【正文】 ）慣性力I1往復(fù)摩擦力Rs氣體力綜合活塞力PΣ切向力T軸側(cè)（+）蓋側(cè)（）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 表55 二級列綜合活塞力及切向力計(jì)算表 力單位：kN曲柄轉(zhuǎn)角α（176。）活塞位移xi（mm）膨脹過程pi進(jìn)氣過程pi=ps壓縮過程pi排氣過程pi=pd蓋側(cè)氣體力（kN）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 表52 一級蓋側(cè)氣體力計(jì)算表 力單位：kN （512） 曲柄轉(zhuǎn)角α（176。作綜合活塞力圖時應(yīng)注意：進(jìn)行疊加的各種力的比例尺應(yīng)取得一致，橫坐標(biāo)長度都相等；力的正負(fù)值均按照使連桿受拉為正值、受壓為負(fù)值處理；各種力的疊加均為在相同轉(zhuǎn)角下的瞬時力的代數(shù)和。軸側(cè)氣體力計(jì)算：活塞的軸側(cè)與大氣相通，所以軸側(cè)氣體力為一常數(shù)，即kNkN5．3 綜合活塞力計(jì)算及列的切向力圖的繪制 綜合活塞力與切向力計(jì)算當(dāng)壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，其氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力都同時存在，都在沿氣缸中心線方向，這些力的代數(shù)和就稱為壓縮機(jī)列的綜合活塞力。計(jì)算時，以曲柄轉(zhuǎn)角為自變量，從開始，每隔10176。二級余隙行程為s0=s=65=。氣體力隨即求得。進(jìn)氣過程線4l是ps的等壓線。壓縮過程l2中的氣體壓力根據(jù)過程方程應(yīng)為 （59）式中: s —活塞行程，m； s0 —當(dāng)量行程，m；pi—壓縮過程中任意某位置時的氣體壓力，Pa； m —壓縮過程當(dāng)量多變指數(shù)。主要使用一種比較簡明的解析法。列的總氣體力為 （58）對于單作用壓縮機(jī)，氣體力一般是使往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)受壓縮，氣體力為負(fù)值。可由式（56）得kN kN 蓋側(cè)氣體力的計(jì)算氣缸工作容積內(nèi)氣體作用在活塞上的力稱為該工作容積的氣體力。旋轉(zhuǎn)摩擦力是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的被折算成作用與曲柄銷上阻止曲軸旋轉(zhuǎn)的摩擦力。由熱力學(xué)計(jì)算可知，壓縮機(jī)的機(jī)械效率，一級列指示功率kW，二級列kW，壓縮機(jī)行程m，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n=800r/min。）α（176。 往復(fù)摩擦力計(jì)算往復(fù)摩擦力可看作是活塞環(huán)與氣缸壁等所有往復(fù)運(yùn)動摩擦力的總和。 從牛頓第二定律知慣性力等于質(zhì)量與加速度的乘積，且慣性力的方向恒與加速度方向相反，所以由往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量所產(chǎn)生的往復(fù)慣性力應(yīng)為： （54）式中：—曲柄半徑，mm，其值為；—曲柄的選擇角速度，其值為；—曲柄半徑與連桿長度之比；—曲柄轉(zhuǎn)角，176。此外，運(yùn)動構(gòu)件與氣缸、滑道及軸承之間還有摩擦力。選取連桿往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量為連桿質(zhì)量的35%，連桿回轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量為連桿質(zhì)量的65%來進(jìn)行取值，則可以得出連桿往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量kg；連桿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量為kg。 