天然气压缩机毕业设计说明书..pdf

本科毕业设计说明书 VW-1/18-3.5 型天然气压缩机设计 （热力与动力计算） VW-1/18-3.5 NATURA GAS COMPRESSOR DESIGN (CALCULATION OF HEAT AND POWER) 学院（部）：机械 工 程 学 院 专业班级：过程装备与控制工程 学生姓名 指导教师： 2011年 5 月 17 日 安徽理工大学毕业设计论文 I 毕业设计任务书 专业、班级姓名日期2009年 3月 10号 1设计题目：ZW-2.4/4-10 型天然气压缩机设计 2（专 题） ：热力与动力计算 3设计原始资料：见参考文献资料 4设计文件： 说 明 书： 1 份 图纸：装配图 1 张、零件图1 张 5. 设计任务下达日期：2011 年 3 月 17 号 6. 设计完成日期： 2011 年 5 月 17 号 7. 设计各章节答疑人： 8. 指导教师：李坤 9. 系（室）负责人： 安徽理工大学毕业设计论文 II VW-1/18-3.5 天然气压缩机设计 （热力与动力计算） 摘要 压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械，是一种能量转换工作机。 压 缩机应用范围很广， 有时也称为通用机械。 自 20 世纪 70 年代石油化工大发展之 后，形成了与之配套的专用压缩机，如大化肥专用压缩机、 乙烯工业用 “三机” 等。化工专用压缩机还包括传统的化工用压缩机。如氯气压缩机、 特殊稀有气体 压缩机等，随着工业的发展和进步这些压缩机通常对材料、密封、工艺，特别是 真实气体的适应性有特殊的要求。 气体压缩机石化生产装置中常用的气体压缩机 有离心式气体压缩机和往复式气体压缩机。多年来，我国压缩机制造业在引进国 外技术，消化吸收和自主开发基础上，攻克不少难关，取得重大突破。例如，催 化裂化装置用的主风机和富气压缩机、加氢装置用的循环氢压缩机， 乙烯三大压 缩机，化肥四大压缩机组等已大量在石化生产中应用 1 。其中天然气压缩机研究 也有了突破性进展。 天然气压缩机是气体活塞式压缩机的一种广泛应用于多个领 域，如自用或公共充气站、天然气输送站、塑性成型、天然气加气站、特种气体 压缩机、天然气、吹扫、机器制造商、石油压缩机, 对经济促进作用相当明显。 我国已将发展天然气工业、提高天然气在能源构成中的比例作为21 世纪能源发 展战略的重点之一。 但目前我国四种主要用途的天然气压缩机的制造技术水平普 遍不高，与国外同类产品相比存在较大差距。压缩机生产厂家普遍存在加工技术 装备落后、压缩机零部件的加工精度较低等不足，导致直到目前我国这些压缩机 仍然依赖进口。 研究天然气压缩机制造业应该在开发设计、产品整体质量、 强化 标准规范的贯彻和服务、 增加品种等方面加把劲， 才能满足我国加快发展天然气 工业的需求。 关键词：压缩机，天然气，无油润滑，零部件设计，热力计算，动力 计算 安徽理工大学毕业设计论文 III VW-1/18-3.5 NATURA GAS COMPRESSOR DESIGN (CALCULATION OF HEAT AND POWER) ABSTRACT Compressor is used to increase the gas pressure and gas transportation machinery, energy conversion is a work machine. A wide range of compressor applications, sometimes referred to as general-purpose machinery. Since the 20th century, 70's, after the great development of petrochemical industry, forming a complete set of dedicated compressor, such as the dedicated compressor fertilizer, ethylene industrial use “three-plane“ and so on. Chemical-specific compressor also includes traditional chemical compressor. Such as chlorine gas compressors, gas compressors, such as rare and special, with the industrial development and progress of these compressors are usually of materials, seal, process, in particular, the adaptability of the