4L 208型活塞式空氣壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，壓縮機(jī)已經(jīng)成為眾多部門中的重要通用機(jī)械。壓縮機(jī) 是壓縮氣體提高氣體壓力并輸送氣體的機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于石油化工、紡織、冶 煉、儀表控制、醫(yī)藥、食品和冷凍等工業(yè)部門。在化工生產(chǎn)中，大中型往復(fù)活塞 式壓縮機(jī)及離心式壓縮機(jī)則成為關(guān)鍵設(shè)備。本次設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)為空氣壓縮機(jī)，其 型號(hào)為D42/8。該類設(shè)備屬于動(dòng)設(shè)備，它為對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)，其目的是為生產(chǎn) 裝置和氣動(dòng)控制儀表提供氣源，因此本設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)有重要的實(shí)用價(jià)值。活塞式壓縮機(jī)是空氣壓縮機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種，它是利用氣缸內(nèi)活塞的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)來壓縮氣體的，通過能量轉(zhuǎn)換使氣體提高壓力的主要運(yùn)動(dòng)部件是在缸中做往 復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，而活塞的往復(fù)運(yùn)

2、動(dòng)是靠做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲軸帶動(dòng)連桿等傳動(dòng)部件來 實(shí)現(xiàn)的。本文通過依據(jù)工藝條件對(duì)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)行了熱力計(jì)算，通過確定氣缸直徑、計(jì) 算活塞力、復(fù)算排氣量、計(jì)算壓縮機(jī)功率并選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)；依據(jù)活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì) 規(guī)范對(duì)氣缸組件和連桿組件進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算與校核；通過 采用最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓縮機(jī)的主要零部件及壓縮機(jī)輔助設(shè)備進(jìn)行了選 型設(shè)計(jì)，按照一定要求和步驟對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行安裝和維護(hù)。在保證壓縮機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，盡量使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的目的。關(guān)鍵詞：活塞式壓縮機(jī)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；強(qiáng)度校核；選型2014年度細(xì)分行業(yè)報(bào)告匯集制造行業(yè)報(bào)告互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)報(bào)告農(nóng)林牧漁行業(yè)報(bào)告IIAbstract

3、With the rapid development of the national economy, the compressor has become an gen eral mach inery which used in nu merous sect ions. The compressor is a machine which used to compress the air to in creases air pressure and transport the gas, it can widely applied to petrochemical industry、weaving

4、、smelting、metallurgy、instrument control、medici ne、food and froze n and other in dustrial dep artme nts.ln chemical in dustry p roducti on, large and medium scale rec ip rocati ng comp ressor and cen trif ugal compressor then become critical equipment. The compressor which we design this time is a “a

5、ir compressor ” . Its model number is D42/8. This kind of equipment belongs to moveing equipment, it is the balaneed opposed compressor. This device is intended for p roducti on equipments and pn eumatic con trol in strume nt to pro vide g as source. The piston compressor is the one which is the mos

6、t wid esp read app lied in the air comp ressor. It is the use of rec ip rocati ng p isto n within the cyli nder to comp ress the gas to in crease gas pre ssure. The main moving part through the energy conversion to enhan ce the p ressure is the p isto n which makes reci procal moti on in cyli n der,

7、 piston of the reciprocating motion is done by rotating the crank shaft connecting rods and other drive components to achieve the tran smission.Therefore, this design has a important role to the production.This article carries on the thermal design which is based on the tech no logical con diti ons

8、to the reci procal comp ressor. the determ in ati on of cyli nder bore、the compu tati on of p ist on force、 recalculati on of the air dis pl aceme nt and select ion of the electric motor. It also ide ntifies structure andmaterials of the air cylinder group and connecting rod assembly to meet the tec

9、h no logical requireme nts which based on the rec ip rocal c ompressor design standard. By using the latest national standards and industry standards the main parts of the compressor and auxiliary e quipment carry on the select ion desig n, and it accords to certa in req uireme nts and ste ps to in

10、stall and maintain the comp ressor.Under the premise of ensuring safety and smooth operation, the comp ressor tries to achieve the purposes which is economic、environmentai、 efficie ncy.Keywords:piston comp ressor; structure; desig n;strengthcheck; model selection 目錄1.21.3第2章2.12.2第3章3.13.2第4章4.14.24

11、.34.4概述 壓縮機(jī)的用途 壓縮機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 壓縮機(jī)曲軸組件簡(jiǎn)介 4L-20/8型空氣壓縮機(jī)已知數(shù)據(jù)熱力計(jì)算動(dòng)力計(jì)算 已知數(shù)據(jù) 動(dòng)力計(jì)算曲軸強(qiáng)度計(jì)算曲軸受力分析 靜強(qiáng)度計(jì)算 疲勞強(qiáng)度計(jì)算曲軸剛度計(jì)算20202127272930總結(jié) 參考文獻(xiàn) 致謝 附錄1 附錄231，錯(cuò)誤!未定義書簽。 錯(cuò)誤!未定義書簽。，錯(cuò)誤!未定義書簽。3545 第1章概述隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，壓縮機(jī)的應(yīng)用也越來越廣。壓縮機(jī)在采礦、冶金、石 油化工生產(chǎn)、機(jī)械及建筑等部門得到廣泛應(yīng)用，由于石油化工工業(yè)的蓬勃發(fā)展， 各種烴類氣體的壓縮機(jī)也日趨增多，壓縮機(jī)在石油化工業(yè)中的地位就顯得尤為重 要。將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量，

12、用來給氣體增壓與輸送氣體的機(jī)械稱為壓縮機(jī)。 各種型號(hào)的壓縮機(jī)，按工作原理可分為兩大類：速度式和容積式。速度式壓縮機(jī) 靠氣體在高速旋轉(zhuǎn)葉輪作用下，得到巨大的能量，隨后在擴(kuò)壓器中急速降速，使 氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成勢(shì)能（壓力能）。容積式壓縮機(jī)靠在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的活塞，使容積縮小，從而提高氣體壓力 壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)類型的不同，可分類為：壓縮機(jī)容積式軸流式速度式離心式混流式滑片式回轉(zhuǎn)式螺桿式 轉(zhuǎn)子式 模式 活塞式往復(fù)式適用壓力范圍廣。這種機(jī)器依靠工作容積變化的原理工作，因而不論其 都能達(dá)到很高的工作壓力；熱力效率高；對(duì)介質(zhì)及排氣量的適應(yīng)性強(qiáng)，特別是可用于小排氣量情況。圖1.1壓縮機(jī)分類活塞式壓縮機(jī)與