連桿質(zhì)量計(jì)算 連桿在一平面內(nèi)作往復(fù)擺動。重點(diǎn)是分析和解決由于回轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動所產(chǎn)生的慣性力及慣性力矩的平衡問題以及探討為改善壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中耗功的不均衡性而可能采取的措施。動力學(xué)計(jì)算的目的有：（1）求出壓縮機(jī)的各種作用力及其合力在一個周期內(nèi)的變化規(guī)律，從而求得最大切向力和最大法向力，為零部件強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)；（2）分析阻力矩和驅(qū)動力矩間的差值變化幅度，設(shè)置必要的飛輪矩以減小主軸轉(zhuǎn)速的波動。桿體截面沿長度通常是直線變化的，并根據(jù)受力情況愈接近大頭的截面尺寸愈大。當(dāng)量直徑，對圓形截面的桿體，即為桿體中間截面的直徑。（6）連桿桿體結(jié)構(gòu)尺寸的確定桿體中間截面面積的尺寸 （423）式中：—桿體中間截面面積的當(dāng)量直徑，mm； —最大活塞力，N。（4）連桿寬度的確定從工藝上考慮連桿大小頭寬度取相等。（3）連桿小頭襯套尺寸的確定小頭軸瓦近年廣泛采用襯套結(jié)構(gòu)，襯套的厚度及寬度取 （421） （422）式中：—活塞銷直徑，mm。所以值必須取得適當(dāng)。連桿材料一般采用35號、40號、45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼或球墨鑄鐵，高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)可采用40Cr、30CrMo等優(yōu)質(zhì)合金鋼。圓形截面的桿體，機(jī)械加工最方便，但在同樣強(qiáng)度時，具有最大的運(yùn)動質(zhì)量，適用于低速、大型以及小批生產(chǎn)的壓縮機(jī)。（6）曲柄半徑 根據(jù)所給定的活塞行程65mm的一半來確定曲柄半徑，則曲柄半徑mm。在軸頸重合度較大時，例如＞，曲柄厚度可酌情減少10%～20%。（3）軸頸長度軸頸長度要與軸承寬度相適應(yīng)。則mm，為了提高曲柄銷強(qiáng)度且參考工廠圖紙，取mm。采用球墨鑄鐵鑄造可以直接鑄出所需要的結(jié)構(gòu)形狀，經(jīng)濟(jì)性好，且對應(yīng)力集中敏感性小，耐磨，加工要求也比碳鋼低。因此，曲柄軸采用懸臂式支撐。其特點(diǎn)是：曲拐銷的兩端均有曲柄。由于它承受很大的交變載荷和磨損，所以對其疲勞強(qiáng)度和耐磨性更求較高。因此參照壓縮機(jī)廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步選定兩級散熱片數(shù)都為8個，翅片間距為12mm。這樣冷卻較均勻，但是相對縱向氣缸剛性較差。常用的軟墊材料為橡皮和石棉板，也有采用金屬石棉墊片，它由銅與石棉制成。這時氣閥與氣缸連通通道引起的余隙較小，氣流暢通，還可以設(shè)置較大直徑的氣閥。組合閥比單個布置能更好地利用端蓋的面積，而且氣缸的余隙容積也比單個布置的小。氣閥在氣缸上的布置方式，對氣缸的結(jié)構(gòu)有很大影響，是設(shè)計(jì)氣缸所要考慮的主要問題之一。這時，需采用優(yōu)質(zhì)材料制成的氣缸套作氣缸工作表面。的斜角。為了保證活塞對氣缸工作表面的可靠密封，須將活塞環(huán)運(yùn)動時掃過的氣缸工作表面精密加工。大、中型壓縮機(jī)的鑄鐵氣缸多為多層壁，而本設(shè)計(jì)為微型壓縮機(jī)氣缸，所以選用單層壁鑄鐵氣缸，鑄鐵型號為HT200。氣缸因工作壓力不同而選用不同強(qiáng)度的材料，工作壓力低于6MPa的氣缸用鑄鐵制造。這時氣閥與氣缸連通通道引起的余隙容積較小，氣流暢通。但用普通的加工方法很難達(dá)到這樣的光潔度。定位凸肩導(dǎo)向面應(yīng)與氣缸工作表面同心，而且結(jié)合平面要與中心線垂直。（5）要有良好的制造工藝性和裝拆方便。工作表面具有良好的耐磨性。一級活塞銷：MPa 100 MPa，在允許范圍內(nèi)；二級活塞銷：MPa 100 MPa，在允許范圍內(nèi)。