwldiwlsiclF二一pA+pA二-6782

7、NcidicisiwiII-IIF二pApA二-1837Nw2d2w2s2c2F二一pA+pA二-5045Nc2d2c2s2w2確定各級排氣溫度因為排氣壓力不太高，所以空氣可以看作理想氣體，等熵指數(shù)為K=1.4,由于該壓縮機采用水冷的方式，近似的認(rèn)為各級壓縮指數(shù)為n=1.3n=1.3512n1取T=313K,T=313K排氣溫度由式T二Tens1s2ds得：T=367KT=395Kd1d2指示功率、軸功率的計算以及選配電動機各級指示功率為：Nij60（1-8）xXxPxVxsjvjsjsjnXn-1j-1,得：N=3.76kWN=4.2kWi1i2總的指示功率為：N=工j=2N=7.96kWi

8、j=1ij因為小型無油潤滑壓縮機耳=0.850.90所以取機械效率耳=0.85mm即軸功率為：N=N/耳=9.4KWzim取機械功率余度10%，則電機功率取11kW動力計算1已知條件和數(shù)據(jù)根據(jù)第一部分熱力計算的結(jié)果，得出所用數(shù)據(jù)如下所示：活塞行程：s=100mm轉(zhuǎn)速：n=1000r/min壓縮機各級汽缸氣體力指示圖設(shè)計的壓縮機為單缸作用兩級壓縮機，各級汽缸參數(shù)及力學(xué)情況已知，則相應(yīng)一些部分可以簡化，作汽缸的動力計算?，F(xiàn)用作圖法作汽缸示功圖。動力計算基本數(shù)據(jù)表2-1蓋側(cè)活塞力級數(shù)吸氣排氣I-3014N-6782NII-1837N-5045N作圖法繪制綜合活塞力圖(1)將設(shè)計示功圖展開在橫坐標(biāo)為2

9、s的綜合活塞力圖上，縱坐標(biāo)與設(shè)計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)計示功圖下方作兩個半圓找出行程s與曲柄銷轉(zhuǎn)角。的關(guān)系，轉(zhuǎn)角每等份取1503)列出一級往復(fù)慣性力數(shù)值表由已知條件，曲柄半徑與連桿長度比：錯誤！未找到引用源。曲軸旋轉(zhuǎn)角速度：曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑:錯誤！未找到引用源。=104.7s-1r=0.55s=50mm由熱力計算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為6.8kN,取P=10kN由公式mpmaxpmax得mpmaX32kg往復(fù)質(zhì)量mp在運動時產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為:2-3)I=mr2(cosa+九cos2a)p=9009錯誤！未找到引用源。x現(xiàn)將查得cosa+Xcos2a與r和I

10、的值如表所示表2-2一級往復(fù)慣性力數(shù)值表aocosa+Xcos2aIxrao01.1100100000360151.06129560.40.041345300.92128299.10.159330450.70756373.90.343315600.44564014.40.575300750.16431480.20.83428590-0.1092-983.81.100270105-0.3533-3182.91.352255120-0.5543-4993.71.575240135-0.7065-6364.91.757225150-0.8106-7302.71.891210165-0.8704-78

11、41.41.973195180-0.8900-8018.02.000180列出二級往復(fù)慣性力數(shù)值表曲柄半徑與連桿長度比：同上取錯誤！未找到引用源。曲軸旋轉(zhuǎn)角速度：錯誤！未找到引用源。=104.7s-i曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：r=0.5s=550mm由熱力計算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為5.1kN,取P二8kN由公式mpmaxpmax兄）代入數(shù)據(jù)得mpma=x13.2kg往復(fù)質(zhì)量mp在運動時產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為:I=mr2p(cosa+Xcos2a)2-3)=7207錯誤！未找到引用源?，F(xiàn)將查得錯誤！未找到引用源。與-和I的值如表所示r表2-3二級往復(fù)慣性力數(shù)值表aocosa+九cos2aIxrao01.110

