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雙螺桿壓縮機的設(shè)計機械畢業(yè)設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計(參考版)

2025-01-23 08:08本頁面
  

【正文】 圖 9 軸向排氣孔口的位置和形狀 。為了降低噪聲,減少氣體流動損失,以及考慮到制造工藝上的方便,將端面排氣孔口嚙合線頂點處的尖點削平。陽轉(zhuǎn)子排氣角 ?1d 為: 9 5 7 ?????? ????? czd 相應(yīng)的陰轉(zhuǎn)子排氣角度, 可根據(jù)陰、陽轉(zhuǎn)子齒間容積同時排氣的原則由下式計算: ??? Zidd ??? ( 125) ( 2)排氣結(jié)束角 為了防止處于排氣壓力的氣體流回處于吸氣壓力的齒間容積,排氣孔口應(yīng)處于嚙合線范圍之內(nèi)。 本設(shè)計采用混合吸氣孔口,即在純軸向吸氣孔口的基礎(chǔ)上,進一步將機殼應(yīng)上該開徑向吸氣孔口的位置挖 10mm。陽轉(zhuǎn)子的軸向吸氣角?1s由下式確定: τ1z=3π/2 β= 6 6 8 )/11(22 111 ?????????? ??????? Zks ( 121) 5 6 5 )/11(2/2/ 11 ?????? Zz ???? ( 122) 陰轉(zhuǎn)子軸向吸氣角 ?2s為 1 5 8 ??? Zi ss ??? ( 123) 考慮到實 際氣體流動滯后的因素,可適當選取比式( 123)計算結(jié)果大的數(shù)值,共 46 頁 第 38 頁 故取 ?2s = 。吸氣孔口不應(yīng)處于嚙合線范圍內(nèi),為使齒間容積盡早開始吸氣過程,吸氣孔口應(yīng)盡量靠近兩轉(zhuǎn)子的中心連線,即陽轉(zhuǎn)子的吸氣開始角應(yīng)為 ?。在 ??= 0~??范圍內(nèi)不能布置吸氣孔口,會產(chǎn)生大小不同的吸入封閉容積。 ( 1) 吸氣開始角 目前廣泛使用的不對稱型線,當陰轉(zhuǎn)子齒轉(zhuǎn)過兩轉(zhuǎn)子的齒頂圓交點,并與陽轉(zhuǎn)子進入嚙合后,在接觸線的一側(cè),轉(zhuǎn)子的齒間容積將逐步減少。 ③ 氣體在吸氣孔口處及齒間容積內(nèi)的流動損失要小。為此,在設(shè)計吸氣孔口時應(yīng)該滿足一系列的要求: ① 吸氣孔口應(yīng)盡量減少吸氣封閉容積的影響。 按力學(xué)規(guī)則可得 dQT與 dQa的關(guān)系式: ?ctgdQdQ aT ? ( 113) 式中 ? — 半徑為 r 的圓柱面上的螺旋角 又因 rbctg ?? 2? 則有 rbdQdQaT ?2? ( 114) 式中 b— 螺桿的 導(dǎo)程 作用于 dl 上的轉(zhuǎn)矩 dTg: rbdQdTag ?2? ( 115) 積分上式得氣體對抓呢子的旋轉(zhuǎn)力矩 Tg ?2bQdTTagg ? ?? ( 116) 將( 107)式展開: )( 111 Y OZZX OZZg MMPiT ?? ?? ( 117) )( 222 Y OZZX OZZg MMPiT ?? ?? ( 118) 整理( 116)、( 117)、( 118) 式: 11112)( bMMPiQ Y O ZZX O ZZa ??? ?? ( 119) 222212 2)( bMMZZPiQ Y O ZZX O ZZa ??? ?? ( 120) 式中 Qa Qa2 陽、陰轉(zhuǎn)子型面軸向力,正號表示指向吸氣端;負號表示指向排氣端。 TX、 TY與圖所示 X 軸、 Y 軸方向相反取負值。 MZYOZ Y ZYOZ Pi 可以確定作用在陽轉(zhuǎn)子 X1方向上徑向載荷 TX1的大小、方向、作用點; MZXOZ X ZXOZ Pi 可以確定作用在陽轉(zhuǎn)子 Y1 方向上徑向載荷TY1的大小、方向、作用點。 Pi=; 基元容積在 XOZ、 YOZ平面上的投影輪廓線由接觸線、齒頂螺旋線、吸氣端面(或排氣端面)組成。 Pi=; ?1=176。 取基元容積與排氣孔連通時作為計算工況,此時轉(zhuǎn)子受力最大,響應(yīng)的氣體壓力分別為: ?1=176。這稱為動力學(xué)普遍方程或達朗伯 拉格郎日方程。前者給出解決力學(xué)系統(tǒng)平衡問題的普遍原理;而后者用平衡的觀點來處理動力學(xué)問題。 7 雙螺桿壓縮機的力學(xué)計算 用虛功原理對螺桿壓縮機進行動力分析,徑向力的計算歸 結(jié)為基元容積投影的幾何性質(zhì)的計算,將復(fù)雜的空間問題轉(zhuǎn)化為簡單的平面問題。 