13、其它類型的壓縮機(jī)相比有許多優(yōu)點(diǎn):（1）流量大小，（2）（3）1.1壓縮機(jī)的用途4L20/8型空氣壓縮機(jī)（其外觀圖見下頁），使用壓力0.11.6Mpa （絕壓）排氣量20m3 /min，可用于氣動(dòng)設(shè)備及工藝流程，適用于易燃易爆的場(chǎng)合。圖1.2 4L壓縮機(jī)外觀圖IDIESIKM9S詠爾洛7-B龍F(tuán)野皆-* Nr ” U蔬dJlul&i逹龍 18 *I阪X X:鏈瑟乞-jjri nnBQQQO uQBbQq Uokp ngBODa W MST* hjT tSSKTWT 0圖1.3 4L-20/8型活塞壓縮機(jī)總裝配圖該種壓縮機(jī)可以大幅度提高生產(chǎn)率，工藝流程用壓縮機(jī)是為了滿足分離、合 成、反應(yīng)、輸送等過

14、程的需要，因而應(yīng)用于各有關(guān)工業(yè)中。因?yàn)榛钊綁嚎s機(jī)已 得到如此廣泛的應(yīng)用的需要，故保證其可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)極為重要。氣液分離系統(tǒng)是為 了減少或消除壓縮氣體中的油、水及其它冷凝液 6 本機(jī)為角度式L型壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)較緊湊，氣缸配管及檢修空間也比較寬闊，基礎(chǔ)力好，切向力也較均勻，機(jī)器轉(zhuǎn)速較高，整機(jī)緊湊，便于管理。本機(jī)分成兩列，其中豎直列為第一列，水平列為第二列，兩列夾角為90度,共用一個(gè)曲拐，曲拐錯(cuò)角為0度。1.2壓縮機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1.2.1工作原理本機(jī)為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，依靠氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞壓縮氣體容積而提高 其壓力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)（電機(jī)）開啟后，通過彈性聯(lián)軸器帶動(dòng)壓縮機(jī)的曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 不斷旋

15、轉(zhuǎn)的曲軸使連桿不停的擺動(dòng)，從而牽動(dòng)十字頭、活塞桿、活塞分別在十字 頭滑道內(nèi)和氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 。壓縮機(jī)工作時(shí)，在活塞從內(nèi)止點(diǎn)到外止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，氣缸容積處于相對(duì) 真空狀態(tài)，缸外一級(jí)進(jìn)氣緩沖罐中的氣體即通過吸氣閥進(jìn)入一級(jí)氣缸內(nèi)，當(dāng)活塞 行至外止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)充滿了低壓氣體。當(dāng)活塞由外止點(diǎn)向內(nèi)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸氣 閥自動(dòng)關(guān)閉，氣缸內(nèi)的氣體被逐漸壓縮而使壓力不斷提高，當(dāng)氣體壓力大于排氣 閥外壓力和氣閥彈簧力時(shí)，排氣閥打開，排出壓縮氣體，活塞運(yùn)動(dòng)到內(nèi)止點(diǎn)時(shí)排 氣終了，準(zhǔn)備重新吸氣。至此，完成一個(gè)膨脹、吸氣、壓縮、排氣、再吸氣的工 作循環(huán)14。從一級(jí)氣缸排出的氣體，進(jìn)入中間冷卻器后，再經(jīng)儀表控制管路組件

16、二級(jí)氣 缸，進(jìn)行第二次壓縮至需要壓力，經(jīng)過二級(jí)排氣緩沖罐排出壓縮機(jī)。因此，周而 復(fù)始，活塞不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸入氣缸的氣體亦不斷地被吸入排出，從而不斷地 獲得脈動(dòng)壓縮氣體。122結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介（1）壓縮機(jī)構(gòu)1）氣缸組件：各級(jí)氣缸中都有三層壁并行成三層空腔，最里層的薄壁筒為氣缸套，緊貼在 內(nèi)壁上，內(nèi)壁與其外面一層形成空腔通冷卻水，稱為冷卻水套；冷卻水套包在整 個(gè)缸體、缸頭、填料涵腔和氣閥空腔周圍，以期全面冷卻氣缸里的各部件；外層 是氣體通道，它被分成兩部分：吸入通道和排出通道，分別與吸入和排出閥相通, 缸體靠近曲軸側(cè)，由于穿過活塞桿，為防止氣體泄漏，設(shè)有填料函腔，整體為鑄 鐵結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是氣缸靠

17、軸側(cè)的座蓋與缸體鑄成一體，簡(jiǎn)化了座蓋結(jié)構(gòu)，減 少了密封面，填料涵和氣缸中心線的同心度很容易保證，氣缸座蓋上有止口與壓 縮機(jī)中相配合，以保證氣缸和十字頭滑道的同心度，但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鑄造工 藝有一定難度。2）活塞組件：一級(jí)活塞為盤形中空組合活塞，整個(gè)活塞分成兩部分；二級(jí)活塞為盤形中空 整體活塞。均為鋁合金鑄造，表面用陽極氧化處理，可以防腐蝕，一級(jí)活塞有一 道支撐環(huán)，四道活塞環(huán)，裝配時(shí)應(yīng)將活塞環(huán)的開口相互錯(cuò)開，可以減少泄漏。各 級(jí)活塞環(huán)均為四氟乙烯，氣缸由注油器實(shí)現(xiàn)有油潤(rùn)滑?；钊麠U有良好的耐磨性，活塞桿與十字頭用螺栓連接，旋入或旋出螺紋即可 調(diào)節(jié)氣缸和活塞的間隙。3）吸氣閥和排氣閥部件：各級(jí)吸氣

18、閥均為環(huán)形閥，由閥座、閥蓋、閥片、彈簧等零件組成。閥片由不 銹鋼組成，其它零件都經(jīng)鍍鎘處理，因而氣閥的耐磨性良好。氣閥中均勻分布的彈簧將閥片壓緊在閥座上，工作時(shí)，閥片在兩邊壓差和彈簧力的作用下打開或關(guān) 閉，由于氣閥閥片自動(dòng)而頻繁的開啟，因而要求彈簧力均勻，安裝時(shí)應(yīng)對(duì)彈簧仔 細(xì)挑選，力求彈簧高度一致。另外，在閥座、閥蓋的密封面上，嚴(yán)禁劃傷或粘上 固體顆粒雜質(zhì)。填料部件：本機(jī)填料部件由節(jié)流套、密封環(huán)、閉鎖環(huán)等組成，節(jié)流套內(nèi)的節(jié)密封環(huán)槽用 于節(jié)流降壓，減輕密封環(huán)的負(fù)荷。閉鎖環(huán)、密封環(huán)靠外圈彈簧和氣體力緊箍在活 塞桿上起到密圭寸作用，若內(nèi)表面磨損，密圭寸元件將自行補(bǔ)充，因而不致密圭寸實(shí)效。中間接筒部件