12、08000.00360151.06127648.10.041345300.92126639.10.159330450.70755099.00.343315600.44563211.40.575300750.16431184.10.834285900.1092787.01.1002701050.35332546.21.3522551200.55433994.91.5752401350.70655091.81.7572251500.81065842.01.8912101650.87046273.01.9731951800.89006414.22.000180（4）計算往復(fù)摩擦力f查資料知：（丄-l

13、）x60f=0.65xNm（24）id2snf=258錯誤！未找到引用源。s1f=289Ns2向軸行程，往復(fù)運動摩擦力為正；離軸行程，往復(fù)運動摩擦力為負(fù)。（5）計算各級氣體力列出一級氣體力數(shù)值表表2-4一級氣體力數(shù)值表曲柄活塞位蓋側(cè)氣缸壓力（Pa）蓋側(cè)氣轉(zhuǎn)角RFA移（mm）膨脹過程進(jìn)氣過程壓縮過程排氣過程體力(KN)p二p(S/(xid0g+S)m0pi=psp二p(s+sis0/(x+S)mg0pi=pdpi=-piAc00.00864000-6.78152.07754746-5.66308.12551079-4.334517.61387189-3.046029.75384000-3.027

14、543.56380000-3.029057.99384000-3.0210572.02384000-3.0212084.73384000-3.0213595.36384000-3.02150103.36384000-3.02165108.31384000-3.02180110.00384000-3.02195108.35805179-6.32210103.43838828-6.5922595.48899574-7.0624084.879958173-7.8225572.181141943-8.9627058.171362705-10.728543.731701796-13.3630029.91

15、864000-6.7831517.74864000-6.783308.21864000-6.783452.13864000-6.783600.00864000-6.78列出二級氣體力數(shù)值表表2-5二級氣體力數(shù)值表曲柄轉(zhuǎn)角活塞位移（mm）蓋側(cè)氣缸壓力（Pa）蓋側(cè)氣體力（KN）膨脹過進(jìn)氣過壓縮過排氣過RFA程程程程pi=pd(S0/(x+S)g0)mp=pisp=p(s+isS/(x+S0g0)mp=pidPi=-PiAc00.002120000-5.05152.071969040-4.69308.121629840-3.894517.611283120-3.056029.75772000-1.8

16、47543.56772000-1.849057.99772000-1.8410572.02772000-1.8412084.73772000-1.8413595.36772000-1.84150103.36772000-1.84165108.31772000-1.84180110.00772000-1.84195108.35724374-1.73210103.43751698-1.7922595.48800817-1.9124084.87876410-2.0825572.18988546-2.3527058.171151156-2.7428543.731447571-3.4530029.912

17、120000-5.0531517.742120000-5.053308.212120000-5.053452.132120000-5.053600.002120000-5.05（6）綜合活塞力計算每一級的慣性力，氣體力和摩擦力的合力，即為該級對應(yīng)的綜合活塞力。數(shù)值表如下。表2-6一級綜合活塞力曲柄氣體力往復(fù)慣性往復(fù)摩綜合活塞力轉(zhuǎn)a(角)piI(N)力II(N)擦力RSI(N)PEI(N)0-678010000308.0352815-56609560308.0420830-43308299308.0427745-30406373308.0364160-30204014308.0130275-30

18、201480308.0-123290-3020-983308.0-3695105-3020-3182308.0-5894120-3020-4993308.0-7705135-3020-6364308.0-9076150-3020-7302308.0-10014165-3020-7841308.0-10553180-3020-8018308.0-10730195-6320-7841-308.0-14469210-6590-7302-308.0-14200225-7060-6364-308.0-13732240-7820-4993-308.0-13121255-8960-3182-308.0-12

19、450270-10700-983-308.0-11991285-136001480-308.0-12428300-67804014-308.0-3074315-67806373-308.0-715330-67808299-308.01211345-67809560-308.02472360-678010000-308.02912一級氣缸受力圖系列1系列2系列3系列4系列5表2-7二級綜合活塞力曲柄轉(zhuǎn)角a()氣體力piII(N)往復(fù)慣性力III(N)往復(fù)摩擦力RSII(N)活塞力PEH(N)0-50508000330.0325815-46907648330.0326630-38906639330

