【正文】 壓縮機(jī)機(jī)械效率 .取往復(fù)摩擦力為總摩擦力的 70%，則 有 : 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 22 SnNSnNR mikmsk 22 ????????? ?????? ? Ⅰ 級(jí)往復(fù)摩擦力 SnNR mis 2 ????????? ??? ?ⅠⅠ = 60) 1( 3 ?? ????? = Ⅱ 級(jí)往復(fù)摩擦力 SnNR mis 2 ????????? ??? ?ⅡⅡ = 60) 1( 3 ?? ????? = 關(guān)于往復(fù)摩擦力的符號(hào)規(guī)定： （ 1） sR 方向始終與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相反，仍以使活塞桿受拉為正 ,受壓為負(fù)； （ 2）在整個(gè)向軸行程中（ ?? 180~0? ）往復(fù) 摩擦力使活塞桿受拉，始終為正值；而在整個(gè)向蓋行程中（ ?? 360~180? ）往復(fù)摩擦力使活塞桿受壓，始終為負(fù)值。 旋轉(zhuǎn)摩擦力的計(jì)算 旋轉(zhuǎn)摩擦力 Rr包括：曲柄銷與連桿大頭瓦、十字頭銷與連桿小頭瓦以及主軸與主軸承的摩擦力。一般旋轉(zhuǎn)摩擦力小號(hào)的功率約占摩擦功率的 40~30%，其計(jì)算式為： NSnNR imr ? ? ???????? ???1160)~( (319) 取旋轉(zhuǎn)摩擦力為總摩擦力的 30%，則 NSn NR imr ? ? ???????? ??? 1160)~( = 60) 1( 3 ?? ????? = Rr就是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的被折算成作用于曲柄銷上阻止曲軸旋轉(zhuǎn)的摩擦力。規(guī)定摩擦力的方向?yàn)椋悍才c壓縮機(jī)轉(zhuǎn)向相反的為正值，相同的為負(fù)值。 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 23 綜合活塞力計(jì)算及綜合活塞力圖的繪制 當(dāng)壓縮機(jī)正常工作時(shí)，其氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力都同時(shí)存在，都是沿著汽缸中心線方向，這些力的代數(shù)和就稱為壓縮機(jī)列的綜合活塞力 ?P 。 將氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力合成得到綜合活塞力 SRIPP ???? (320) 上式中各種力都是曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)， 所以綜合活塞力 ?P 是隨著曲柄轉(zhuǎn)角 ? 而變化的，其正負(fù)號(hào)規(guī)定同前。計(jì)算結(jié)果列入 附表 附表 7 中 。 列的綜合活塞力圖的繪制 做綜合活塞力圖時(shí)需要注意： ① 進(jìn)行疊加的各種力的比例尺應(yīng)取得一致，橫坐標(biāo)長(zhǎng)度（ ?? 360~0 ）都相等； ② 力的正負(fù)值均按照使連桿受拉為正，受壓為負(fù)值處理； ③ 各種力的疊加均為在相同轉(zhuǎn)角 ? 下的瞬時(shí)力的代數(shù)和。 將每列的氣體力、往復(fù)慣性力 和 往復(fù)摩擦力 相 疊 加，繪在同一比例尺的圖上，從而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 。其圖見(jiàn) 附圖 附圖 2。 顯然，當(dāng)壓縮機(jī)空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，氣體力為零，此時(shí)綜合活塞力就是往復(fù)慣性力和往復(fù)摩擦力之代數(shù)和；當(dāng)滿負(fù)荷而突然停車時(shí)，慣性力和摩擦力為零，此時(shí)綜合活塞力就是氣體力。最大氣體力也就是壓縮機(jī)名牌上標(biāo)志的活塞力值。對(duì)活塞桿、十字頭銷進(jìn)行強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，應(yīng)取氣體力、往復(fù)慣性力及綜合活塞力中的最大值作為計(jì)算載荷 。 切向力的計(jì)算及切向力圖的繪制 活塞兩面受到氣體力。綜合活塞力 ?P 通過(guò)活塞桿作用到十字頭銷，在十字頭銷分解為兩個(gè)分力：一個(gè)分力傳遞給連桿，沿連桿中心線方向，稱為連桿力 tP ；另一個(gè)分力通過(guò)十字頭滑板垂直作用到滑道上稱為側(cè)向力 N。連桿力 tP 作用到曲柄銷上，又分解為兩個(gè)分力，一個(gè)分力是垂直與曲柄方向的切向力 T，另一個(gè)分力是沿著曲柄方向的法向力 Z。 切向力的計(jì)算 設(shè)連桿力與切向力 之間的夾角 ? ，切向力為： 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 24 ? ?? ??? c oss inc os ??? ?PPT t (321) 將 ??? 22 sin1c o s ?? 代入上式得切向力的計(jì)算公式為： ???????? ??? ? ?? ??? 22 s in12 2s ins inPT (322) 切向力符號(hào)規(guī)定：切向力與曲軸轉(zhuǎn)向相反時(shí)，規(guī)定為正值，反之為負(fù)值。計(jì)算結(jié)果列入 附表 附表 7。 作切向力圖 （ 1）橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角 ? ，比例尺為 cmm /20??? ，換算為長(zhǎng)度比 例尺 ml = lS? (323) ml = lS? = cm?? ???=∕cm （ 2）縱坐標(biāo)為切向力，比例尺 mT=2kN/cm （ 3）根據(jù)切向力的計(jì)算表作切向 力 圖，如 附圖 附圖 2。 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 mT 36361??TTm (324) 36361??TTm= （ 2） 由熱力計(jì)算所得到的軸功率計(jì)算平均切向力為 rnNT Zm ?3039。 ? (325) = ??? ? KN (3)計(jì)算作圖誤差 %10039。 39。 ?????mmm T TT (326) %% %10039。 39。 ????????????mmm T TT 以上說(shuō)明，當(dāng) m= 時(shí)，誤差沒(méi)有超過(guò) %5? ，在允許范圍內(nèi)。 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 25 (4)將平均切向力 mT 水平線畫(huà)在切向圖上。 作 列中各相關(guān) 力圖 慣性力 I、軸側(cè)氣體力、蓋側(cè)氣體力、綜合活塞力和切向力 T 隨曲柄轉(zhuǎn)角 α的分布如附圖 附圖 2 所示。 