19、：中間接筒、刮油環(huán)座、油封圈等組成中間接筒部件。中間接筒分別與氣缸和 機(jī)身相連，其上有兩個(gè)窗孔，供 裝卸刮油座及填料等用，并開有三個(gè)接管口，一 個(gè)接填料密封潤(rùn)滑管路，另兩路接排污管路。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)L型機(jī)身內(nèi)裝有曲軸，與聯(lián)軸器同步電機(jī)相連，曲軸軸徑兩端各裝有一個(gè)滾動(dòng) 軸承，曲軸上裝有兩塊平衡塊，以平衡回轉(zhuǎn)部分不平衡質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)部件的部分慣 性力，同一曲軸柄銷上裝有兩根連桿，同時(shí)帶動(dòng)水平列和豎直列的往復(fù)部件。連桿為球墨鑄鐵鑄造，與曲柄銷連接的大部分都裝有軸瓦，軸瓦與軸頸的間 隙可用墊片進(jìn)行調(diào)節(jié)，大小頭軸瓦之間沿連桿軸向鉆有油孔，連桿與活塞桿之間 的空隙，十字頭銷及十字頭體上鉆有油孔，使由連桿進(jìn)來的潤(rùn)滑油

20、能進(jìn)入十字頭。1.3壓縮機(jī)曲軸組件簡(jiǎn)介1.3.1概述曲軸組件，包括曲軸、平衡重及兩者之間的連接件等。曲軸如下圖所示由三部分組成：主軸頸、曲柄和曲柄銷。曲柄和曲柄銷構(gòu)成的彎曲部分稱之為曲拐12 01主軸頸2曲柄3 曲柄銷圖1.5曲軸組成示意圖132曲軸結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)曲軸有三種基本型式：曲柄軸、曲拐軸（簡(jiǎn)稱曲軸）和偏心輪軸。 曲軸是目前普遍采用的型式，其曲拐一般兩端支承，剛性較曲柄軸好。以及機(jī)身系列化時(shí)曲軸的支承方式有兩種：全支承是每個(gè)曲拐兩側(cè)均設(shè)有主軸承；非全支承方 式是每23個(gè)曲拐的兩側(cè)用兩個(gè)主軸承。前者對(duì)曲軸的剛性， 奇數(shù)列要求的滿足有利；后者對(duì)縮短壓縮機(jī)的長(zhǎng)度有利。軸端和平衡重的 同時(shí)曲軸應(yīng)有

21、足曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)是曲軸定位、軸頸、過渡圓角、油孔、 設(shè)計(jì)。其主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)使配用的軸承有承受負(fù)荷的能力，夠的強(qiáng)度和剛度，以承受交變彎曲與交變扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，保證軸頸偏轉(zhuǎn)角處的 應(yīng)力不超過許用值。曲軸一般用40#和45#優(yōu)質(zhì)碳素鋼。碳素鋼在合理的熱處理及表面處理后，已 可滿足壓縮機(jī)曲軸的要求，只有極少場(chǎng)合應(yīng)用 40Cr等合金。1.3.3曲軸強(qiáng)度曲軸強(qiáng)度計(jì)算主要包括靜強(qiáng)度計(jì)算和疲勞強(qiáng)度計(jì)算。靜強(qiáng)度計(jì)算的目的是求 出曲軸各危險(xiǎn)部位最大工作應(yīng)力。疲勞強(qiáng)度計(jì)算的目的是求出曲軸在反復(fù)承受交 變工作應(yīng)力下的最小強(qiáng)度儲(chǔ)備，通常以安全系數(shù)的形式表示。軸的受力分析； 軸靜強(qiáng)度校核； 軸疲勞強(qiáng)度校核; 軸剛

22、度校核。曲軸的強(qiáng)度計(jì)算一般有如下步驟：（1）（2）（3）（4）曲軸的強(qiáng)度計(jì)算是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中必不可少的重要步驟，具體的計(jì)算過程詳見 第五章。第2章4L-20/8型空氣壓縮機(jī)2.1已知數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)型式：4L-20/8型空氣壓縮機(jī)L型（即氣缸中心線分別與水平面垂直、平行，且成 L型排列）兩列雙作用（每只活塞兩側(cè)均形成相同級(jí)次工作容積的壓縮機(jī)） 數(shù)等于曲軸的曲拐數(shù)）水冷式壓縮機(jī)，公稱容積流量 工藝參數(shù)：I級(jí)名義吸氣壓力（絕） n級(jí)名義排氣壓力（絕） 排氣量（I級(jí)吸入狀態(tài)） 空氣相對(duì)濕度： 結(jié)構(gòu)參數(shù)：活塞行程：電機(jī)轉(zhuǎn)速：活塞桿直徑：氣缸直徑：相對(duì)余隙容積：電動(dòng)機(jī)：20m3 /min，壓力 8單重（重105

23、Pa13。2rPi0.14 MPaP2nVd0.81.0M Pa20m3/min吸氣溫度：T1 吸氣溫度：T1n2 120 240mm492r/min45mmI級(jí)：D 420 mmn級(jí)：Dn0.06n 0.010TR127-8 型 130KW電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)的連接：三角帶傳動(dòng)連桿長(zhǎng)度：L 500mm運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量（kg）見表2-1。26 C35 C250mm名稱I級(jí)n級(jí)活塞及十字頭組件76.945.5連桿44.744.7表2-1運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量kg0 #0 2.2熱力計(jì)算2.2.1初步確定壓力比及各級(jí)名義壓力確定各級(jí)壓力比壓力比的分配通常按最省工的原則進(jìn)行，即可按等壓比分配原則3兩級(jí)壓縮總壓力比竺 7

24、.140.14廣 2.67(2-1)各級(jí)名義進(jìn)排氣壓力如下:P2kP1kk(2-2)(2-3)p(k 1)P2k級(jí)次名義吸氣壓力P名義排氣壓力P2I0.140.374n0.3751.0表2-2各級(jí)名義進(jìn)、排氣壓力MPa2.2.2初步計(jì)算各級(jí)排氣溫度(2-4)按多變過程方程可得各級(jí)排氣溫度:級(jí)次名義吸氣溫度計(jì)算參數(shù)名義排氣溫度CKP2/P1kk 1P -P1KCI262992.671.41.324396123n353082.671.41.324408135k 1T2T1k表2-3各級(jí)名義排氣溫度 2.2.3計(jì)算各級(jí)排氣系數(shù)因壓縮級(jí)工作壓力不高，介質(zhì)為空氣，全部計(jì)算可按理想氣體處理。由排氣系數(shù)的計(jì)