噴油螺桿空氣壓縮機的機體不設(shè)冷卻水套,轉(zhuǎn)子為內(nèi)部不需冷卻的整體結(jié)構(gòu),壓縮氣體所產(chǎn)生的徑向力和軸向力都由滾動軸承來承受。 一般電動機功率均滿足選配大于軸功率,電動機動余度為: ?d=,取?d=,電動機功率 )( KWPPdishd ?? ?? ( 102) 電功率 本設(shè)計采用封閉式三相交流異步鼠籠式電動機,其型號為 Y280S2,電動機軸直徑 D=65mm其轉(zhuǎn)速 n=3000r/min,其效率 ?d=,則電能總消耗為: ??dimiE PP ??? (KW) ( 103) 6 雙螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 共 46 頁 第 33 頁 由于空氣壓縮機的市場競爭非常激烈, 因此空氣壓縮機多被設(shè)計為系列化、標準化的產(chǎn)品,以便大批量、低成本地生產(chǎn)和銷售。據(jù)圖 2350, Pd=, 取絕熱效率 ?ad=。 共 46 頁 第 32 頁 )(??? 軸功率 mish PP ?? ( 100) η m為機械效率,一般 η m =,取 η m =。將已知數(shù)據(jù)代入式( 89),得 m i n )/(2 2 0 8 7 34 6 9 7 33 mq vi ?????? 螺桿壓縮機的實際容積流量是指折算到吸氣狀態(tài)的實際容積流量 ,計算式為 vivv qq /?? ( 90) 式中 η V為容積效率 , 已知 vq =,代入式( 69),得 % 1 ??? vivv qq? 軸功率及絕熱效率 W 氣體看作理想氣體,其狀態(tài)方程如下所示: RTMmpV ? 或 RTMVmp ? ( 91) (1)吸氣過程看作等壓過程 吸進的空氣質(zhì)量 m 為, p0=p1s= ? Pa, T0=T1s=298K,空氣分子量 M = ,氣體常數(shù) R=( )。若 令λ =L/D1,則有 311 DnCCq avi ??? ( 89) 查手冊得: aC =; 查手冊得: ?C =(陽轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)角為 300176。 內(nèi)壓力比 若壓縮氣體視為理想氣體,則內(nèi)壓力比可用下式近似計算: mvmtosti VVpp ?? ??????????? ( 88) 式中, pt = (表壓 )為內(nèi)壓縮終了的壓力; sp = (大氣壓 ),為吸氣終了壓力; Vt 為壓縮過程結(jié)束時的容積值; Vo 為吸氣過程結(jié)束時的容積值; V? 為壓縮機共 46 頁 第 30 頁 的內(nèi)容積比; m為多方壓縮過程指數(shù)。螺桿壓縮機齒槽內(nèi)的實際的熱力學(xué)過程十分復(fù)雜,在理論上還不能準確地掌握的。此外至少還必須近似地求出壓縮機的容積效率。 扭角系數(shù)及內(nèi)容積比 扭角系數(shù) ?C 為 max0VVC ?? ( 80) 查表 2312,得單邊不對稱擺線 銷齒圓弧型線的扭角系數(shù)為 C? =。011001321 ])([2 VSASbVVV kzkzzk ??????? ??? ( 79) 從上述分析看出,螺桿壓縮機的陰、陽轉(zhuǎn)子齒從開始嚙合到解脫嚙合期間,位于接觸線一側(cè)的齒間容積從最大值減少到零,完成壓縮和排氣過程。013 2 SbV kz ??。 ,螺旋角 β =,而 11 ????? ???? Zk ( 75) 共 46 頁 第 28 頁 齒間容積減少的數(shù)值可用 Arφ 1曲線下的面積求得,即 ???? ? dAbVV rrr ??? 1011 )(2)( ( 76) 由式( 75)可得到齒面間容積對的容積減少值與轉(zhuǎn)角 ?1的關(guān)系曲線,如圖所示。將兩圖疊加,得到圖 7( c),它表示一對齒間面積 Ar被侵占值轉(zhuǎn)角φ 1的關(guān)系。 圖 6 基元容積開始減少時的轉(zhuǎn)子位置 從壓縮過程開始點起,根據(jù)轉(zhuǎn)子型線方程或型線坐標點,應(yīng)用解析法、數(shù)值積分法或圖解積分法,可得到陽轉(zhuǎn)子的齒間面積被陰轉(zhuǎn)子齒侵占的齒間面積 A0r隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角φ 1 的變化曲線,如圖 7( a)所示。規(guī)定處于這一位置的陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角為零,共 46 頁 第 27 頁 即φ 1=0。用端面齒間面積的變化來描述容積的變化,可以使復(fù)雜的空間問題轉(zhuǎn)化為簡單的平面問題。其定義式為 : 2102021 /)( DAAZC ??? ( 70) 查表 2311,得單邊對稱擺線 銷齒圓弧型線的面積利用系數(shù) ?C =。 