【正文】 也借此機會感謝四年來幫助我的同學(xué)，這樣不摻雜質(zhì)純粹的師生情，同學(xué)情是 我生命中不可缺少的財富，是我一輩子都會牢記的深厚的情誼。是朱老師一絲不茍的工作態(tài)度，及對我們的嚴(yán)格要求，一遍遍不懈的指導(dǎo)我們，一遍遍細心的挑出我們的錯誤，一遍遍堅持的細說我們的問題。由于自身專業(yè)知識不足及時間緊湊的關(guān)系，設(shè)計中可能存在著很多不足之處，但是我會在今后的學(xué)習(xí)和工 作中不斷的努力和提高的。最后通過動力學(xué)計算得到活塞的受力情況，計算飛輪矩。再通過熱力學(xué)計算確定氣缸的直徑和電機的型號。 在本次設(shè)計中，從往復(fù)式活塞壓縮機的工作原理出發(fā)，結(jié)合 W 型壓縮機的特點，考慮到多個方面：綜合因素、設(shè)計最 優(yōu)化、結(jié)構(gòu)合理化。已成為國民經(jīng)濟中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備之一。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 32 頁 共 34 頁 結(jié) 束 語 往復(fù)式活塞壓縮機的技術(shù)已趨于成熟并 廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域，市場占有量相當(dāng)大。 設(shè)計中采用的是皮帶驅(qū)動壓縮機， δ≤1/30~1/40，取 δ=1/35。為了電動機的安全運行，必須把壓縮機的 ? 限制在某一范圍內(nèi)。有時在飛輪輪緣上鉆孔或在內(nèi)圈上安裝齒輪圈作為盤車來用。 直徑大的飛輪也有做成組合結(jié)構(gòu)的。飛輪的主要材料是 HT150 及 HT200 灰鑄鐵，當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速較高時，有的用 Z35 鑄鋼及鍛鋼制作。 圖中： f1=323mm2,； f2=358mm2； f3=35mm2； △ fmax=358mm2。） 第一列切向力 第二列切向力 第三列切向力 總切向力 0 0 10 20 30 40 50 60 0 70 80 90 100 110 120 0 130 140 150 160 170 180 0 190 200 210 220 230 240 0 250 0 260 270 280 290 300 0 310 0 320 330 340 350 360 0 由表 55 中的數(shù)據(jù)，以曲柄轉(zhuǎn)角 а為橫坐標(biāo)，總切向力 T 為縱坐標(biāo)，作總切向力圖，如圖 53 所示。 根據(jù)各列的運動關(guān)系，對各列的切向力進行疊加，將結(jié)果列表 55 中。 某列的曲柄錯角比基準(zhǔn)列超前，則超前列所超前的角度應(yīng)與基準(zhǔn)列的 0176。 習(xí)慣上壓縮機曲軸驅(qū)動側(cè)（或低壓側(cè)）的第 Ⅰ 列作為基準(zhǔn)列，其余的列則按該列曲柄相對基準(zhǔn)列曲柄的錯角，順曲軸轉(zhuǎn)向一一疊加。所作切向力圖能達到精度要求。 計算得到的平均切向力為 Tm′′=。 總平均切向力的公式： rmm RTT ??? （ 512） 用熱力學(xué)中計算所得出的軸功率計算平均切向力 Tm′′來校核 所作切向力圖的正確性 ，公式為： zm 30 NrnT ??? （ 512） 即切向力圖的準(zhǔn)確性進行如下驗證： 切向力圖中曲線和橫坐標(biāo)所包圍的總面積： A=，橫坐標(biāo)的長度為 l=360mm，圖中 mt=1kN/mm，求的平均 切向力 Tm=。 圖 52 列的切 向力曲線圖 5． 6 計算平均切向力并校核作圖誤差 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 28 頁 共 34 頁 切向力圖中 Tα曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積，表示壓縮機一轉(zhuǎn)中所消耗功的大小。） 慣性力 I 往復(fù)摩擦力 Rs 氣體力 軸側(cè)（ +） 蓋側(cè)（ ） 綜合活塞力 ?P ???cos )sin( ? 切向力 T 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 0 190 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 27 頁 共 34 頁 軸向轉(zhuǎn)角 α（ 176。） 活塞位移 x（ mm） 膨脹過程 p 進氣過程 p=ps 壓縮過程 p 排氣過程 p=pd 蓋側(cè)氣體力 （ kN） 0 0 8 10 20 30 40 1 50 1 60 1 70 1 80 1 90 1 100 1 110 1 120 1 130 1 140 1 150 1 160 1 170 1 180 1 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 26 頁 共 34 頁 300 曲柄轉(zhuǎn)角 α（ 176。 列的綜合活塞力和切向力計算結(jié)果見表 54。 5． 5 列的切向力計算 連桿力作用于曲柄銷上的力可分解為 ： 切向力 、 法向力， 并 且規(guī)定與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相反的切向力為 正值。 