25、算公式：(2-5)分別求各級(jí)的排氣系數(shù)。計(jì)算容積系數(shù)：(2-6)其中，多變膨脹指數(shù)的計(jì)算按化工機(jī)器表I級(jí)多變膨脹指數(shù)m :3 -2查得30.5(k1)0.5(1.4 1)1.2n級(jí)多變膨脹指數(shù)m則各級(jí)容積系數(shù)為:rnin0.62(k1)10.62(1.4 1)1.250.0951mnn11 0.098 3125 10.862吸氣管中圧力波動(dòng)不大，兩極圧差也不大，TTn0.96 0(2-7)數(shù)P的選擇：考慮到用環(huán)狀閥，氣閥彈簧力中等，可選取 P 0.97， P n 0.98 0溫度系數(shù)T的選取：考慮到壓縮比不大，氣缸有較好的水冷卻，氣缸尺寸級(jí)轉(zhuǎn)速中等，從化工 機(jī)器圖3-12查得T在0.935 0

26、.975范圍內(nèi)，可選取泄漏系數(shù)I的計(jì)算：用相對(duì)漏損法計(jì)算：考慮氣閥成批生產(chǎn)，質(zhì)量可靠，閥彈簧力中等，選取氣閥相對(duì)泄漏值：Vv Vvn 0.02活塞均為雙作用，有油潤(rùn)滑，缸徑中等，壓力不高，選活塞相對(duì)泄漏值:vr 0.006Vrn 0.0073）有油潤(rùn)滑，壓力不高，選取填料相對(duì)泄漏值：Vp0.0005Vp n 0.001由于填料為外泄漏，須在第I級(jí)內(nèi)補(bǔ)足，所以第I級(jí)相對(duì)泄漏中也包括第u 級(jí)填料的外泄漏量在內(nèi)，泄漏系數(shù)的計(jì)算列入下表：表2-4泄漏系數(shù)的計(jì)算漏損部位相對(duì)泄漏值I級(jí)n級(jí)氣閥Vv0.02Vvn0.02活塞環(huán)Vr0.006Vr n0.007填料Vp0.0005Vpn0.0010.001總相

27、對(duì)泄漏V0.02750.028泄漏系數(shù)11Vi0.9730.973（5）各級(jí)排氣系數(shù)計(jì)算結(jié)果列入下表:表2-5各級(jí)排氣系數(shù)計(jì)算結(jié)果級(jí)數(shù)VpTlV P T 1I0.8580.970.960.9730.777n0.8620.980.960.9730.7892.2.4計(jì)算各級(jí)凝析系數(shù)及抽加氣系數(shù) 計(jì)算各級(jí)凝析系數(shù)13（1）計(jì)算在級(jí)間冷卻器中有無水分凝析出來查化工機(jī)器表3-5得水在26C和35C時(shí)的飽和蒸氣壓: 查化工機(jī)器表3-5得水在26C和35C時(shí)的飽和蒸氣壓: #Pb3.170 kPa (26C)5 .621 kPa(35C)則可知:1 Pb 10.8 3.170 2.67 6.771kPa P

28、bn5.621k Pa所以在級(jí)間冷卻器中必然有水分凝析出來，這時(shí)計(jì)算各級(jí)凝析系數(shù)1。P11PbP1nnPm1nPbnR10.8 0.073751 0.123351 O.981(3)抽加氣系數(shù)因級(jí)間無抽氣，無加氣，故oon2.2.5初步計(jì)算各級(jí)氣缸行程容積20400VhoVdVh n1 1n 0.777n on P Tn Vd0.06435m3nPn T|n10.7890.98113233 313空 0.02138m34002.2.6確定活塞桿直徑但活塞桿直徑要根據(jù)為了計(jì)算雙作用氣缸缸徑，必須首先確定活塞桿直徑，最大氣體力來確定，而氣體力又須根據(jù)活塞面積來計(jì)算，它們是互相制約的。因 此須先暫選活

29、塞桿直徑，計(jì)算氣體力，然后校核活塞桿是否滿足要求。計(jì)算任一級(jí)活塞總的工作面積FkVhkS Z (一同一級(jí)氣缸數(shù))(2-8)匚VhnF nS Z0.064350.24 10.021380.24 1230.26813m2681.3m230.08908m890.8m暫選活塞桿直徑30噸左d=45mm。根據(jù)雙作用活塞面積和兩側(cè)壓差估算出該壓縮機(jī)的最大氣體力約為 右，由化工機(jī)器附錄四暫選活塞桿直徑 活塞桿面積d244.52215.90cm2（3）非貫穿活塞桿雙作用活塞面積的計(jì)算蓋側(cè)活塞工作面積Fgfd軸側(cè)活塞工作面積FzFkI級(jí):Fgfd2681.315.9021349cmFzfd2681.315.90

30、21333cmn級(jí):F gnFnfd890.815.90453cm2FznFnfd2 890.815.90438cm2（4）計(jì)算活塞上所受氣體力1）第一列（第I級(jí)）外止點(diǎn):P 外P1F ZP2Fg1 105 1333 10 431051349 10 427140N內(nèi)止點(diǎn):P 內(nèi)P 2F ZP1F g3 105 1333 10105 1349 10 426500N2）第二列（第n級(jí)）外止點(diǎn):Pn 外Pn FznPznF gn外止點(diǎn):3 10543827630NPn內(nèi)P2nFz n pn9 105 43810 4Fgn10 49 105453 10 43 105 453 10 425830Nd=4

31、5mm。由以上計(jì)算可知，第二列的氣體力最大，為-27630N，約合3噸。由附表2可 知，若選活塞直徑d=40mm是可以的，但考慮留有余地，取227計(jì)算各級(jí)氣缸直徑根據(jù)Dk 化 d22D烈d2i 2 0.064350.045V3.14 0.24 12Dn,2Vhnd2I 2 0.021380.045V SZ 23.14 0.24 12(2)確定各級(jí)氣缸直徑(1)計(jì)算非貫穿活塞桿雙作用氣缸直徑0.415m0.241m(2-9)根據(jù)化工機(jī)器表3-4,D 420m將計(jì)算缸徑圓整為公稱直徑Dn 250m3.2.2.8計(jì)算氣缸直徑圓整后的實(shí)際行程容積，各級(jí)名義壓力及壓力比(1)計(jì)算各級(jí)實(shí)際行程容積非貫穿活

