【導(dǎo)讀】占地面積等條件，本設(shè)計(jì)壓縮機(jī)選擇L型往復(fù)活塞式。所耗動(dòng)力）和適宜的主要結(jié)構(gòu)尺寸。動(dòng)力計(jì)算的目的在于計(jì)算壓。初步設(shè)計(jì)壓縮機(jī)所需的基礎(chǔ)。氣缸是活塞式壓縮機(jī)中組成壓縮容積的主要部分。的零部件能達(dá)到要求。決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；械能轉(zhuǎn)化為壓力能的工作機(jī)，簡(jiǎn)稱為空壓機(jī)。往復(fù)活塞式壓縮機(jī)利用活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)使容積。縮小從而提高氣體壓力?；钊綁嚎s機(jī)與其它類型的壓縮機(jī)相比有許多優(yōu)點(diǎn)：壓力范圍最。廣，從低壓到高壓都適用；效率高；適應(yīng)性強(qiáng)，特別是用于小排氣量的情況。經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括壓縮機(jī)的總體、氣缸及基本部件的設(shè)計(jì)。同時(shí)，更側(cè)重對(duì)曲軸進(jìn)行了。在本設(shè)計(jì)中選用了國(guó)內(nèi)常用的三、六瓣平面填料密封，能很好地滿足密封要求。

　　

【正文】 90kg 。 等溫效率 各級(jí)等溫壓縮功率 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 39。 39。 39。1 1 1 1 160i is s v hnN P V In??? ? （ 323） 5520 * 0 . 9 5 * 1 0 * 0 . 8 0 7 6 * 0 . 0 3 6 5 8 * l n 360? ? 5520 * 3 . 8 6 * 1 0 * 0 . 7 6 8 1 * 0 . 0 1 2 2 1 * l n 360? ? 總的等溫指示功率： 26. 72 34. 47 61. 19i isN k w? ??? 等溫指示效率： 6 1 .1 9 * 1 0 0 % 6 4 .1 %9 5 .4 2i isn ? ?? 查手冊(cè)表 29，符合空氣壓縮機(jī)，等溫效率范圍。 氣缸主要尺寸的確定與校核 一二級(jí)氣缸內(nèi)最高氣體壓力為 1 40kg /P cm? ， 2 80 /P kg cm? 氣缸材料為 ZG25A,彈性模數(shù) 622 2 *1 0 /E kg cm? ，泊松系數(shù)為 2 ? 氣缸套材料 HT3054， 621 1*1 0 /E kg cm? ， 1 ? 氣缸套壓入氣缸最大過(guò)盈值為 max 02 cm?? ， min 0?? 2 2 21 2 1 1 122 m a x 222222 23211 2 1 1 22 2 2 21 2 1 2 3 2m a x ( ) 2211( ) ( ) ( )E r r P rrP rrrrE r r u uE r r E r r? ??? ?? ??? ? ? ??????? （ 324） /kg cm? 2 22 m i n 2 * 2 7 * 9 1 9 . 2 3 /2 2 7 . 4 5P k g c m?? 計(jì)算汽缸壁內(nèi)表面的切向應(yīng)力 tc? 22 22322 m a x 2 2 2 232 1 5 . 5 1 0 . 53 1 . 4 8 * 1 5 . 5 1 0 . 5tc rrP rr? ? ????? （ 325） /kg cm? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 氣缸壁內(nèi)表面徑向應(yīng)力 rc? 22 m a x /rc P k g c m? ? ? ? ? 計(jì)算氣缸壁外表面應(yīng)力 切向應(yīng)力： 2 239。222 m a x 2 2 2 232 1 0 . 53 1 . 4 8 * 2 6 . 7 /1 5 . 5 1 0 . 5tc rP k g c mrr? ? ? ??? （ 326） 徑向應(yīng)力： 39。 0rc? ? 計(jì)算氣缸套內(nèi) 表面應(yīng)力 2 2 2 2 2 21 1 2 2 m i n 21 2 2 2 221( ) 2 2 7 * ( 9 1 0 . 5 ) 2 * 1 9 . 2 3 * 1 0 . 51 0 . 5 9t P r r P rrr? ?? ?????? /kg cm? （ 327） 徑向： 211 2 7 /r P kg cm? ? ? ? ? 計(jì)算氣缸外表面應(yīng)力： 切向應(yīng)力： 2 2 2 2239。 1 1 2 m i n 3 21 2 2 2 2212 ( ) 9 1 0 . 51 0 . 