sRIPP ???? （ 59） 上式 的 各種力都是曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)， 因而 綜合活塞力，也隨曲柄轉(zhuǎn)角 ? 而變化。 當(dāng)壓縮機正常運轉(zhuǎn)時，其氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力同時存在， 且 都沿氣缸中心線方向，這些力的代數(shù)和稱為壓縮機列的綜合活塞力 P? 。 軸側(cè)氣缸氣 體力的計算：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：P1=p0F1=106=。時，活塞在外止點，所以膨脹過程應(yīng)從內(nèi)止點（ α=180176。 以上為蓋側(cè)氣體力的計算。求出相應(yīng)的 x，將 x 代入式（ 56）、（ 57）中，分別求出壓縮過程及膨脹過程的一系列壓力 p 值。 進氣過程 41： 吸氣過程壓力不變， 是等于 ps 的等壓線， p=ps。 蓋側(cè)氣缸的氣體膨脹過程從外止點 (? =0176。 排氣過程 23： 排氣過程壓力不變， 是等于 pd 的等壓線， p=pd。 蓋側(cè)氣缸的氣體壓縮過程從內(nèi)止點 (? =180176。此時的 α為相對余隙容積 ）。它的橫坐標(biāo)是以活塞位移x 表示的。氣體力的計算和氣體力曲線的做法有圖解法和解析法兩種，主要使用一種比較簡明的解析法。一般蓋側(cè)氣體力為負，軸側(cè)氣體力為正。 ? ?? FpP （ 54） 式中： p— 瞬時氣體壓力 ， 105Pa； F— 活塞作用面積， m2。 5． 3 氣體力計算 氣體力是氣體作用在活塞上的力，又稱活塞力。旋轉(zhuǎn)摩擦力方向規(guī)定：與壓縮機轉(zhuǎn)向相反的為正值，相同的為負值。旋轉(zhuǎn)摩擦力消耗的功率約占總摩擦功率的（ 30~40） %，計算公式為： snNR ??60)11)(~(mr??? （ 56） 旋轉(zhuǎn)摩擦力是旋轉(zhuǎn)運動產(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。 根據(jù)熱力學(xué)計算可知，壓縮機的機械效率 ηm=，指示功率 N=，壓縮機行程為 s=， n=1000r/min，代入式（ 55）中，解得 Rs=。~360176。 ~180176。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，一般往復(fù)摩擦力所消耗的功率占總 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 22 頁 共 34 頁 的機械摩擦功率 Nm的（ 60~70） %，即： snNsnNR260)11)(~(260)~( mms????? ? （ 55） 式中： Nm— 總摩擦功率 ， kW。 往復(fù)摩擦力 往復(fù)摩擦力可看做活塞環(huán)與氣缸壁等所有往復(fù)運動摩擦力的合力。） cosα+λcos2α I α（ 176。） cosα+λcos2α I α（ 176。 ）一轉(zhuǎn)的變化值，得： I=(cosα+)=(cosα+)（ N） 將計算結(jié)果列于表 52 中。 曲柄半徑 r=，曲柄旋轉(zhuǎn)角速度 ω=πn/30=， λ=1/，代入式（ 54）計算出曲柄轉(zhuǎn)角從（ 0176。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)運動質(zhì)量所產(chǎn)生的往復(fù)慣性力為： )2c o s( c o s2 ???? ?? rmI s （ 54） 式中： ω— 曲柄的選擇角速度 ， 其值為 πn/30， rad/s； α— 曲柄轉(zhuǎn)角， 176。 列的往復(fù)運動總質(zhì)量 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 21 頁 共 34 頁 列的往復(fù)運動總質(zhì)量公式： ms=mp+ml′ （ 53） 則列的往復(fù)運動總質(zhì)量為： ms=mp+ml′=+=。把連桿質(zhì)量分解成兩部分：一部分（小頭部分）隨活塞組件作往復(fù)運動；一部分（大頭部分）隨曲柄銷作回轉(zhuǎn)運動。 作往復(fù)運動的總質(zhì)量為： mp=+2++=。 根據(jù)設(shè)計選用的活塞無活塞桿和十字頭，所以活塞組件的質(zhì)量 mp 包括活塞的質(zhì)量、活塞環(huán)的質(zhì)量、刮油環(huán)的質(zhì)量和活塞銷的質(zhì)量。）時， Ⅰ 階往復(fù)慣性力的變化規(guī)律是一個圓，可以用平衡重完全平衡掉。對 W 型壓縮機，各列往復(fù)運動質(zhì)量相等（即 ms′=ms′′=ms），氣缸中心線夾角為 60176。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 20 頁 共 34 頁 5 動力學(xué)計算 動力學(xué)計算的主要任務(wù)是設(shè)計氣缸的排列方式，選擇電機轉(zhuǎn)向和計算飛輪矩。 工字形的截面寬度 Bm是不變的，其高度變化一般?。? 在 l′=(~)d1處： H′=