32、塞桿直徑雙作用氣缸行程容積：2Vhk 72Dkd2 S Z(2-10)2Vh - 2D4d2 S Z2230.422 0.04520.24 1 0.066m3Vhn嚴(yán)d2 S Z2230.250.0450.24 10.023m(2)各級(jí)名義壓力及壓力比因各級(jí)實(shí)際行程容積Vhk與計(jì)算行程容積Vhk不同，各級(jí)名義壓力及壓力比必 然變化。各級(jí)進(jìn)、排氣壓力修正系數(shù)k及k1分別為：1)各級(jí)進(jìn)氣壓力修正系數(shù):VhnVh2)各級(jí)排氣壓力修正系數(shù):Vhk VVhVhVnVhnVhkVhkVh0.0660.02138“0.95 0.064350.023(2-11)VhVh k 1VhVh k 1(2-12)Vh

33、Vh 10.0660.02138 門“0.950.064350.023Vh 1VhVhp2n11 Rn3)修正后各級(jí)名義壓力及壓力比P1kkP1kP2kk 1 P2k(2-13)P2kPik(2-14)計(jì)算結(jié)果列入下表:表2-6氣缸直徑圓整后的實(shí)際行程容積，各級(jí)名義壓力及壓力比級(jí)次In計(jì)算行程容積Vhkm30.064350.02138實(shí)際行程容積Vhkm30.0660.023修正系數(shù)VhVhkkVhVhk10.95VhVh(k 1)k 1VhVh(k 1)0.951名義吸氣壓力(MPa)Pk0.10.3P1kk P1k0.10.29名義排氣壓力(MP a)F2k0.30.9P2kk 1 P2k

34、0.290.9修正后名義壓力比P2kpk2.93.10229按修正后的名義壓力考慮壓力損失后計(jì)算缸內(nèi)實(shí)際壓力缸內(nèi)實(shí)際壓力:PsPdP2 1 d由化工機(jī)器圖3-16,查得d，計(jì)算各級(jí)氣體內(nèi)實(shí)際壓力，結(jié)果見表3-7。級(jí)次修正后名義壓力(MP a)相對(duì)壓力損失1S1d缸內(nèi)實(shí)際壓力(MP a)實(shí)際壓力比PP2SdPsPd巳I0.10.290.050.0810.951.0810.0950.3143.31n0.290.90.0340.0610.9661.0610.280.9553.41表考慮壓力損失后的缸內(nèi)實(shí)際壓力及壓力比2-72.2.10根據(jù)實(shí)際壓力比，計(jì)算各級(jí)實(shí)際排氣溫度k 1（2-15）T2 T1-

35、按k=1.4和m=1.3兩種情況計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表 &從中可以看出，按k=1.4計(jì)算出的排氣溫度超過了 180C的允許范圍，但實(shí)際 測(cè)出的排氣溫度接近多變壓縮 m=1.3的結(jié)果，認(rèn)為在允許的范圍內(nèi)。表2-8根據(jù)實(shí)際壓力比求得各級(jí)實(shí)際排氣溫度級(jí)次吸氣溫度實(shí)際壓力比k=1.4m=1.3（C）（K）k 1T2（C ）T2（K）m 1mT2（K）T2（C ）I403133.311.4084401671.318413140n503233.411.4204581851.3274291562.2.11缸內(nèi)最大實(shí)際氣體力并核算活塞桿直徑氣缸直徑得圓整，活塞桿直徑的選取及各級(jí)吸氣排氣壓力的修正都直接影響 到氣體

36、力，需要新計(jì)算如下:(1) 一列1)蓋側(cè):FgD220.421384.7 1044軸側(cè):FzFgfd 0.13847 15.90 10 41368.8 10 4m22)壓力:Ps0.95 105 Pa3)氣體力外止點(diǎn)Pd3.14 105 PaPs FzPd Fg0.95 1051368.8 10 43.14 1051384.7 10 4(第I級(jí)) 活塞面積30476N內(nèi)止點(diǎn)P內(nèi)PdFzPsFg543.14 101368.8 100.95 10541384.7 1029826N(2)二列1)(第n級(jí)) 活塞面積:蓋側(cè):F gn490.6 104m2軸側(cè):FznFg nd 0.0490615.90

37、 10 4474.7 10 4m22)壓力：Psn2.8105 Pa3)外止點(diǎn)Pdn9.55105 Pa氣體力:Pn外PSn F ZnPd n F g n2.8 10533561N454474.7 109.55 10490.6 10內(nèi)止點(diǎn)P內(nèi)Pdn FznPsnF gn10560 內(nèi)止點(diǎn)P內(nèi)Pdn FznPsnF gn10560 54549.55 10474.7 102.8 10490.6 1031597N有以上計(jì)算表明，最大氣體力在第n列外止點(diǎn)(-33561),但沒有超過活塞桿 的允許值，可用。2.2.12復(fù)算排氣量氣缸直徑圓整后，壓力比發(fā)生變化,1m 1引起容積系數(shù)相應(yīng)的變化。11 0.0

38、95 2.91210.864vH11 0.098 1.2512510.856如其它系數(shù)不變,則排氣系數(shù)為:-0.77708640.7820.858vnnvn經(jīng)上述修正后的排氣量為：o.789 牆 o.784Vd Vhn 0.066 0.784 400 20.69m3/min計(jì)算結(jié)果與題目要求相近，說明所選用的氣缸是合適的。2.2.13計(jì)算功率選用電機(jī)(1)計(jì)算各級(jí)指示功率kk 1NikPskk 1vk Vhk k kn60(2-16)NiPsVhn601.4 0.95 1.4 10.8640.0661.4 13.31 1.44001 Ni n50.54KWPsH vHk 11 #1 1 4-2

39、.8 0.856 0.023 3.41 1.4 1.4 1空1056052.9KW整機(jī)總指示功率：Ni Ni Ni n 50.5450.9101.44KW軸功率因本機(jī)為中型壓縮機(jī)，取機(jī)械效率Nim 0.93 則Nz101.44109.07KW0.93(4)所需電機(jī)功率因本機(jī)是三角皮帶傳動(dòng)，取傳動(dòng)效率NzNe1.05 1.151.05 1.15ee 0.97，則109.070.97118.06129.01KW實(shí)際本機(jī)選用TR127-8型電動(dòng)機(jī)，功率為300KW是足夠的，說明以上計(jì)算可用。2.2.14熱力計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)(1)名義、實(shí)際壓力及壓力比表2-9 各級(jí)名義、實(shí)際壓力及壓力比級(jí)次名義壓力(MP