real gas with special requirements. Petrochemical production plant gas compressor of the gas used in gas compressors are centrifugal compressors and reciprocating gas compressors. Over the years, our compressor manufacturing industry in the introduction of foreign technology, digestion and absorption and self-development, based on a number of difficulties to overcome, and achieved a major breakthrough. For example, the catalytic cracking unit with the main fan and a gas compressor, the cycle of hydrogenation devices hydrogen compressor, three ethylene compressor, compressor fertilizer four have a large number of applications in the petrochemical production. Natural gas compressor in which there has been a breakthrough in research. Natural gas compressor is a piston compressor is widely used in many fields, such as for personal use or public inflatable stations, gas stations, plastic molding, gas stations, specialty gas compressors, natural gas, purge, machinery manufacturers, compressor oil, the economy is fairly obvious role in promoting China has been the development of the natural gas industry to improve the natural gas in energy mix in the proportion of energy 安徽理工大学毕业设计论文 IV development in the 21st century as one of the focuses of the strategy. However, China's four major uses of natural gas compressor manufacturing technology level is generally not high compared with foreign similar products there is a big gap. Compressor manufacturer behind the prevalence of processing technology and equipment, compressor components, such as the lack of low accuracy, resulting in up to these compressors in China still rely on imports. Study on natural gas compressor manufacturing industry should be in the development of design, overall quality of products, and strengthen the implementation of standards and services, increase the variety and so work harder in order to speed up the development of our country to meet the needs of the natural gas industry Key words： Compressor ，Natura Gas，Oil-free lubrication， Parts Design ，Thermodynamic calculation ，Dynamic calculation 