ZW3-7压缩机课程设计说明书

过程机器课程设计0目录1.热力学计算······································································12.动力计算········································································53.结构尺寸设计···································································184.参考文献········································································305.实践心得········································································31过程机器课程设计111．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=3m3/min额定进气压力Ps1=0.1MPa额定排气压力Ps2=0.8MPa压缩机转速取n=730r/min，活塞行程S=2r=110mm。活塞杆长度500mm，曲柄长度r=55mm。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，12√8=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：表1-1级数ⅠⅡ吸气压力ps0/MPa0.10.27排气压力pd0/MPa0.270.8压力比ε0=pd0/ps02.72.96②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：1=0.12=0.131m=1.22m=1.25得：1/m1v111 11（）λv2=0.820=1-0.1x(2.71/1.2-1)=0.871Ⅱ.选取压力系数：p10.97p20.99Ⅲ.选取温度系数：t10.95t20.95Ⅳ.选取泄露系数：l10.92l20.90Ⅴ.确定容积效率：Vvptl得：V10.738V20.694过程机器课程设计22③确定析水系数第一级无水析出，故1=1.0。而且各级进口温度下的饱和蒸汽压sap由文献查的1tt2=40℃Psa=7375Pa得：2s11sa11s22sa2pp/pp（）=(105-0.8x7375)x2.7/(2.7x105-7375)=0.97④确定各级行程容积s1vv1Vq/n=3/(730x0.738)=0.00557m3s2vs122s21V2V(qpT)/(npT)=（3×105×313×0.97）/（730×2.7×105×313×0.694）=0.00213m3⑤确定气缸直径，行程和实际行程容积已知转速n=730r/min。取行程s=110mm。得活塞平均速度：mV=sn/30=2.68m/s由于汽缸为单作用，得：1D=(4Vs/πs)1/2=0.253m根据气缸直径标准，圆整的1D=250mm，实际行程容积为s1V=0.00540m3。活塞有效面积为A’P1=0.049m2同理得：D2=0.156m根据气缸直径标准，圆整的=155mm，实际行程容积为s2V=0.00208m3。活塞有效面积为A’P2=0.0189m2考虑到圆整值与计算值之间有差值，这里采用维持压力比不变，调整相对余隙容积的方法，利用下式计算容积系数：vp’v’pAA计算得新的容积系数为：v1=0.898v2=0.840过程机器课程设计33在通过下式计算新的相对余隙v1/m11结果为：1  0.07920.1151.2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：s10.04d10.08s20.035d2 0.06因总的进排气压力损失0sd得：010.12020.095计算实际吸排气压力：s1 p105N/m2d1  p2.7×105N/m2’s1p(1-0.04)×105’d1p(1+0.08)×2.7×105=0.096MPa=0.2916MPas2p=2.7×105N/m2d2 p=8×105N/m2’s2p=(1-0.035)×2.7×105 ’d2p=(1+0.06)×8×105=0.2606MPa=0.848MPa计算实际压力比：‘1=3.082，=3.25具体如下表：表1-2各级进排气压力和实际压力比级次公称压力/Mpa压力损失实际压力/Mpa实际压力比spdpsdspdpⅠⅡ0.10.270.270.80.030.0350.080.060.0960.26060.29160.8483.083.25②活塞力的计算首先计算盖侧和轴侧活塞工作面积见下表：过程机器课程设计44表1-3级次盖侧/m22c AD/4Ⅰc1 A0.049Ⅱc2A0.019由于汽缸为单作用，轴侧不作为工作面，故Aw=0止点气体力计算见下表：表1-4列次内止点外止点I-I’’w1d1w1s1c1FpApA-4704N’’c1d1c1s1w1FpApA－14288NII-II’’w2d2w2s2c2FpApA－4951N’’c2d2c2s2w2FpApA－16112N③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=1.332 n=1.4取s1T=313K,s2T=313K排气温度由式n1ndsTT得：d1T=400Kd2T=426K1.2.2指示功率、轴功率的计算以及选配电动机各级指示功率为：jjn-1jnijsjvjsjsjjojjn1N1-1+-160n-1V得：i1 N7.2kWi2N7.7kW总的指示功率为：j=2iijj=1==NN14.9kW因为小型无油润滑压缩机m=0.85~0.90所以取机械效率m=0.85即轴功率为：zim NN/17.5KW≤18KW取机械功率余度10%，则电机功率取20kW过程机器课程设计552．