ZW压缩机课程设计说明书DOC

目录

1.热力学计算 (1)

2.动力计算 (5)

3.结构尺寸设计 (18)

4.参考文献 (30)

5.实践心得 (31)

9

1．热力学计算 已知条件有：

相对湿度φ=0.8 空气等熵指数k=1.4 第一级吸气温度Ts1=40℃ 第二级吸气温度Ts2=40℃ 额定排气量Qd=0.6m 3/min 额定进气压力Ps1=0.4MPa 额定排气压力Ps2=2 MPa

压缩机转速取n=1000r/min ，活塞行程S=2r=100mm 。活塞杆长度500mm ，曲柄长度r=50mm 。 1.1行程容积，气缸直径计算 ① 初步确定各级名义压力

根据工况的需要选择计数为两级，按照等压比的分配原则，12εε==错误！未找到引用源。 =2.828但为使第一级有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值，各级名义压力级压力表如下：

② 定各级容积系数

Ⅰ.确定各级容积系数。取绝热指数为K=1.4,取各级相对余隙容积和膨胀指数如下：

1α= 0.11 2α=0.13 1m =1.3 2m =1.35 得 ：

1/m1

v111

11λαε=--（） λv2

=0.874

=1-0.11x(21/1.3-1) =0.92

Ⅱ.选取压力系数： p1λ=0.97 p2λ=0.99 Ⅲ.选取温度系数： t1λ=0.95 t2λ=0.95 Ⅳ.选取泄露系数： l1λ=0.92 l2λ=0.90 Ⅴ.确定容积效率： V v p t l ηλλλλ=

得：

V1η=0.78 V2η=0.74

③ 确定析水系数ϕλ第一级无水析出，故1ϕλ=1.0。而且各级进口温度下的饱和蒸汽压sa p 由文献查的

1t =t 2=40℃ P sa =7375Pa

得：

()2s11sa11s22sa2p p /p p ϕλϕεϕ=--（）

=(4 105-0.8x7375)x2/(8x105-7375) =0.98

④ 确定各级行程容积

s1v v1V q /n η=

=0.6/(1000x0.78) =0.00077 m 3

s2v s122s21V2V (q p T )/(np T )ϕλη=

=（0.6×105×313×0.98）/（1000×8×105×313×0.74） =0.0004 m 3

⑤ 确定气缸直径，行程和实际行程容积 已知转速n=1000r/min 。取行程s=100mm 。得活塞平均速度：

m V =sn/30=3.3 m/s

由于汽缸为单作用，得：

1D =(4V s /πs)1/2=0.099m

根据气缸直径标准，圆整的1D =100mm ，实际行程容积为s1V =0.00077 m 3 。活塞有效面积为A ’P1=0.015 m 2 同理得：

D 2= 0.051 m

根据气缸直径标准，圆整的=55 mm ，实际行程容积为s2V =0.0004m 3 。活塞有效面积为

’ 2

1.2活塞力、指示功率、轴功率的计算以及选配电动机 1.

2.1活塞力

① 查表得各级进、排气相对压力损失取值：

s1δ=0.04 d1δ=0.08

s2δ=0.035 d2 δ=0.06

因总的进排气压力损失0s d δδδ=+得： 01δ=0.12 0 2δ=0.095 计算实际吸排气压力：

s1 p =105 N/m 2 d1 p =8×105 N/m 2 ’s1p =(1-0.04)×105 ’d1p =(1+0.08) ×8×105

=3.84MPa =8.64MPa

s2p =8×105 N/m 2 d2 p =20×105 N/m 2

’s2p =(1-0.035) ×8×105 ’d2p =(1+0.06) ×20×10

5 =7.72MPa =2.12MPa

计算实际压力比：

‘1ε= 2.01 2ε，= 2.45

具体如下表：

② 活塞力的计算

首先计算盖侧和轴侧活塞工作面积见下表：

由于汽缸为单作用，轴侧不作为工作面，故A w =0 止点气体力计算见下表：

③ 确定各级排气温度

因为排气压力不太高,所以空气可以看作理想气体，等熵指数为K=1.4，由于该压缩机采用水冷的方式，近似的认为各级压缩指数为

1

n =1.3 2 n =1.35 取s1T =313 K , s2T =313 K 排气温度由式n 1

n

d s T T ε

-=

得：

d1T = 367K d2T =395K

1.2.2指示功率、轴功率的计算以及选配电动机

各级指示功率为：

()()j j n -1

j n ij sj vj sj sj j oj j n 1N 1-1+-160n -1V δλεδ⎧⎫⎪⎪⎡⎤=⨯⨯⨯P ⨯⨯⨯⨯⎨⎬⎣⎦⎪⎪⎩⎭

得：

i1 N = 3.76kW i2N = 4.2kW

总的指示功率为： j=2

i ij j=1==N N ∑ 7.96kW

因为小型无油润滑压缩机m η=0.85~0.90 所以取机械效率m η=0.85 即轴功率为：

z i m

N N /η==9.4KW

取机械功率余度10%，则电机功率取11kW

动力计算

1已知条件和数据

根据第一部分热力计算的结果，得出所用数据如下所示： 活塞行程：s = 100 mm 转 速：n = 1000 r/min 压缩机各级汽缸气体力指示图

设计的压缩机为单缸作用两级压缩机，各级汽缸参数及力学情况已知，则相应一些部分可以简化，作汽缸的动力计算。现用作图法作汽缸示功图。 动力计算基本数据

作图法绘制综合活塞力图

（1） 将设计示功图展开在横坐标为2s 的综合活塞力图上，纵坐标与设计示功图中的力的比例尺相同。

（2） 按勃列克斯近似作图法在展开的设计示功图下方作两个半圆找出行程s 与曲柄销转角α的关系，转角每等份取15ο

（3） 列出一级往复惯性力数值表

由已知条件，曲柄半径与连杆长度比： 错误！未找到引用源。 曲轴旋转角速度： 错误！未找到引用源。=104.7s -1

曲柄销旋转半径: r=0.55s=50mm

由热力计算数据可知最大活塞力为6.8kN ,取P =10 kN 由公式()

max 21p p

m r ωλ=+ 代入数据

得m p max =32kg

往复质量p m 在运动时产生的往复惯性力I 为：