安徽理工大学毕业设计论文 i 目录 摘要（中文） , 摘要（英文） , 1 绪论,1 1.1 天然气压缩机 ,1 1.2原理结构分析 ,1 1.3无油润滑 ,3 1.4设计内容 5 2 压缩机热力计算 ,6 2.1 结构选型及方案选择 ,6 2.2 设计原始数据 ,6 2.3 排气温度的确定 ,6 2.4 计算排气系数 ,7 2.5 确定析水系数 ,7 2.6 确定汽缸行程容积 ,7 2.7 确定缸径和实际行程容积 ,7 2.8 活塞力的计算 ,8 2.9 轴功率的计算 ,9 2.10 电动机功率 , 9 3 压缩机的动力计算 ,10 3.1 已知条件和数据 ,10 3.2 作压缩机汽缸示功图 ,10 3.3 作综合活塞力图 ,10 3.4 作切向力图 ,12 3.5 计算飞轮矩 ,13 4零部件的设计,14 4.1 曲轴的设计 ,14 4.2连杆的设计 ,15 4.3连杆的计算 ,17 4.4其他零件尺寸确定 ,19 5 结论及压缩机发展前景 ,20 5.1天然气压缩机的现状 ,20 5.2天然气压缩机发展的不足 ,21 安徽理工大学毕业设计论文 ii 5.3天然气压缩机的前景 24 5.4小结,24 参考文献 ,26 谢辞27 安徽理工大学毕业设计论文 1 1 绪论 1.1 天然气压缩机 在一个相当长的时期内， 天然气压缩机的可靠性是与其重要性不相称的。特 别关键的是气阀， 因为它的可靠与否对机器有很大的影响，为此人们对气阀的制 造和研究一直非常重视。 活塞式压缩机中另一个被关注的问题是滑动密封。滑动 密封包括两个方面：其一是密封元件的耐久性- 寿命；其二是密封元件因需要 油润滑而带来的气体污染问题。对于前者是致力于研究摩擦、磨损和润滑问题； 而后者，人们却又因此创造出了许多新型的、气体不被油污染的压缩机 3 随着工 业的发展和进步， 人们对压缩机性能的要求也越来越高，需要研究设计人员不断 的更新现在的技术， 研究出适合当代社会工业发展需要的压缩机，所以对本课题 的研究是非常重要和必要的。因为活塞式压缩机易损件多、体积大、噪声大、震 动大、不稳定及存在危险性等缺点。 在一九三六你瑞典开发的第一台双螺杆式空 气压缩机。因工作相对稳定、整机体积小、英格索兰空压机自动化程度高、维护 量少且小、 噪声也大幅度降低、 震动也少到不用基础等一系列优点，于一九八六 年开始引入中国并得到广大客户的认可。 但是随着螺杆压缩机的广泛应用，随之而来的问题也都暴露出来， 主要表现 为：压力上不去，适合于八公斤以下；排气量也上不去，最大的机头到现在为止 也只有 35 立方；轴承寿命短，而且需要有专用设备来调整间隙；不稳定性（体 现机头会被抱死） 力无法平衡， 螺杆不能被平衡； 英格索兰空压机噪声及震动不 太令人满意 2 。综上可知，天然气压缩机业亟待技术升级换代。研究时需综合运 用过程流体机械课程及其它先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练， 使理论和生产实际知识密切地结合起来。学习和掌握通用机械零件、 机械传动装 置或简单机械的一般设计方法， 培养工程设计能力和分析问题、 解决问题的能力。 研究时学生需要在计算、制图、运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及 经验估算、综合考虑技术决策、 机械 CAD 技术以及机械设计方面的基本技能进行 一次训练，以提高这些技术能力。 1.2 原理结构分析 活塞式天然气压缩机工作原理见图1 所示： 1. 排气阀 2. 气缸 3. 活塞 4. 活 塞杆 5. 滑块 6. 连杆 7. 曲柄 8. 吸气阀 9. 阀门弹簧在气缸内作往复运动的活塞向 右移动时， 气缸内活塞左腔的压力低于大气压力P0，吸气阀开启， 外界空气吸入 缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力P0后，排 安徽理工大学毕业设计论文 2 气阀打开。 压缩空气送至输气管内， 这个过程称为排气过程。 活塞的往复运动是 由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动活塞的往 复运动。 图 1.1 活塞式压缩机工作原理图 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时， 剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量， 降低了效率， 增加了 压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。故当输出压 力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积 效率，增加压缩气体排气量。 