一級活塞連桿小頭的寬度l024mm；活塞銷中心孔徑選擇d08mm；連桿銅套與活塞銷座之間應(yīng)留出一定間隙，取間隙為8mm，=3mm。一級活塞：d10mm，取20mm，則 MPa，在允許范圍內(nèi)。因?yàn)榛钊τ凶兓?，取[k2] 200105Pa。綜合考慮選擇20Cr。二級活塞活塞銷中心線到底邊距離mm，取為32 mm。根據(jù)刮油環(huán)的設(shè)計(jì)知：=一級活塞高度：mm二級活塞高度：mm活塞總高度一般與活塞直徑D的關(guān)系為 （45）一級活塞高度范圍： mm二級活塞高度范圍： mm綜上所述：取一級活塞高度=72mm，取二級活塞高度=72mm。 活塞材質(zhì)的選取根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表420，選擇本設(shè)計(jì)一級氣缸的材質(zhì)為HT200，二級氣缸的材質(zhì)為HT200。（4）隔距環(huán)組合型活塞：高壓級中，活塞環(huán)徑向厚度與它的直徑的比值，比一般情況取得大些，以提高活塞環(huán)彈力和它對氣缸表面的比壓。（2）盤形活塞：用于低壓中壓氣缸中。當(dāng)壓縮機(jī)工作時，側(cè)向力將活塞壓向氣缸表面，這樣側(cè)向力主要由活塞群部承受。為把潤滑油引出，在環(huán)中間加工出圓弧形槽。mm，取=。 mm，取=3mm。mm，取=4mm。，取=2。該結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)氣體泄漏量很少，加工最復(fù)雜，一般用于壓力較大的場合。 （2）斜切口式。表41 灰鑄鐵活塞直徑與鑄鐵牌號關(guān)系活塞環(huán)直徑，mm灰鑄鐵牌號HT300或HT250HT200或HT250HT200本設(shè)計(jì)采用的活塞環(huán)材料為灰鑄鐵，牌號為HT活塞環(huán)的材料及結(jié)構(gòu)尺寸的選擇對其壽命起至關(guān)重要的作用。另外，它還起布油和導(dǎo)熱的作用。（4）制造工藝性好。活塞組件必須有良好的密封性，此外還要求（1）有足夠的強(qiáng)度和剛度。故kW所以選用Y系列Y132M4， kW，滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，主軸頸φ為38mm。另外如果主軸同時要驅(qū)動油泵或風(fēng)扇等，則要取下限。 計(jì)算軸功率，選擇電機(jī) 計(jì)算各級指示功率及總指示功率壓縮機(jī)在單位時間內(nèi)消耗于實(shí)際循環(huán)中的功稱為指示功率。因此，修正系數(shù)為 修正后各級名義壓力及壓力比 （315） （316）式中：、———— 圓整前的i級名義吸、排氣壓力，105Pa； 、 ————圓整后的i級名義吸、排氣壓力，105Pa。 修正各級名義壓力和溫度在各級氣缸直徑計(jì)算出后，要按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。則m3/min 壓縮機(jī)第二級的行程容積：m3/min 確定氣缸直徑計(jì)算出各級氣缸的行程容積后，可按一下各式計(jì)算氣缸直徑。本設(shè)計(jì)中間無抽、加氣，故。已得：MPa ，MPa。計(jì)算時，如不考慮水分的析出，將會使得實(shí)際壓力同計(jì)算結(jié)果不相同。（4）壓力高，級數(shù)多，取小些相反可取大些。對于一般有油潤滑壓縮機(jī)，；無油潤滑壓縮機(jī)?？紤]到本設(shè)計(jì)為油潤滑結(jié)構(gòu)，且為風(fēng)冷。（2）冷卻效果好時，取大值，水冷卻比風(fēng)冷卻的大。故在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，選?。?。由此，各級計(jì)算如下 確定壓力系數(shù)由于進(jìn)氣阻力和閥腔中的壓力脈動，使吸氣終了時氣缸內(nèi)的壓力低于名義進(jìn)氣壓力，從而產(chǎn)生的對氣缸利用率的影響。環(huán)狀閥比舌簧閥的相對余隙容積大。影響的主要因素為（1）在相同的活塞線速度和排氣量情況下，高轉(zhuǎn)速短行程的相對余隙容積，要比低轉(zhuǎn)速長行程的相對余隙容積大得多。各級膨脹過程指數(shù)m按下