5 9t P r P r rrr? ?? ?????2*27** （ ） 2=（ 328） 徑向應(yīng)力： 39。21 2 m in 19 .23 /r P kg cm? ? ? ? 計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力和強(qiáng)度校核： 氣缸材料為 ZG25A，取其屈服強(qiáng)度 224 00 /s kg cm? ? 安全系數(shù) 3sn? ，則許用應(yīng)力 ? ? 280 0 /kg cm? ? 干式鑄鐵氣缸套許用應(yīng)力 ? ? 260 0 ~ 80 0 /kg cm? ? ，比值 ? 氣缸壁外表面當(dāng)量應(yīng)力： 39。 39。 * 39。 292 21 4 30 6 /dc tc tc k g c m? ? ?? ? ? ? ? （ 329） ? ?39。dc??? 故安全 氣缸壁內(nèi)表面當(dāng)量應(yīng)力 22dc tc cc tc rc? ? ? ? ?? ? ? （ 330） 22( 2 9 4 2 8 2 ) 1 0 9 .5 ( 2 9 4 2 8 2 ) * ( 1 0 9 .5 )? ? ? ? ? 2115 /kg cm? 故安全 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 動(dòng)力計(jì)算 動(dòng)力計(jì)算的目的在于計(jì)算壓縮機(jī)的作用力，確定壓縮機(jī)的所需額飛輪矩以及各種型式壓縮機(jī)慣性力、慣性力矩的平衡狀況。初步設(shè)計(jì)壓縮 機(jī)所需的基礎(chǔ)。 壓縮機(jī)中作用力的分析，是進(jìn)行壓縮機(jī)零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的依據(jù)，也是判斷這些力對(duì)壓縮機(jī)裝置影響的基礎(chǔ)。 壓縮機(jī)中主要的作用力有氣體壓力。曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和摩擦力。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和慣性力： 活塞位移： x AO CO?? 2( c os c os )x l r l r??? ? ? ? （ 331） 22 22( ) si n si nc os 1 1rl ? ??? ? ? ? ? 經(jīng)運(yùn)算： ? ? ? ?1 c o s 1 c o s4xr ?????? ? ? ????? （ 332） 式中： l 連桿長(zhǎng)度 r 曲軸半徑 ? 曲軸半徑和連桿長(zhǎng)度之比 假定曲軸旋轉(zhuǎn)角速度為定值 : 5 2 0 * 3 .1 4 5 4 .4 5 /3 0 3 0nw ra d s?? ? ? （ 333） 上式對(duì)時(shí)間 t 微分得活塞速度： s in s in 2 /2c r m s?? ? ????????? （ 334） 對(duì)上式對(duì)時(shí)間 t 微分得活塞加速度： ? ?22c os c os 2 /a r m s? ? ? ??? （ 335） 往復(fù)質(zhì)量 pm 在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力 I 為： pI ma? （ 336） 將式 33代入得： ? ?2 c o s c o s 2pI m rw ? ? ??? 慣性力之和為： 39。I I I?? （ 337） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 一階： 39。2cospI m rw ?? （同期為曲軸一轉(zhuǎn)） （ 338） 二階： 2cos 2pI m rw ??? （同期為曲軸半轉(zhuǎn)） （ 339） 一般來(lái)說(shuō)： 39。max max1II?? （ 340） 在壓縮機(jī)中， ? 通常在范圍內(nèi)，即 39。maxI 為 maxI 的 ~6 倍 . 這說(shuō)明準(zhǔn)復(fù)慣性力中，一階起主要作用，準(zhǔn)復(fù)慣性力 沿著氣缸中的作用線。 設(shè)計(jì)中規(guī)定：從曲軸中心向外的力，引起拉伸的為正，反之，故慣性力的符號(hào)與由活塞外止點(diǎn)算起的曲軸柄轉(zhuǎn)角 ? 余弦符號(hào)一致。 將曲柄連桿機(jī)構(gòu)的未平衡質(zhì)量 pm 分為兩部分： ? ?0. 3 ~ 0. 