图 1 为单级活塞式天然气压缩机， 常用于需要 0.3 0.7MPa压力范围的系 统。单级活塞式压缩机若压力超过0.6MPa ，各项性能指标将急剧下降，故往往 采用多级压缩，以提高输出压力。为了提高效率，降低空气温度，需要进行中间 冷却。图 2(A) 为二级压缩的活塞式空压机设备示意图。如图2(B) 所示，空气经 低压缸后压力由 p1提高至 p2，温度由 Tl升至 T2然后流入中间冷却器，在等压 下对冷却水放热，温度降为T l；再经高压缸压缩到所需要的压力p3。并由该图 可见，进入低压缸和高压缸的空气温度T l和 T 2，位于同一等线 123上，两 个压缩过程 12.2 3 偏离等温线不远。同一压缩比 12 T T的单级压缩过程123， 比两级压缩偏离等温线123远得多，即温度要高许多。且单级压缩消耗功相 当于图中面积61346，两级压缩消耗功相当于上图中面积61256 和 52345 之和节省的功相当于22332。可见，分级压缩可降低排气温度，节省压缩 功，提高效率 4 。 天然气压缩机有多种结构形式。 按气缸的配置方式分有立式、 卧式、角度式、 对称平衡式和对置式几种。 按压缩级数可分为单级式、 双级式和多级式三种。 按 设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两 种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，压缩机不停止 运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。 而压力开 关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 安徽理工大学毕业设计论文 3 活塞式天然气压缩机大优点是结构简单，使用寿命长，并且容易实现大容 量和高压输出。缺点是振动大，噪声大，且因为排气为断续进行，输出有脉冲， 需要贮气罐 。 图 1.2 活塞式天然气压缩机设备示意图 1.3 无油润滑 天然气压缩机在冶金、矿山、食品、医药、建材以及航天等国民经济建设和 国防建设等部门中应用广泛， 特别在石油、 化工以及动力等工业中， 已成为必不 可少的关键设备。 长期以来， 由于老式有油润滑压缩机的诸多弊端，使原料气带 入有害油分，直接影响产品质量，还给设备安全带来威胁。随着工业的发展，常 要求气体在压缩时不为润滑油所污染，或根本不允许与润滑油接触， 也不允许外 界空气逸人气缸。 例如，合成氨厂中的氮氢气压缩机，若被压缩的或输送的氮氢 混合气夹带油分而进入合成塔，便会使触媒中毒， 降低其使用寿命。 空气分离部 门的氧气压缩机为防爆而不能使用润滑油( 氧气遇油容易引起燃烧，发生爆炸) 。 石油气压缩机中的碳氢化合物会使润滑油稀释，粘度下降， 达不到润滑效果。 深 冷工程用的气体温度很低， 如乙烯为 104，甲烷为 150，此时润滑油早巳 冻结，无法有油润滑。 食品工业和制药工业的产品不允许被油污染。各类贵重的 稀有气体如氦、 冠等最怕混有空气， 影响纯度。 为满足上述工艺和产品的特殊要 求， 无油润滑压缩机则应运而生， 它的形成和发展从一开始就具有强大的生命力。 安徽理工大学毕业设计论文 4 我国压缩机制造厂家已生产出压缩和输送各种气体、多种规格和型号的无油 润滑压缩机， 无油润滑压缩机的用户更是遍及全国各地。不少设计、 研究人员进 行了大量卓有成效的工作， 积累了一定的经验。 但迄今为止， 国内尚无系统详细 阐述无油润滑压缩机方面的专著出版。因此推动我国无不油润滑压缩机的研究、 设计和制造技术的发展， 总结无油润滑压缩机在生产实践中的应用，指导和提高 无油润滑压缩机的安全使用与管理水平，对从事无油润滑压缩机的工程技术人员 和管理人员会有所帮助和裨益。 1、无油润滑压缩机的应用及其意义 压缩机是一种将气体压缩从而提高气体压力或输送气体的机器，在国民经济 和国防建设的许多部门中应用极广，特别是在石油、 化工、动力等工业中已成为 必不可少的关键设备， 是许多工业部门工艺流程中的心脏设备。其主要应用场合 有： (1) 化工工艺过程 在化工生产中，为了保证某些合成工艺能在高压下进行，需要通过压缩机把 气体预先加压到所要求的压力。 例如，高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯气加压 到 200MPa以上；合成氨的反应要求把合成气加压到32MPa ；石油裂解加氢要求 把氢气加压到 15MPa以上。因此，压缩机工作的好坏将直接影响到生产过程的每 一道工序。 (2) 动力工程 在动力、机械以及国防工业中常采用压缩空气作为驱动装置的动力气源。例 如，常见的风动机械要求空气的压力为08MPa ；用于控制仪表及自动化装置上 的气源压力为 06MPa ；国防工业中某些武器的发射、潜水艇的浮沉、鱼雷的发 射等都采用压缩机。 (3) 气体输送 在石油、化工生产中，为了输送原料气，常用压缩机增压。