单缸往复式压缩机的原理与惯性力分析

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1、单缸往复式压缩机的原理与惯性力分析李宏1，胡氢2（1.平顶山工业职业技术学院，河南平顶山467001；2.平顶山工学院，河南平顶山467000）摘要：本文阐述了单缸往复式压缩机的工作原理，对压缩机的主要运动部件进行了运动分析，详细讨论了单缸往复式压缩机产生振动的惯性力，为压缩机的研究设计提供理论参考依据。关键词：单缸往复式压缩机运动分析惯性力分析AnAnalysisofWorkingPrincipleoftheSingle-cylinderReciprocatingCompressorandInertiaForceLIH

2、ong1,HUQing2(1.PingdingshanIndustrialCollegeofTechnology,Pingdingshan467001,China;2.PingdingshanInstituteofTechnology,Pingdingshan467000,China)Abstract:Isthisarticle,theworkingprincipleofthesingle-cylinderreciprocatingcompressorisintroduced,andthemovementofthemai

3、npartsofthecompressorisanalyzedaswell.Theinertiaforcecausingthevibrationofthesingle-cylinderreciprocatingcompressorisalsodiscussedindetail.Intheenditprovidesatheoreticalbasisfortheresearchanddesignofthecompressor.Keywords:single-cylinderreciprocatingcompressor;mo

4、vementanalysis;inertiaforceanalysis0引言往复式压缩机是用来提高气体压力和输送压力气体的机械，从能量转换来看，压缩机的工作过程是将原动机的动力能转化为气体的压力能。在压缩机工作过程中会产生较大的振动和噪声，本文主要是阐述单缸往复式压缩机的工作原理及工作中产生振动的激振力分析。1单缸往复式压缩机的原理单缸往复式压缩机是一种能量转化机械，它凭借驱动机的能量提高气体压力。如图1所示，通过曲柄连杆机构，把驱动机的旋转运动转化为活塞的往复运动，从而对气体作功，提高气体压力。单缸往复式压缩机的气体循

5、环包括三个过程：进气、压缩和排气过程。进气过程开始时，活塞3向远离阀门方向运动，当气缸内的气体压力小于大气压力p0时吸气阀8打开，排气阀1保持关闭，外界空气由吸气阀门进入气缸。当活塞3运动到距阀门最远的位置时，该过程结束，压缩机转入压缩过程。压缩过程开始后，吸气阀8关闭，整个气缸是封闭状态，活塞3向阀门方向运动，气缸内部气体被压缩。当气缸内部气体的压力大于排气阀1外部压力p之后，压缩机由压缩过程向排气过程转化。在排气过程中，吸气阀8保持关闭，气缸内部气体的压力推开排气阀1，高压气体排出气缸。活塞3运动到距阀门最近的位置时

6、，排气过程结束。压缩机随活塞3的往复运动周而复始地重复进气、压缩、排气三个过程，以完成压缩机的正常工作。图1单缸往复式压缩机的工作原理图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2单缸往复式压缩机的运动分析和惯性力分析单缸往复式压缩机部件多，其运动部件的运动形式复杂，各个部件都不可避免的引起压缩机的振动。但是，这些部件对压缩机振动的影响有大有小，压缩机的实际振动主要由运动部件引起。本节将对单缸往复式压缩机的惯性力简要进行理论分析。2.1单缸往复式压缩机的组成部分及曲柄连杆机构的运动

7、分析2.1.1单缸往复式压缩机的主要组成部分及运动分析在基本结构上，单缸往复式压缩机主要由以下三个大部分组成1)传递动力部分——曲柄、连杆、活塞和活塞销等。2)工作气体进、出通道及密封部分——气缸、进气阀、排气阀、阀片、活塞环、填料及气料调节装置。3)辅助部分——4水、气、油三路的各种冷却器、缓冲器、分离器、油泵、安全阀及各种管路系统。上述三大部分是往复式压缩机工作时产生振动的主要振源当压缩机运转的时候，作用于运动结构上的力主要有三种：惯性力、气体压力对作用部件所产生的作用力和相对运动表面之间的摩擦力。各个机件本身的重力

8、其作用相对来说比较小，可以忽略不计。下面对各部件的受力情况做详细分析。往复式压缩机的运动部件主要是曲柄连杆机构。曲柄在外界动力的驱动下作旋转运动，再通过连杆的摆动转化为活塞的往复运动。为了方便研究机构的运动，我们把连杆的运动简化为两个质点的运动，如图2所示，即看作一部分部件随曲柄销中心点B运动，另一部分随活塞销(或十