动力计算2.1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=110mm转速：n=730r/min2.2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。2.2.1动力计算基本数据表2-1盖侧活塞力级数吸气排气Ⅰ-4704N-14288NⅡ-4951N-16112N2.2.2.2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的关系，转角每等份取15（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：λ=55500=0.11曲轴旋转角速度：ω=𝑛𝜋30=3.14×73030=76.4s-1曲柄销旋转半径:r=0.5s=55mm由热力计算数据可知最大活塞力为14.28kN,取P18kN由公式max21ppmr代入数据得mpmax=56kg往复质量pm在运动时产生的往复惯性力I为：过程机器课程设计662coscos2pImr（2-3）=17978(cos𝛼+λcos2α)现将查得coscos2与xr和I的值如表所示表2-2一级往复惯性力数值表ocoscos2Ixro01.110019955.60360151.061219078.90.041345300.921216561.50.159330450.707512719.00.343315600.44568010.30.575300750.16432953.30.83428590-0.1092-1963.31.100270105-0.3533-6351.41.352255120-0.5543-9964.91.575240135-0.7065-12701.91.757225150-0.8106-14573.21.891210165-0.8704-15648.91.973195180-0.8900-16000.42.000180列出二级往复惯性力数值表曲柄半径与连杆长度比：同上取λ=55500=0.11曲轴旋转角速度：ω=𝑛𝜋30=3.14×73030=76.4s-1曲柄销旋转半径：r=0.5s=55mm由热力计算数据可知最大活塞力为16.1kN,取P20kN由公式max21ppmr代入数据得mpmax=62kg过程机器课程设计77往复质量pm在运动时产生的往复惯性力I为：2coscos2pImr（2-3）=19930(cos𝛼+λcos2α)现将查得(cos𝛼+λcos2α)与xr和I的值如表所示表2-3二级往复惯性力数值表ocoscos2Ixro01.110022122.30360151.061221150.50.041345300.921218359.70.159330450.707514100.00.343315600.44568880.00.575300750.16433273.90.83428590-0.1092-2176.41.100270105-0.3533-7041.01.352255120-0.5543-11046.81.575240135-0.7065-14081.01.757225150-0.8106-16155.51.891210165-0.8704-17348.01.973195180-0.8900-17737.72.000180（4）计算往复摩擦力f查资料知：d1(1)600.652mifNsn（2-4）fs1=0.65×7200×(10.85−1)×602×110×730×10−3=308Nfs2=330N向轴行程，往复运动摩擦力为正；离轴行程，往复运动摩擦力为负。过程机器课程设计88（5）计算各级气体力列出一级气体力数值表表2-4一级气体力数值表曲柄转角RFA活塞位移（mm)盖侧气缸压力（Pa)盖侧气体力（KN)膨胀过程进气过程压缩过程排气过程pi=pd(S0/(xg+S0))mpi=pspi=ps(S+S0/(xg+S0))mpi=pdpi=-piAc00.00291600-14.29152.07216147-10.59308.12115891-5.684517.6161945-3.046029.7596000-4.707543.5696000-4.709057.9996000-4.7010572.0296000-4.7012084.7396000-4.7013595.3696000-4.70150103.3696000-4.70165108.3196000-4.70180110.0096000-4.70195108.3597899-4.80210103.43103960-5.0922595.48115245-5.6524084.87133941-6.5625572.18164252-8.0527058.17214397-10.5128543.73301338-14.7730029.91291600-14.2931517.74291600-14.293308.21291600-14.293452.13291600-14.293600.00291600-14.29过程机器课程设计