过程流体机械课件_过程装备要控制工程_容积式压缩机2

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1、过程流体机械山东科技大学机械电子工程学院YOURSITEHERE第二章容积式压缩机主要内容一往复压缩机概述二往复压缩机的工作过程三热力性能四动力性能五气阀和密封六调节方式及其控制七选型八回转式压缩机YOURSITEHERE四动力性能曲轴连杆机构的运动分析往复运动：活塞组件（活塞、活塞杆、十字头等）平面摆动：连杆旋转运动：曲轴YOURSITEHERE1.压缩机中的作用力（1）惯性力原因：运动件的不等速往复运动；不平衡旋转求解：运动件的质量加速度惯性力（2）气体力气缸内气体压力随曲柄转角而变化作用在活塞上的气体力为：（3）摩擦力摩擦力大小随曲轴转角而变化，方向与运动方向相反摩擦

2、力比惯性力和气体力要小的多，可不予考虑。四动力性能YOURSITEHERE2.机构运动简化运动件的质点简化：活塞组件：活塞销或十字头销中心点——mP曲柄：曲柄销中心点——mc连杆：大头和小头的轴承中心——ml’＋ml’’四动力性能YOURSITEHERE质量简化：往复运动总质量：ms=mP＋ml’旋转运动总质量：mr=mc+ml’’l：连杆长度r：旋转运动半径四动力性能YOURSITEHEREA’：外止点D：内止点β：连杆的摆角l：连杆长度r：曲轴半径ω：曲轴的角速度θ：曲轴的转角x：活塞的位移曲轴连杆机构的运动示意图四动力性能YOURSITEHERE活塞位移x：活塞速度v

3、：活塞加速度a：（1）惯性力计算3.各作用力计算四动力性能YOURSITEHERE旋转惯性力FIr：往复惯性力FIs：方向：始终作用于气缸轴线方向，大小呈周期性变化。方向：始终沿曲柄半径方向向外，大小不变。注意：在两止点处，惯性力最大；且一阶惯性力比二阶大很多。压缩机转速改变时，应重视惯性力对压缩机的影响。四动力性能YOURSITEHERE（2）气体力计算注意：ps侧可能为双作用或级差式气缸的工作腔气体压力，也可能是大气压或平衡腔压力。气缸工作腔的气体压力随曲轴转角θ而变化。（3）摩擦力计算摩擦力Ff较气体力和惯性力小得多，可忽略不计；也可按经验计算（见教材式2－56和2－

4、57）。四动力性能YOURSITEHERE3.作用力的合成（1）综合活塞力气体力Fg、往复惯性力FIs、往复摩擦力Ffs都沿气缸中心轴线作用，其合力称为综合活塞力FP：注意：当压缩机在止点位置时，Fp通常被称为最大活塞力，但不是最大综合活塞力。分析压缩机零部件强度时，常用最大活塞力来计算。四动力性能YOURSITEHERE连杆力：侧向力：综合活塞力Fp在十字头销中心A的作用：（2）力的分析四动力性能YOURSITEHERE连杆力Fl对曲轴：主轴承上的力Fl：分解为水平分力FN和垂直方向分力FP阻力矩My：侧向力FN：作用于主轴承上的离心力FIr：作用力的进一步分析：侧覆力矩

5、MN：作用于主轴承中心，方向与曲轴旋转方向相反作用于压缩机机身上，方向与曲轴旋转方向相同四动力性能YOURSITEHERE4.各力对压缩机的作用（1）气体力－内力（2）惯性力－自由力（3）侧覆力矩－自由力矩（4）阻力矩：气体力只使气缸和机身等部分、以及它们之间的连接螺栓等承受拉伸或压缩载荷，在机器内部被平衡，称为内力。往复惯性力和旋转惯性力都能引起机器振动—多列、平衡重侧覆力矩能造成机器振动—和驱动机构成整体或处于同一基础在每一转的每一瞬间，会使主轴产生短暂的加速和减速现象——可增加飞轮平衡四动力性能YOURSITEHERE（1）旋转惯性力的平衡——平衡重平衡重的质量：（r

6、0为平衡重质心的回转半径）5.惯性力的平衡四动力性能YOURSITEHERE（2）往复惯性力的平衡——对动式结构对动式压缩机特点：曲柄错角180°；两组运动件的运动关于主轴中心线对称；往复惯性力和离心惯性力都相互抵消。四动力性能YOURSITEHERE（3）阻力矩的平衡——利用飞轮增大转动惯量四动力性能YOURSITEHERE五气阀和密封－气阀1.气阀组件（1）气阀结构：进气阀与排气阀的结构基本相同。组成：阀座、阀片、弹簧、升程限制器（阀盖）为降低阀片对升程限制器的撞击速度，网状阀通常设置缓冲片YOURSITEHERE（2）气阀的工作原理颤振现象：若弹簧力过强，阀片容易在阀

7、座与升程限制器之间跳动。导致阻力损失增加、气阀寿命缩短。滞后现象：若弹簧力过弱，当活塞接近止点位置时，阀片不能及时回落至阀座上。导致泄漏、噪声、气阀寿命缩短。五气阀和密封－气阀YOURSITEHERE环状阀片网状阀片（3）阀片的类型环状阀片：结构简单，抗疲劳性好；各环独立，存在不同步现象。网状阀片：形状复杂，加工困难；无不同步现象，但需设置导向部件（有摩擦网状阀）或缓冲片（无摩擦网状阀）。五气阀和密封－气阀阀片材料：金属——加工困难。非金属（PEEK）——成型容易，承压能力和耐高温有限。YOURSITEHERE（4