4p s dm m m?? （ 341） 式中： sm 活塞，活塞桿，十 字頭的質(zhì)量 dm 連桿質(zhì)量 pm 往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件總質(zhì)量，初步設(shè)計(jì)中 ? ?m ax 2 1p Pm rw ?? ? （ 342） 式中： P 為活塞力 不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量 rm 可由下式計(jì)算 ? ?0. 6 ~ 0. 7r u dm m m?? （ 343） 式中： lm 轉(zhuǎn)化到曲柄的中心不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，曲損中不平衡部分質(zhì)量有兩部分 , 1lm 與2lm 計(jì)算式： 12l l lm m m r??? （ 344） 式中： z 不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量 2l 的重心到軸中心的距離 不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量引起的旋轉(zhuǎn)慣性力 rI （即離心力），沿曲桿半徑方向作用，其計(jì)算： 2rrI mrw? （ 345） 往復(fù)慣性力可用分析法和作用記來(lái)求取，分析法根據(jù) 35? 在已知往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 pm 后，根據(jù)選取的 ? 值，利用設(shè)計(jì)手冊(cè)表 31? 即可算出列中曲柄轉(zhuǎn)過(guò) 010 時(shí)的往復(fù)慣性力。 作圖法求往復(fù)慣性力，按以下步驟：取活塞行程 2Sr? 為橫坐標(biāo)，由活塞外止點(diǎn) A 和內(nèi)止點(diǎn) B 分別作垂線 AC 和 BD 使： ? ?2m a x 1pA C I m rw ?? ? ? （ 346） ? ?2m in 1pB D I m rw ?? ? ? ? （ 347） 在 C 點(diǎn)和 D 點(diǎn)之間連成一直線 CD ，再由 CD 和 AB 之交點(diǎn) E 處向下作垂線，垂線上截取EF 使 23 pEF m rw ??? 按活塞桿直徑 65d mm? ，查表 2 10? 得 198pm ? ： 壓縮機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度如果變化過(guò)大，對(duì)壓縮機(jī)的工作將產(chǎn)生下述不利影響： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 1．在運(yùn)動(dòng)機(jī)件的連接處引起附加動(dòng)載荷，并在垂直于曲軸的平面內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)、影響機(jī)件的強(qiáng)度和降低機(jī)械效率。 2．如果用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，則要引起電動(dòng)機(jī)中電流脈動(dòng)和供電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)。 根據(jù)允許的旋轉(zhuǎn)角速度的波動(dòng)范圍，計(jì)算所需要的飛輪矩是動(dòng) 力計(jì)算的任務(wù)之一。 23 0 , 52 0s mm n?? 表 31 活塞力參數(shù) 級(jí) 數(shù) 活塞力 ()Pkg 相對(duì)余隙容積a 余隙容積折合長(zhǎng)度es as? 絕曲指數(shù)k 蓋 側(cè) 軸 側(cè) tan? tan? 吸氣 排氣 吸氣 排氣 一級(jí) 10750 10582 二級(jí) 9533 9022 ： (ta n 1) 1k tg??? ? ? 選取 tan ?? 算得： 014?? ， 020?? 指示圖中：力的比例尺： /pm kN mm? 長(zhǎng)度行程比例尺 : 25 /lm mm mm? 不考慮實(shí)際氣體的壓縮性，可按作圖法求取指示圖，如圖 21所示。用分析法作指示圖，先根據(jù)不同的曲軸轉(zhuǎn)角按式求得對(duì)應(yīng)活塞的位移 x ，如果連桿比 ? 數(shù)值與表中 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 圖 31 氣缸工作 容積指示圖 ： 作往復(fù)慣性力圖：由熱力計(jì)算得知繞用活塞桿直徑 45d mm? ，按設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2 10? 求得最大往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 81pm kg? ，取 ?? ，曲軸轉(zhuǎn)角速度