例如，从油田输 出天然气，从煤气厂输出煤气，都要求事先增压。此外，在化工流程中为了使系 统内未反应气体得以再循环，常用循环压缩机增压。 压缩机可压缩和输送的气体介质广泛，如空气、氮气、氢气、氧气、二氧化 碳气、石油气、天然气、水煤气、氯氢混合气、焦化气、甲烷、乙炔、乙烯、甲 醇合成气、氯乙烯、硫化氢等气体及易燃、易爆和有毒气体、高纯贵重的稀有气 体等。 随着工业的发展，常要求气体在压缩时不为润滑油所污染(或根本不允许与 润滑油接触 ) ，或不允许外界空气逸人气缸。例如，合成氨厂中合成塔的触媒会 因氯氢气含油而使合成效率降低，故最好能用32MPa 的无油润滑氮氢气压缩机； 安徽理工大学毕业设计论文 5 空气分离装置中的氧气，因含油会引起燃烧、爆炸，需要使用无油润滑压缩机； 石油气中有些烃类因易溶于润滑油中，使润滑油稀释粘度下降，从而破坏润滑， 需要无油润滑石油气压缩机； 贵重的稀有气体 ( 如氦、员等) 生产厂也需要无油润 滑压缩机， 以保证气体的纯度； 深冷工程中的气体温度很低，如乙烯为 104， 甲烷为 150，此时，润滑油早已冻结，更需要无油润滑压缩机；食品工业和 制药工业的产品不允许被润滑油污染，也需要无油润滑压缩机。 因此，无油润滑 压缩机的研究、 制造与使用， 从一开始就具有强大的生命力。无油润滑压缩机的 质量和产量是压缩机行业生产水平的一个重要标志，也是文明生产、 提高各种工 艺流程产品质量和产量的一个根本保证。 2、无油润滑压缩机的特点 无油润滑压缩机是被压缩的气体不带油的压缩机，即压缩机的无油润滑一般 是指被压缩的气体所接触的零部件( 不包括传动部件 )无油。无油润滑压缩机的主 要特点为： (1)被压缩气体不带油污，不需脱油处理，不污染环境。 (2)能耗低。仅以节省的润滑油为例， 一台无油润滑高压循环机每年可节省润 滑油 3600kg。 (3)无油润滑压缩机系统取消了注油器、油分离器等设备， 大大降低系统的阻 力，有利于增加产量，而且还减少了注油器、离器的检修工作量和检修费用。 (4) 理想的无油润滑压缩机由于密封摩擦件摩擦因数小，因而使用寿命长， 减 少了非生产检修时间及其费用。因此，比有油润滑压缩机的效益高。 1.4 设计内容 本设计着重对 ZW-2.4/4-10 型天然气压缩机进行设计，从压缩机的工作机理 研究入手， 综合运用往复式压缩机设计工作原理，过程流体机械， 过程设备制造 和故障分析， 来对天然气压缩机进行设计， 运用制图 CAD 技术对天然气压缩机的 工作原理机型描述。 总体设计内容包括： a. 热力计算，包括：结构选型及方案选择、 设计原始数据、 排气温度的确定、 计算排气系数、确定析水系数、确定汽缸行程容积、确定缸径和实际行程容积、 活塞力的计算以及轴功率的计算。 b. 动力计算 , 包括作压缩机汽缸示功图、作综合活塞力图、作切向力图。 c. 零部件设计，包括曲轴的设计、连杆的设计以及其他相关尺寸的确定。 d. 作出有关坐标图（汽缸示功图、综合活塞力图、切向力图），压缩机装配 图，以及曲轴和连杆的零件图。 安徽理工大学毕业设计论文 6 2 压缩机热力计算 2.1 机构选型及方案选择 根据压力比 =18 /4 =4.5，压缩机确定为二级，选定为： V型压缩机，采用水冷形式，单缸双作用。如下图3 所示： 图 2.1 双缸单作用立式压缩机 2.2 设计原始数据 一级进气温度： 20273k293k 二级进气温度：25273k298k 吸气压力： 0.1 Mp 排气压力： 1.8 Mp 转速：1000r/min 2.3 初步确定各级名义压力 根据工况的需要， 选择级数为两级， 按照等压比分配的原则， 12 = 18=4.243， 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， 各级名义压力及压 力比见表 1 安徽理工大学毕业设计论文 7 级次 吸气压力 MPa 0.1 0.4 排气压力 MPa 0.4 1.8 压力比4 4.5 2.3 确定各级容积效率 （1） 、确定各级容积系数 v 1=0.11 2=0.12 根据公式 ：10.751mk，计算膨胀系数m 1 0.751mk已知 k=1.35 带入有 ： 1 m1.20 2 1. 