40、a)實(shí)際壓力(MPa)PP2PsPdI0.10.292.90.0950.3143.31n0.290.93.100.280.9553.41各級(jí)實(shí)際排氣溫度T2413KT2n 429K(3)D氣缸直徑420 mmDn 250mm氣缸行程容積 Vh0.066m3VhH0.01m3(5)實(shí)際排氣量Vd20.69m3/min(6)最大氣體力PmaxPu外 33561N(7)電動(dòng)機(jī)功率Ne 130KW(8)活塞桿直徑d=45mm第3章動(dòng)力計(jì)算3.1已知數(shù)據(jù)動(dòng)力計(jì)算部分需要使用熱力計(jì)算部分所得的結(jié)果，現(xiàn)將動(dòng)力計(jì)算已知數(shù)據(jù) 匯總見表3-1。表3-1 動(dòng)力計(jì)算已知數(shù)據(jù)級(jí)次In活塞面積m2Fg0.138470.0

41、4906Fz0.136880.04747壓力(MPa)吸入Pi0.10.29Ps0.0950.28排出P20.290.9Pd0.3140.955溫度吸入ts (C)4050Ts (K)313323排出td (C)140156Td (K)413429相對(duì)余隙容積0.0950.098行程(mm)S240240余隙容積折合行程(cm)SoS2.282.35指示功率(KW)Ni50.5452.9軸功率(KW)Nz114.6機(jī)械效率m0.93轉(zhuǎn)速(r/min)n400連桿長(zhǎng)(mm)l5003.2動(dòng)力計(jì)算3.2.1運(yùn)動(dòng)計(jì)算(1)作 Xc ，s/2240/2r/l 120/500運(yùn)動(dòng)曲線圖12120mm0.

42、2441.92 n 40060300.12 41.95.028m/s2 20.12 41.9210.67m/s(2)位移:蓋側(cè):Xgr 1 coskJ軸側(cè):XzS Xg速度:r sin加速度:a r cos每隔10按上述計(jì)算Xg，Xz，c，a，將結(jié)果列入附錄1表1,其中 是第 I列及第n列本列的曲柄轉(zhuǎn)角，兩者結(jié)果一樣，故用一個(gè)表。由附錄1表1中值描點(diǎn)連線做出曲線圖如附錄 2圖1。作圖比例尺：mx 40mm /cm， mc 1m/s/cm2ma 40m/s /cm ，ma 20 /cm3.2.2氣體力計(jì)算用列表計(jì)算法作各級(jí)氣缸指示圖及氣體力展開圖。(1)各過程壓力：膨脹過程:PPdS0Xi(3-

43、1 )進(jìn)氣過程:PPs(3-2)壓縮過程:mPiPsSS0S0Xi(3-3)排氣過程:PiPd(3-4)本機(jī)屬于中型壓縮機(jī)，取位移值。因本機(jī)為雙作用活塞,(2)氣體力：m m 1.4 , Xi是活塞位移，用運(yùn)動(dòng)計(jì)算中各點(diǎn)的 蓋側(cè)氣體力與軸側(cè)氣體力應(yīng)分別列表計(jì)算12。蓋側(cè)：Pi RFg軸側(cè)：P PiFz對(duì)雙作用活塞蓋側(cè)與軸側(cè)氣體力應(yīng)分別計(jì)算，然后將同一轉(zhuǎn)角時(shí)兩側(cè)氣體力 合成。氣體力符號(hào)規(guī)定：軸側(cè)氣體力是活塞桿受拉，為正；蓋側(cè)氣體力使活塞桿受 壓，為負(fù)。將計(jì)算結(jié)果列入表中：I級(jí)蓋側(cè)氣體力列入附錄1表2,1級(jí)軸側(cè)氣體力列入附錄1表3,n級(jí)蓋側(cè) 氣體力列入附錄1表4,n級(jí)軸側(cè)氣體力列入附錄1表5,合成

44、氣體力列入附錄1 表6。作各級(jí)氣缸指示圖：用活塞行程為橫坐標(biāo)，以氣體力為縱坐標(biāo)，將表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上描點(diǎn)連線 即成，1級(jí)氣缸指示圖如附錄 2圖2，n級(jí)氣缸指示圖如附錄2圖3。作圖比例尺：mx 1cm / cm , mp 2kN /cm(5)氣體力展開圖：以曲柄轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)，以氣體力為縱坐標(biāo)，將指示圖展開。軸側(cè)氣體力為正, 繪在橫坐標(biāo)上，蓋側(cè)氣體力為負(fù)，繪在橫坐標(biāo)下，并將合成氣體力繪出，1級(jí)氣 缸氣體力展開圖如附錄2圖4，n級(jí)氣缸氣體力展開圖如附錄 2圖5。作圖比例尺：m 20 /cm， mp 4kN/cm3.2.3往復(fù)慣性力計(jì)算(1)往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的計(jì)算 36 連桿質(zhì)量 mi 21.9kg取小頭

45、折算質(zhì)量mi0.3ml0.3 21.96.57kgI級(jí)活塞組件及十字頭組件質(zhì)量mp49 14.44 63.44kgU級(jí)活塞組件及十字頭組件質(zhì)量mPI 25.5 14.4439.94kg于是得到各級(jí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量：mSmPm63.446.5720.01kgmsimP nmn39.946.5746.51kg活塞加速度值由運(yùn)動(dòng)計(jì)算已知。計(jì)算各級(jí)往復(fù)慣性力I ms a計(jì)算結(jié)果列入附錄1表7,關(guān)于慣性力的符號(hào)規(guī)定：以使活塞桿受拉力為正, 受壓力為負(fù)，這一規(guī)定恰好和慣性力與加速度方向相反的規(guī)定相一致。3.2.4摩擦力的計(jì)算(1)往復(fù)摩擦力為總摩擦力的70%10.7 Nik 丄 160im2SnRs(3-5)

46、I級(jí)往復(fù)摩擦力Rs10.7 50.54 160093 832N 2 0.24 400II級(jí)往復(fù)摩擦力Rsn10.7 52.9 160093 871N2 0.24 400關(guān)于往復(fù)摩擦力的符號(hào)規(guī)定：使活塞桿受拉為正，受壓為負(fù)。之間為向軸行程，摩擦力使活塞桿受拉，定為正。在之間為向蓋行程，摩擦力使活塞桿受壓，定為負(fù)。(2)旋轉(zhuǎn)摩擦力的計(jì)算旋轉(zhuǎn)摩擦力為總摩擦力的30%Ri10.3Ni 1 60mSn10.350.54 52.91600.93465N0.24 4003.2.5綜合活塞力計(jì)算及綜合活塞力圖的繪制 氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力合成就得到綜合活塞力PP P I Rs計(jì)算結(jié)果列入附錄1表&表9