作幅度面積向量圖 求曲線包圍面積 用 面積法 求得平均切向力與總切向力曲線所包圍的面積 F1=； F2=； F3=； F4=； F5= 作幅度面積向量圖 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 ??? 向下做向量，把所有這些向量依次首尾相接平行做出（最末一個(gè)向量的終點(diǎn)與第一個(gè)向量的始點(diǎn)在同一水平線），得到向量圖上最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值 ??maxf ，如圖 31。比例尺： 221 cmcm? 。 圖 31 幅度面積向量圖 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 26 飛輪矩的計(jì)算 壓縮機(jī)一轉(zhuǎn)中的能量最大變化量 maxfmmL Tl ?? (327) ??? m axfmmL Tl 2kN/cm=18550Nm 旋轉(zhuǎn)不均勻度的選取 本壓縮機(jī)與電機(jī)是轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸端傳動(dòng)，采用彈性聯(lián)軸器，由教材。，取 10011001 ?? ?? 飛輪矩的計(jì)算 ?? 222 3600n LMD ? (328) ?? ?? 222 36 00n LMD 22 100185503600 ? ?? =2700kgm2 分析本壓縮機(jī)動(dòng)力平衡性能 如下圖 4L7/15 型石油氣壓縮機(jī)，一列水平配置，一列垂直配置， ??90? ，垂直列常是低 壓氣缸，水平列為高壓氣缸。 圖 324L7/15 型 壓縮機(jī) 設(shè)兩列的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相等為 Sm 。 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 27 垂直列的往復(fù)慣性力： ?? cos21 rmI S?? ??? 2co s22 rmI S?? 水平列的往復(fù)慣性力： ?????? 902 ????? ? ? ???? s i n90c o s 221 rmrmI SS ????? ? ? ????? 2s i n902c os 221 rmrmI SS ?????? 將兩慣性力合成得： ? ? ? ? 221211 ?rmIII S?????? ? ? ? ? ??? 2c o s2 222222 rmIII S?????? 一階慣性合力的方向角為 ?? ，則： ???? tgIItg ??????? c oss in11 故知 ???? 二階慣性合力的方向角為 ?? ： 1c os 2c os22 ?????????? ? ?? IItg 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 0rI? ，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 0rI 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，可忽略不計(jì)。 由此可見(jiàn)， 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。 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 28 第 四章 Matlab 演算程序 1: ???? 111 i ikk ? 2: 311 012 mnqV vvs ?? ? 3: 32212212 00 mTTppnqVvssvs ?? ?? ? 4: 22 211 ??? dsVD s?m 5: )]2c o s1()c o s1[(120 ?? ?????x 15 10 5 5 10 1550100150200 6: 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 29 6 4 2 2 4 64000202120214000 7: 6 4 2 2 4 6100 000100 000200 000300 000 8: 取 30/ )11( nsPF mif si?? ?, 30/)11( ??rnPF mif ri?? ，求得： 1fsF = 2fsF = 1frF = 2frF = 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 30 9: F 1 s F1 s39。+ F1 sF1 s39。= m s r w2C o sF1 s= m s r w2C o s 21 2 3 4 5 630201010203040 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) [1] 李云，姜培正 ．過(guò)程流體機(jī)械 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [2] 高慎琴 .化工機(jī)器 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出 版社， 1992. [3]《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》編寫(xiě)組 .活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [4] 郁永章，陳洪俊 .容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [5] 朱圣東，鄧建 .無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [6] GB/T 132791991，一般用固定式往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī) [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1996. 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 32 附錄 附表 1 Ⅰ 級(jí) 汽 缸蓋側(cè)氣體力計(jì)算表 ?? 活塞位移 Xi∕m 膨脹過(guò)程 Pi 進(jìn)氣過(guò)程 Pi=Ps 壓縮過(guò)程 Pi 排氣過(guò)程 Pi=Pd 氣體力 Pi 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 0 長(zhǎng)春理工大學(xué)過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì) 33 附表 2Ⅰ 級(jí) 汽 缸軸側(cè)氣體力計(jì)算表 ?? 活塞位移 Xi∕m 膨脹過(guò)程 Pi 進(jìn)氣過(guò)程 Pi=Ps 壓縮過(guò)程 Pi 排氣過(guò)程 Pi=Pd 氣體力 Pi 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 1