20、.0305745-30505039330.022976001679750-34890-1840-787330.0-2319105-1840-2546330.0-4078120-1840-3994330.0-5526135-1840-5091330.0-6623150-1840-5842330.0-7374165-1840-6273330.0-7805180-1840-6414330.0-7946195-1730-6273-330.0-8311210-1790-5842-330.0-7940225-1910-5091-330.0-7309240

21、-2080-3994-330.0-6382255-2350-2546-330.0-5204270-2740-787-330.0-3527285-34501184-330.0-2664300-50503211-330.0-2147315-50505039-330.0-319330-50506639-330.01281345-50507648-330.02290360-50508000-330.026421000070359111315172232580006000系列140002000系列4-2000系列5-4000-6000-8000-10000系列2系列3切向力圖（1）第一級切向力曲線的繪制

22、確定飛輪矩之前,需作出壓縮機各列的切向力圖.先求出各個曲柄轉(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P（P分解成切向力T和徑向力R）。ccxT=psin（a+卩）tcosPR=pcos（a+卩）xtcosP式中：p代表活塞力t按曲柄轉(zhuǎn)角求得的綜合活塞力乘以因子sin(a+p)/cosp,即得轉(zhuǎn)角時的切向力值,根據(jù)有關(guān)資料，錯誤！未找到引用源。作切向力圖以縱坐標(biāo)表示切向力T，其比

23、例尺與活塞綜合力相同，橫坐標(biāo)為0按圓周長的展開得到的平滑線取240mm表示100沢。由于存在旋轉(zhuǎn)摩擦力F的影響，可得：r=(0.30.4)錯誤！未找到引用源。=0.35錯誤！未找到引用源。=219N選取比例尺：力比例尺：m=1000N/mm長度比例：m=1.44mm/mmTL將橫坐標(biāo)向下移動相當(dāng)于Fr=錯誤！未找到引用源。的距離和總切向力曲線以移動后的新橫坐標(biāo)為計算依據(jù)。按上公式計算各點切向力，然后根據(jù)疊加值繪制第一級總切向力圖。第一級切向力和綜合活塞力如表2-8。表2-8綜合活塞力和切向力值a0sin(a+p)綜合活塞力PEsin(a+p)Pxpcospcosp00.000035280.01

24、50.286342081204.8300.547742772342.5450.762336412775.5600.913913021189750.9936-1232-1224.1901.0000-3695-36951050.9383-5894-5530.31200.8182-7705-6304.21350.6519-9076-5916.61500.4523-10014-4529.31650.2313-10553-2440.91800.0000-107300.0195-0.2313-144693346.7210-0.4523-142006422.6225-0.6519-137328951.924

25、0-0.8182-1312110735.6255-0.9383-1245011681.8270-1.0000-1199111991285-0.9936-1242812348.5300-0.9139-30742809.3315-0.7623-715545.1330-0.54771211-663.3345-0.28632472-707.73600.000029120.0第二級切向力曲線的繪制按中公式計算各點切向力，然后根據(jù)疊加值繪制第二級總切向力圖。第二級切向力和綜合活塞力如表2-9表2-9二級綜合活塞力和切向力值aOsin(a+p)綜合活塞力PEsin(a+p)PxtCOSpcosp00.000

26、032580.0150.286332669350.1300.547730571674.3450.762322971751.0600.913916791534.3750.9936-348-345.7901.0000-2319-23191050.9383-4078-3826.41200.8182-5526-4521.41350.6519-6623-4317.51500.4523-7374-3335.31650.2313-7805-1805.31800.0000-79460.0195-0.2313-83111922.3210-0.4523-79403591.3225-0.6519-73094764.