47、?；钊是隨著曲柄轉(zhuǎn)角而變化的其正負(fù)號(hào)規(guī)定同前。列的綜合活塞力圖的繪制將每列的氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力相疊加，繪在同一比例尺的圖上，就得到列的綜合活塞力圖，橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為活塞力P如附錄2圖&附錄2圖7。作圖比例尺：m 20 /cm， mp 4kN/cm3.2.6切向力的計(jì)算及切向力圖的繪制(1)切向力的計(jì)算T P ) P sincossin a22+2 sin(3-6)計(jì)算結(jié)果列入附錄1表&表9?？偳邢蛄Φ挠?jì)算將in列切向力和旋轉(zhuǎn)摩擦力合成就得出總切向力，合成時(shí)要注意列的相位 差，n列按旋轉(zhuǎn)方向超前 270,即將n列270時(shí)的切向力與i列0時(shí)的切向 力疊加，n列280時(shí)的切

48、向力與i列10時(shí)的切向力疊加，以此類推，合成結(jié) 果列入附錄1表10。作切向力圖1 )橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，比例尺為m 20 /cm，換算為長(zhǎng)度 比例尺S 0.24 20,ml 0.0419m/cml 360 cm8。 縱坐標(biāo)為切向力，比例尺：mT 2kN / cm根據(jù)切向力的計(jì)算表作切向力圖，如附錄圖平均切向力的計(jì)算1)由列表計(jì)算的切向力求平均切向力 Tm36TTm -22.83kN2)由熱力計(jì)算所得的軸功率計(jì)算平均切向力Tm 30N22.8kNrn3)計(jì)算作圖誤差晉 1。0.12%4)5)誤差沒有超過將平均切向力5%在允許的范圍內(nèi)。Tm水平線畫在切向力圖上。3.2.71.作幅度面積向量圖用求機(jī)儀

49、(或其它方法)求的平均切向力與總切向力曲線所包圍的面積:2 2F10.721cm2F2 16.685cm22 2F38.354cmF40.6cmF54.761cm2F6 1.244 cm2F74.693cm2作幅度面積向量圖2.將平均切向力下方的面積定為-向上作向量，平均切向力上方的定為+向下 作向量，把所有這些向量依次首尾相接平行作出(最末一個(gè)向量的終點(diǎn)與第一個(gè) 向量的始點(diǎn)在同一個(gè)水平線上)，得到向量圖上最高點(diǎn)與最低點(diǎn)間得差值maxfmax 16.685cm2，如附錄 2 圖 8。 比例尺：1cm 2cm2。3.2.8飛輪矩的計(jì)算(1)壓縮機(jī)一轉(zhuǎn)中的能量最大變化量L :L mlmT fmax

50、 1164.6N(3-7)(2)旋轉(zhuǎn)不均勻度的選取本壓縮機(jī)與電機(jī)使用三角帶傳動(dòng)，由化工機(jī)器丄丄，取 丄。304030(3)飛輪矩的計(jì)算r”23600LMD 2 2n3600 1164.6 7c 2279.65kgm2 2 131.42 4002 一30(3-8)3.2.9分析本壓縮機(jī)動(dòng)力平衡性能如下圖為L(zhǎng)型壓縮機(jī)，一列水平配置，一列垂直配置, 是低壓氣缸，水平列為高壓氣缸。90，垂直列常 設(shè)兩列的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相等為ms。 垂直列的往復(fù)慣性力:Iimsrcos水平列的往復(fù)慣性力:IiIimgr2cos290ms r 2 cosmsr 2 cos 29090msr 2 sinmsr 2 sin 2

51、將兩慣性力合成得:IiJli2 Ii 2msrI2JI22 I2272msr2cos2，貝U:sin 丄 tg coscos2cos一階慣性合力的方向角為tg f11故知二階慣性合力的方向角為+ I 2 tg TI 2故45以上表明：一階往復(fù)慣性力的合力是個(gè)定值，方向始終沿曲柄方向外指，這 樣就可在曲柄的反方向加平衡質(zhì)量，產(chǎn)生的離心慣性力Iro，可使一階慣性力完全平衡。二階慣性力的合力方向總是在與垂直軸線成45角的射線方向上，其大小成周期性變化，故不能用平衡質(zhì)量加以平衡。旋轉(zhuǎn)慣性力可用平衡質(zhì)量離心慣性力I ro平衡。由于角度式壓縮機(jī)各列連桿置于同一曲柄銷上，列間距很小，所以各種慣性 力矩很小，

52、可忽略不計(jì)。由此可見，L型壓縮機(jī)的動(dòng)力平衡性很好，結(jié)構(gòu)緊湊，是我國(guó)廣泛使用的一種 中型壓縮機(jī)機(jī)型。第4章曲軸強(qiáng)度計(jì)算4.1曲軸受力分析4.1所示。其中：T為作用在Fy、Fz為軸前端載荷沿坐標(biāo)Nbz為A、B兩個(gè)主軸承處支反力沿坐標(biāo)方向的分量；5-1所示。為使計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)曲軸的受力情況先作如下簡(jiǎn)化假定：（1）對(duì)于多支承曲軸, 作為在主軸承中點(diǎn)處被切開的分段簡(jiǎn)支梁考慮； （2）連桿力集中作用在曲柄銷中 點(diǎn)處；（3）略去回轉(zhuǎn)慣性力；（4）略去曲軸自重。作如上假設(shè)后，規(guī)定軸頸與曲柄的坐標(biāo)系，如圖 曲柄銷上的切向力；Rx為作用在曲柄銷上的法向力； 方向上的分量；NAyNAzNByM為輸入扭矩；M0為相鄰一

53、跨傳來的阻力扭矩。內(nèi)力正負(fù)號(hào)規(guī)定如圖|.2+Mx圖4.1曲軸受力圖及正負(fù)號(hào)規(guī)定表5-1曲軸所受外力表4-1曲軸所受切向力序 號(hào)曲軸旋 轉(zhuǎn)位置 特點(diǎn)曲柄 轉(zhuǎn)角( 度)列M(N m)Naz(N)NAy(N)Nbz(N)NBy(N)Rx kNTkN1列綜合 活塞力 最大絕 對(duì)值290-7.1225.523062.43507.78-12572.83611.98-12936.22列切向 力最大 值4017.6937.494498.8-8715.86-18471.3-8974.14-19018.73列切向 力最小 值350-35.2617.672120.417372.6-8715.917887.4-896

54、3.994列法向 力最大 值23019.6122.732727.6-9661.8-11199.1-9948.15-11530.95列法向 力最小 值180-44.4821.422570.421915.310553.62567.7-10866.4表4-2 曲軸內(nèi)力序 號(hào)曲軸旋轉(zhuǎn)位置特 點(diǎn)曲柄轉(zhuǎn)角(度)曲軸截 面i i繞軸彎矩Miy(N m)繞軸彎矩Miz(N m)繞軸扭矩Mix(N m)軸力Qi(N)1列綜合活塞力最 大絕對(duì)值2903 3447.17-11948.91552.3靜強(qiáng)度計(jì)5 5315.72276.61131.6-3507.8算用2k r Xrr 凸-l-TU /古403 3-111

