【導讀】占地面積等條件，本設計壓縮機選擇L型往復活塞式。所耗動力）和適宜的主要結構尺寸。動力計算的目的在于計算壓。初步設計壓縮機所需的基礎。氣缸是活塞式壓縮機中組成壓縮容積的主要部分。的零部件能達到要求。決實際問題的能力；④工作量的大?。虎萑〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；⑥寫作的規(guī)范程度；械能轉化為壓力能的工作機，簡稱為空壓機。往復活塞式壓縮機利用活塞在氣缸中往復運動使容積?？s小從而提高氣體壓力?；钊綁嚎s機與其它類型的壓縮機相比有許多優(yōu)點：壓力范圍最。廣，從低壓到高壓都適用；效率高；適應性強，特別是用于小排氣量的情況。經濟生產中，往復活塞式壓縮機的應用十分廣泛。本設計的內容包括壓縮機的總體、氣缸及基本部件的設計。同時，更側重對曲軸進行了。在本設計中選用了國內常用的三、六瓣平面填料密封，能很好地滿足密封要求。

　　

【正文】 等溫效率 各級等溫壓縮功率 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 15 頁 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 ? ?? 查手冊表 29，符合空氣壓縮機，等溫效率范圍。 氣缸主要尺寸的確定與校核 一二級氣缸內最高氣體壓力為 1 40kg /P cm? ， 2 80 /P kg cm? 氣缸材料為 ZG25A,彈性模數 622 2 *1 0 /E kg cm? ，泊松系數為 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?? 計算汽缸壁內表面的切向應力 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? 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 氣缸壁內表面徑向應力 rc? 22 m a x /rc P k g c m? ? ? ? ? 計算氣缸壁外表面應力 切向應力： 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） 徑向應力： 39。 0rc? ? 計算氣缸套內 表面應力 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? ? ? ? ? 計算氣缸外表面應力： 切向應力： 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） 徑向應力： 39。21 2 m in 19 .23 /r P kg cm? ? ? ? 計算當量應力和強度校核： 氣缸材料為 ZG25A，取其屈服強度 224 00 /s kg cm? ? 安全系數 3sn? ，則許用應力 ? ? 280 0 /kg cm? ? 干式鑄鐵氣缸套許用應力 ? ? 260 0 ~ 80 0 /kg cm? ? ，比值 ? 氣缸壁外表面當量應力： 39。 39。 * 39。 292 21 4 30 6 /dc tc tc k g c m? ? ?? ? ? ? ? （ 329） ? ?39。dc??? 故安全 氣缸壁內表面當量應力 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 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 動力計算 動力計算的目的在于計算壓縮機的作用力，確定壓縮機的所需額飛輪矩以及各種型式壓縮機慣性力、慣性力矩的平衡狀況。初步設計壓縮 機所需的基礎。 壓縮機中作用力的分析，是進行壓縮機零件強度和剛度計算的依據，也是判斷這些力對壓縮機裝置影響的基礎。 壓縮機中主要的作用力有氣體壓力。曲柄連桿機構運動時產生的慣性力和摩擦力。 曲柄連桿機構的運動關系和慣性力： 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 ? ??? ? ? ? ? 經運算： ? ? ? ?1 c o s 1 c o s4xr ?????? ? ? ????? （ 332） 式中： l 連桿長度 r 曲軸半徑 ? 曲軸半徑和連桿長度之比 假定曲軸旋轉角速度為定值 : 5 2 0 * 3 .1 4 5 4 .4 5 /3 0 3 0nw ra d s?? ? ? （ 333） 上式對時間 t 微分得活塞速度： s in s in 2 /2c r m s?? ? ????????? （ 334） 對上式對時間 t 微分得活塞加速度： ? ?22c os c os 2 /a r m s? ? ? ??? （ 335） 往復質量 pm 在運動時產生的往復慣性力 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） 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 一階： 39。2cospI m rw ?? （同期為曲軸一轉） （ 338） 二階： 2cos 2pI m rw ??? （同期為曲軸半轉） （ 339） 一般來說： 39。max max1II?? （ 340） 在壓縮機中， ? 通常在范圍內，即 39。maxI 為 maxI 的 ~6 倍 . 這說明準復慣性力中，一階起主要作用，準復慣性力 沿著氣缸中的作用線。 設計中規(guī)定：從曲軸中心向外的力，引起拉伸的為正，反之，故慣性力的符號與由活塞外止點算起的曲軸柄轉角 ? 余弦符號一致。 將曲柄連桿機構的未平衡質量 pm 分為兩部分： ? ?0. 3 ~ 0. 4p s dm m m?? （ 341） 式中： sm 活塞，活塞桿，十 字頭的質量 dm 連桿質量 pm 往復運動部件總質量，初步設計中 ? ?m ax 2 1p Pm rw ?? ? （ 342） 式中： P 為活塞力 不平衡的旋轉質量 rm 可由下式計算 ? ?0. 6 ~ 0. 7r u dm m m?? （ 343） 式中： lm 轉化到曲柄的中心不平衡旋轉質量，曲損中不平衡部分質量有兩部分 , 1lm 與2lm 計算式： 12l l lm m m r??? （ 344） 式中： z 不平衡旋轉質量 2l 的重心到軸中心的距離 不平衡的旋轉質量引起的旋轉慣性力 rI （即離心力），沿曲桿半徑方向作用，其計算： 2rrI mrw? （ 345） 往復慣性力可用分析法和作用記來求取，分析法根據 35? 在已知往復運動質量 pm 后，根據選取的 ? 值，利用設計手冊表 31? 即可算出列中曲柄轉過 010 時的往復慣性力。 作圖法求往復慣性力，按以下步驟：取活塞行程 2Sr? 為橫坐標，由活塞外止點 A 和內止點 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 點和 D 點之間連成一直線 CD ，再由 CD 和 AB 之交點 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 ? ： 壓縮機曲軸的旋轉角速度如果變化過大，對壓縮機的工作將產生下述不利影響： 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 1．在運動機件的連接處引起附加動載荷，并在垂直于曲軸的平面內產生振動、影響機件的強度和降低機械效率。 2．如果用電動機直接驅動，則要引起電動機中電流脈動和供電網中的電壓波動。 根據允許的旋轉角速度的波動范圍，計算所需要的飛輪矩是動 力計算的任務之一。 23 0 , 52 0s mm n?? 表 31 活塞力參數 級 數 活塞力 ()Pkg 相對余隙容積a 余隙容積折合長度es as? 絕曲指數k 蓋 側 軸 側 tan? tan? 吸氣 排氣 吸氣 排氣 一級 10750 10582 二級 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? 長度行程比例尺 : 25 /lm mm mm? 不考慮實際氣體的壓縮性，可按作圖法求取指示圖，如圖 21所示。用分析法作指示圖，先根據不同的曲軸轉角按式求得對應活塞的位移 x ，如果連桿比 ? 數值與表中 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 圖 31 氣缸工作 容積指示圖 ： 作往復慣性力圖：由熱力計算得知繞用活塞桿直徑 45d mm? ，按設計手冊表 2 10? 求得最大往復運動質量 81pm kg? ，取 ?? ，曲軸轉角速度