3 1m 则： 1 1 1 1 1.20 11 111 0.11410.761 m v 2 2 1 1 1.31 22 111 0.124.510.742 m v （2） 、确定压力系数p 综合考虑：选取 1 p=0.97 2 0.99 p （3） 、确定温度系数t 查相关资料选取 1 t =0.96 2 0.95 t （4） 、确定泄露系数l 根据所定结构方案，选取 1 l=0.92 2 0.93 l （5）容积效率的计算 根据公式：vptlv 带入上面计算数据有： 11111 0.652 vptlv 22222 0.649 vptlv 2.5 确定析水系数 第一级无水分析出，故 1 1.0 第二级进口温度下的饱和蒸汽压 1 sa P =2383Pa ， 2 sa P=3229Pa 安徽理工大学毕业设计论文 8 11 2 22 1 1 2 0.88 ssa ssa pp pp 2.6 确定汽缸行程容积 根据公式： v s v q V n ，带入数据有 1 1 1 33.5 0.0056 1000 0.625 v s v q Vm n 12 2 22 5 s3 2 5 1 3.5102980.88 *0.0012 10004*102930.649 v s sV p qT Vm npT 2.7 确定汽缸直径，行程和实际行程容积 （1） 、已知转速为 n=1000r/min ， ，行程取 s=100mm 则得活塞的平均速度： 3.33/ 30 m ns ms （2）确定活塞杆直径 取活塞的直径 d=30mm, 得 1 22 1 2 2*0.00560.03 0.190 23.14*0.12 s V d D s 根据汽缸直径标准，圆整为 1 D =195mm ，实际行程容积为 1 3 0.0059 s Vm 活塞有效面积为 1 '22222 1 3.143.14 *0.195*0.030.059 2424 P ADdm 同理可得， 2 0.08996Dm 根据汽缸直径标准，圆整为 2 D =92mm, 实际行程容积 2 s V =0.00126 3 m 活塞有效面积为 2 ' p A=0.0126 2 m 考虑到圆整值与计算值之间的差值，这里采用维持压力比不变， 调整相对 余隙容积的方法，利用下列公式计算容积系数 ' V = ' P v P A A 计算新得到的容积系数为 12 0.707 VV 再通过下式计算新的相对余隙容积 安徽理工大学毕业设计论文 9 1 1 1 v m 计算结果为 1 0.128 2 0.136 2.8 计算活塞力 计算实际吸排气压力 各级吸排气相对压力损失取值，各级进排气压力和实际压力比见下表 级次公 称 压 力/MPa Ps Pd 压 力 损 失 ' s ' d 实 际 压 力/MPa ' s P ' d P实 际 压 力比 ' 0.1 0.4 0.05 0.08 0.095 0.432 4.55 0.4 1.8 0.035 0.06 0.386 1.908 4.94 活塞力的计算 首先计算盖侧和轴侧活塞工作面积，见下表 级次轴侧/ 2 m 22 () 4 W ADd 盖侧/ 2 m 2 4 C AD 1 0.0473 W A 1 0.0484 C A 2 0.0096 W A 2 0.0108 C A 止点气体力计算，见下表 列次内止点 /KN 外止点 /KN 11111 ''15.8 Wdwsc FPAPA 11111 ''16.4 cdCSW FpAPA 22222 ''14.15 Wdwsc FPAPA 22222 ''16.9 cdCSW FpAPA 安徽理工大学毕业设计论文 10 2.9 确定各级排气温度 因为排气压力不高，所以天然气可以近似看做理想气体，等熵指数k=1.4, 由于采用水冷的方式，近似地认为各级压缩指数为 1 n =1.35 2 n =1.4 取 1 293 s Tk 2 298 s Tk ，排气温度由式 1n n ds TT，可得 1 1 11 2 2 22 1 1.35 1 ' 1.35 1 1 1.4 1 ' 1.4 2 293*4.55433.9 298*4.94470.3 n n ds n n ds TTk TTk 2.10 计算轴功率并配选电机 根据公式： 1 1 111 601 m m svsss m Nnp v m 带入相关数据： 1.35 1 1.35 1 11.35 *1000*10.05 *0.761*0.0059*0.14.55113.19 601.351 Nkw 1.4 1 1.4 1 11.4 *1000*10.035 *0.742*0.00126*0.44.94112.17 601.41 Nkw 12 25.36 i NNNkw 25.36 27.565 0.92 i Z m N Nkw 取电机功率余度 10% ，则电动机功率取30kw. 安徽理工大学毕业设计论文 11 3压缩机动力计算 3.1 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 = 100mm 转速：n = 1000r/min 3.2 压缩机的汽缸示功图 A 、动力计算基本数据，见下表 级 次 活塞力 /N 相对 余隙 容积 相对 余隙 容积 折合长度 绝热 指数 tan1tan1 k v 盖侧轴侧 吸气排气吸气排气 ' SC P A ' dw P A ' sw P A ' dC P A（% ） o SSK tantanv 4598 20434 4494 20909 12.8 12.8 1.4 0.250 0.351 4169 18317 3706 20606 13.6 13.6 1.4 0.250 0.351 B、确定设计示功图中的力比例尺和长度比例尺 选取: 力比例尺：200N/mm 长度比例尺： 1 mm/mm 3.3 作图法绘制综合活塞力图 （1）按勃列克斯作近似图法在展开的示功图下方作两个半圆，找出行程S 与 曲柄转交 的关系，转角每等份取15。 （2）计算并列出往复惯性力数值表 由热力计算数据可知， 最大活塞力为 1 吨，则根据公式 max2 1 p P m rw 可以分别算得 1 23.95 p mkg 2 24.68 p mkg 曲柄销旋转半径为： r = 50 mm 曲柄销旋转角速度： 104.67 / 30 n Wls 连杆径长比选取为： 1 5 查相关资料得(coscos2)与 x r 的值， 计算惯性力 I 安徽理工大学毕业设计论文 12 2 11 (coscos2 )Imrw =13119.58(coscos2) 2 12 (coscos2 )Im rw =13519.57(coscos2 ) 与 x r 和 I 的值如表 3.1 所示： 表 3.1(coscos2 )、 x r 和 I 值 (cos2cos) 1 I 2 I x r x r r 0 1.1999 15742.21 16222.17 0 0 360 15 1.1391 14944.54 15400.18 0.0407 2.035 345 30 0.9660 12673.53 13059.93 0.1589 7.945 330 45 0.7071 9276.87 9559.71 0.3428 17.14 315 60 0.3999 5246.53 5406.49 0.5750 28.75 300 75 0.0856 1123.04 1157.28 0.8344 41.72 285 90 -0.2000 -2623.92 -2703.92 1.1000 55 270 105 -0.4320 -5667.67 -5840.47 1.3521 67.605 255 120 -0.6000 -7871.76 -8111.76 1.5750 78.75 240 135 -0.7071 -9276.87 -9559.71 1.7511 87.855 225 150 -0.7660 -10049.61 -10356.01 1.8910 94.55 210 165 -0.7921 -10399.91 -10716.99 1.9726 98.63 195 180 -0.7999 -10494.37 -10814.33 2.000 100 180 （单位： N mm ） 安徽理工大学毕业设计论文 13 （4）计算往复摩擦力 s f 1 3 1 1 10.95 13.19*10 0.95 0.7*0.7145.78 / 301000*0.1/ 30 m m s N fN sn 2 3 2 1 1 0.95 12.17*10 0.95 0.7*0.7134.5 /301000*0.1/ 30 m m s N fN sn 3.4 切向力图 （1）用分析法作切向力图， 将结果列入下表， 综合活塞力可以根据上图得知， 然后代入下表，作切向力图，根据一定结构方案，相对位移为90。 表 3.2 综合活塞力和切向力值 sin cos 综合活塞力 1 1 p 综合活塞力 2 2 p 1 sin p cos 2 sin p cos 0 0 -199.79 1744.17 0.00 0.00 15 0.3088 3020.54 4750.18 932.74 1466.85 30 0.5870 7281.53 7783.93 4274.26 4569.17 45 0.8081 8656.87 8613.71 6995.62 6960.74 60 0.9539 7578.53 6954.49 7229.16 6633.89 75 1.0186 5237.04 4065.28 5325.02 4133.57 90 1.0000 4288.08 2408.08 4288.08 2408.08 105 0.9149 5734.33 2709.53 5246.34 2478.95 120 0.7781 8586.24 5574.24 6680.95 4337.32 135 0.6060 7181.13 7012.29 4351.77 4249.45 150 0.4129 6408.39 6215.99 2646.02 2566.58 165 0.2087 6058.09 5855.01 1264.32 1221.94 180 0.0000 5963.63 5757.67 0.00 0.00 195 -0.2087 2562.09 2469.01 534.71 515.28 安徽理工大学毕业设计论文 14 210 -0.4129 -2909.61 -1522.01 -1201.38 -628.44 225 -0.6060 -6000.87 -5