55、1.02-17569.52282.2列切向力最人值5 503344.31662.48715.9疲勞3k r Xrr 凸-l-TU /古403 32282.2列切向力最人值強(qiáng)度 計(jì)算45列切向力最小值石/ r卄右-L.1. /古3502303 35 5-869.61075.7列法向力最人值用6列法向力最小值1805 51972.4剛度列綜合活塞力最0 000計(jì)算7大絕對(duì)值2907 7727.9-1508.7用8 800被校核一跨的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-1所示。在這一跨中，一列中分別布置I級(jí)n級(jí) 氣缸。按照強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的需要，從動(dòng)力計(jì)算提供的各列活塞力表、切向力 表合法向力表，找出曲軸的幾個(gè)特殊旋

56、轉(zhuǎn)位置1、 2、 3、，再找出與1、2、3、相應(yīng)的法向力Rx、切向力T和輸入扭矩M。根據(jù)圖4-1和表4-1已知數(shù)據(jù)，按支反力計(jì)算公式計(jì)算各支反力。計(jì)算結(jié)果填入表5-10按照強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的需要，根據(jù)圖 4-1尺寸和表4-1數(shù)據(jù)，按曲軸各截 面彎矩、扭矩、軸力計(jì)算公式表計(jì)算曲軸在各特殊旋轉(zhuǎn)位置時(shí)有關(guān)截面上的彎矩、 扭矩、軸力。計(jì)算結(jié)果如表4-2所示。4.2靜強(qiáng)度計(jì)算由于工作負(fù)荷引起的曲軸破壞總是疲勞破壞，因此對(duì)曲軸要求進(jìn)行疲勞強(qiáng)度 校核。但為使計(jì)算簡(jiǎn)便，通常把曲軸所受載荷，看成是應(yīng)力幅度等于最大應(yīng)力的 對(duì)稱循環(huán)載荷，且略去應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，而代之選用 較大的安全系數(shù)，從

57、而使復(fù)雜的疲勞強(qiáng)度校核具有靜強(qiáng)度校核的簡(jiǎn)單形式3 0一般要校核軸頸和曲柄的如下截面：即軸與曲柄連接處和軸頸開油孔處。近 似地可取曲軸下述各旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)曲軸進(jìn)行靜強(qiáng)度校核：1）被校核一跨的輸入扭矩最大時(shí)；2）被校核一跨中，列的綜合活塞力絕對(duì)值最大時(shí)（在角度式壓縮機(jī)情 形中，是一拐上各列綜合活塞力矢量和的絕對(duì)值最大時(shí)）軸頸和曲柄各截面的靜強(qiáng)度校核按下式進(jìn)行：(4-1)(4-2)(4-3)1n , nJ 24 2式中1曲軸材料對(duì)稱彎曲疲勞極限；危險(xiǎn)點(diǎn)上的正應(yīng)力；危險(xiǎn)點(diǎn)上的切應(yīng)力；n 許用安全系數(shù)，推薦：n 3.5 5被校核危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算，對(duì)于軸頸：Jm 2 M 2WyMaWx對(duì)于曲柄的校核。截面為

58、矩形時(shí)，要校核:截面短軸端點(diǎn)；截面長(zhǎng)軸端點(diǎn)；矩形角點(diǎn)。故如圖所示，靜強(qiáng)度校核截面3-3和截面5-5,計(jì)算結(jié)果如表4-3所示。表4-3靜強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果序號(hào)曲軸 旋轉(zhuǎn) 位置 特點(diǎn)曲柄轉(zhuǎn)角(度)曲軸截面i i危險(xiǎn)點(diǎn)安全系數(shù)許用安全系數(shù)是否安全1列綜 合活 塞力 絕對(duì) 值最 大2903 36.54.5安全5 5短軸端點(diǎn)長(zhǎng)軸端點(diǎn)矩形角點(diǎn)3110.410.2555安全安全安全2列切 向力 最大值403 36.04.5安全5 5短軸端點(diǎn)長(zhǎng)軸端點(diǎn)矩形角點(diǎn)1259.69.6555安全安全安全4.3疲勞強(qiáng)度計(jì)算軸頸與曲柄間的過渡圓角處，由于有高度應(yīng)力集中現(xiàn)象存在，是曲柄最易發(fā) 生破壞的地方，有時(shí)要按考慮了應(yīng)力集中系

59、數(shù)和尺寸系數(shù)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法， 進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度校核方法如下：nin nPni2 2Vn n(4-4)ni =1.82.51150200M Pa式中 n1彎扭交變應(yīng)力綜合作用下，曲軸的工作安全系數(shù); n 彎曲交變應(yīng)力作用下，曲軸的工作安全系數(shù)； n 扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力作用下，曲軸的工作安全系數(shù)； n1 許用工作安全系數(shù)。推薦：45優(yōu)質(zhì)碳素鋼 1250 340MPa ，故疲勞強(qiáng)度計(jì)算截面和截面所在過渡圓角，過渡圓角半徑為8mm,計(jì)算結(jié)果如表5-4所示。表4-4疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果曲柄旋轉(zhuǎn)位置特點(diǎn)列切最大列切最小列法最大列法最小曲柄轉(zhuǎn)角（度）40350230180曲柄截面4.62MPaMPa

60、11.460.612.74.54.5安全系數(shù)3.382.54.4曲軸剛度計(jì)算首先把曲軸轉(zhuǎn)化為變截面直梁，要求轉(zhuǎn)化梁與曲軸有同樣的抗彎剛度。轉(zhuǎn)化 梁與曲軸有同樣的坐標(biāo)系。可近似地取曲軸的下述旋轉(zhuǎn)位置，對(duì)曲軸進(jìn)行剛度校核，即：被校核一跨列 的綜合活塞力絕對(duì)值最大時(shí)。（在角式壓縮機(jī)情形，是一拐上個(gè)列綜合活塞力矢量 和的絕對(duì)值最大時(shí)）。本軸只對(duì)軸頸偏轉(zhuǎn)角 進(jìn)行計(jì)算即可。式中z，y曲柄銷載荷單獨(dú)作用時(shí)軸頸偏轉(zhuǎn)角； z , y 軸前端載荷單獨(dú)作用時(shí)軸頸偏轉(zhuǎn)角。z J y ? z J根據(jù)圖根據(jù)圖 果如表5-5所示。y的求取，使用圖解法較為方便，其步驟如下：4-1,確定變截面轉(zhuǎn)化梁各段的長(zhǎng)度尺寸，如圖 5-2