取陽轉(zhuǎn)子圓周速度 u1=10m/s,則 陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1=60u1/()=60? 10/(? )=陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n2=n1/I=()= r/min. 4 幾何特性 齒間面積和面積利用系數(shù) 陰、陽轉(zhuǎn)子的齒間面積是螺桿壓縮機的重要幾何性質(zhì)之一,在對轉(zhuǎn)子型線的各段組成齒曲線建立方程逐個確定其參數(shù)變化范圍后,可利用解析法求得轉(zhuǎn)子的齒間面積。 L/τ 1 陰轉(zhuǎn)子的導(dǎo)程 b2=360176。 ③ 嚙合線方程 把 EF 的方程( 61)代入坐標變換式( 3),得 ??? ???? 0222 tR ( 66) 上式表明節(jié)圓圓弧的嚙合線為一固定點,即節(jié)點 p。 6) EF 與 KL ① EF 方程 陰轉(zhuǎn)子上 EF 曲線為一圓心在 O2,半徑為 R2 t 的圓弧,其方程為 ??? ?? tRy tRxtt sincos2222 ( 61) 參數(shù) t 和變化范圍為 共 46 頁 第 24 頁 122 2 ??? ??? zt ( 62) ② KL 方程 將 EF 的方程( 61)代入坐標變換式( 5),得 ??? ????????11211121 s i n)s i n( c os)c os ( ?? ?? AtkRy AtkRxtt ( 63) 故有 )s in(121 tkRtx t ????? ? 11211 s i n)c os ( ??? AtkkRx t ????? )c os (1211 tkRy t ???? ?? 11211 c os)s i n( ??? AtkkRy t ?????? 將上述諸式代入包絡(luò)條件式( 14),可得包絡(luò)條件為 it/1?? ( 64) 把式( 64)代入式( 63),整理后得 ??? ?? )/sin( )/cos (1111 itRy itRxtt ( 65) 其參數(shù)變化范圍仍由式( 62)確定。 5) DE 與 JK ① DE 方程 陰轉(zhuǎn)子上的 DE 為一徑向直線,其方程為 ??? ??222222 sincos?? ??yx ( 56) 參數(shù)ρ 2的變化范圍為 tt ReR 222 )( ??? ? ( 57) 共 46 頁 第 23 頁 ② JK方程 將 DE 的方程( 56)代入坐標變換式( 5),得曲線簇方程為 ??? ?????? )s i n(s i n )c os (c os1221112211 ???? ???? kAy kAx ( 58) 故有 )c os (1221 ??? kx ????? )c os (s i n122111 ????? kkAx ?????? )sin(1221 ??? ky ???? )c os (c os122111 ????? kkAy ????? 將上述諸式代入包絡(luò)條件式( 14),得到曲線參數(shù)ρ 2與轉(zhuǎn)角參數(shù)Φ 1的關(guān)系為 iAk /)a rc c os( 221 ??? ?? ( 59) 其參數(shù)變化范圍由式( 57)確定,式( 58)表明 JK 的性質(zhì)是一擺線。 ② IJ 方程 將 D 點的方程( 45)代入坐標變換式( 5),即得 IJ 方程為 ??? ???????? )s i n()(s i n )c os ()(c os1221112211 ??? ??? keRAy keRAxtt ( 47) 參數(shù)變化范圍為 JI 111 ??? ?? ( 48) 陰轉(zhuǎn)子 IJ 曲線上任有點距陽轉(zhuǎn)子中心 O1的距離可用下式表示: 21212 yx ??? ( 49) 將式( 47)代入( 49)中,得 )c o s ()(2)( 1222222 ??? ieRAeRA tt ?????? 共 46 頁 第 22 頁 即 ieRA eRA tt /])(2 )(a rc c os[ 2222221 ? ????? ??? ( 50) ieRA eRA t ItI /])(2 )(a rc c os[ 2222221 ? ????? ??? ( 51) ieRA eRA t JtJ /])(2 )(a rc c os[ 2222221 ? ????? ??? ( 52) 其中 112121 c o s2 ?? ttI RRRRb ????
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