27、7240-0.8182-63825221.8255-0.9383-52044882.9270-1.0000-35273527285-0.9936-26642646.9300-0.9139-21471962.1315-0.7623-319243.2330-0.54771281-701.6345-0.28632290-655.63600.000026420.0總切向力曲線的繪制將兩級的切向力疊加如表2-9表2-9總切向力值I切向力值II切向力值總切向力值旋轉(zhuǎn)摩擦力000.000.000.220.22151.219.3510.780.22302.341.675.230.22452.781.754.7

28、50.22601.191.532.940.2275-1.23-3.46-4.470.2290-3.70-2.32-5.80.22105-5.53-3.83-9.140.22120-6.31-4.52-10.610.22135-5.92-4.32-10.020.22150-4.53-3.34-7.650.22165-2.44-1.81-4.030.221800.000.000.220.221953.351.925.050.222106.423.599.790.222258.954.7713.50.2224010.745.2215.740.2225511.684.8816.340.2227011.

29、993.5315.30.2228512.352.6514.780.223002.811.964.550.223155.452.437.660.22330-6.63-7.0213.430.22345-7.08-6.5613.420.223600.000.000.220.22下圖為壓縮機各級切向力及總切向力曲線圖：計算飛輪矩計算飛輪矩，根據(jù)式：GD2=3600厶n255旋轉(zhuǎn)不均勻度，查閱相關(guān)資料可以取為錯誤！未找到引用源。LL=mlmT錯誤！未找到引用源DDd將上述數(shù)據(jù)計算代入后即可得知飛輪矩的大小。曲軸結(jié)構(gòu)曲軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定對于曲拐軸主要尺寸初步確定如下圖18曲柄的主要尺寸A曲柄銷直徑DP取最大

30、值為二級壓縮時的最大活塞力，P=8.311KND=（4.65,6.-萬二（4.65.6）x8.311一4.6cm，9.8取D=50mm主軸頸直徑D1D二(11.1)D二(11.1)x50二5055mm，取D1=55mm軸頸長度：根據(jù)選取軸承寬度略大些曲柄厚度t：t=（0.70.6）D=（0.70.6）x50=30-35mm，取t=35mm曲柄寬度hh=（1.21.6）D=（1.21.6）x50=60-80mm，取h=80mm連桿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)運動轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運動的機件。連桿包括桿體、大頭、小頭三部分，如圖。本設(shè)計由于轉(zhuǎn)速較高，選擇工字形截面連桿。1小頭

31、；2桿體；3大頭；4連桿螺栓；5大頭蓋；6連桿螺母I級連桿尺寸計算連桿長度L的確定圖20連桿桿體主要結(jié)構(gòu)尺寸連桿長度L即連桿大小頭孔中心距，由曲柄半徑R與連桿長度L的比值九=R決定。人L愈大，壓縮機的外形愈小，愈容易使連桿在運動時與滑道壁相碰；人值小了的話，就會使壓縮機的外形愈大；所以選取要適當(dāng)。選取x=5。行程s=100mm，曲柄半徑R=55mm連桿長度L：L=250mm由于本設(shè)計選擇工字型連桿，對于非圓形截面的桿體，計算出桿體的中間截面面積根據(jù)工字型的尺寸的公式計算：Hm=60mmmB=(0.650.75)H=(0.650.75)X60=3945mm。取B=40mmmmm連桿大頭蓋的尺寸確

32、定A-A截面的厚度：S=40mmaB-B截面的厚度：S=36mmb連桿小頭的截面：S=S=26mmcd連桿螺栓要求強度高，塑性好的材料，螺母的材料可以與其不同。表9常用連桿螺栓及螺母的材料螺栓材料4540Cr30CrMo35CrMoA25Cr2MoV38CrMoAl40Cr2MnV螺母3535Mn,20Cr20Cr30Mn30Mn，30Mn,30Mn,材料30CrMo30CrMo30CrMo連桿螺栓的直徑：選擇螺栓為M24X1.5連桿螺栓的個數(shù)Z=2連桿的材料選取45鍛鋼，連桿螺栓的材料選用40Cr鋼。II級連桿尺寸的計算(與I級相似)取H=34mmmB=(0.650.75)H=(0.650.75)X34=22.125.5mm。取B=24mmmmm連桿大頭蓋的尺寸確定取S=25mmA取S=22mmB連桿小頭的截面：取Sc=S