VW ・7.5/0.5・3型天然气压缩机设计排气体积： V d = 7・5〃F / min压缩介质：吸气压力： 排气压力：笫一级排气温度： 天然气0.5 Mpa3Mpa 20 °C 第二级排气温度： 25 °C吸入气体相对湿度： 0.8二.热力计算压缩机的热力计算是根据气体压力容积和温度之间存在一定的关系，结合压缩机 的具体特征和使用要求而进行的。

其口的是的到最有力的热力参数和适宜的主要 结构尺寸。

已知：设计条件排气体积：=3.5/H 3/nin压缩介质： 吸气压力：排气压力： 第一级排气温度: 第二级排气温度:吸入气体相对湿度： 0.82.1结构形式及方案选择查文献得£r =P1/根据公式的到压力比为：s f =3/0.5 = 6根据总压力比为6,圧缩机的级数取二级比较合适，为了获得较好的动力平衡性 能应采用双作用缸。

另外，压缩机采用水冷方式。

题目要求为V 形结构，且是 无油润滑。

2.2确定汽缸直径 2.2.1初步确定各级名义压力根据丄况的需要，选择级数为三级，按照等压分配原则有：天然气0.5 Mpa 3Mpa 20 °C 25 °C第一.二压力比：8（ = S2 = >/6 = 2.449但为使笫一级有较高的容积系数，第一级的压力比取稍小值，各级名义进排气压力比见表2-1 o表2・1各级名义压力及压力比222确定各级容积效率（1）确定各级容积系数山表2-2则膨胀指数：“ =1.2 〃匚=1.25容积系数：入= l — a（/‘一1）（2-2）初步确定各级汽缸的相对容积系数：a t=0.1 a2=0.12代入式（2-2）计算得：X rI = 1-0.1（21712-1） = 0.922X v2 = l-0.12（3,?, 25-1） = 0.831（2）选取确定压力系数由文献查得：—=0.97 " =0.99（3）选取确定温度系数由文献查得：几=0.96 \2 = 0.97（4）泄漏系数由文献查得：爲=0.971易2 "973（1）确定容积效率由几,=&爲入入得：帀=0.834n v2 = 0.7762.2.3确定析水系数第一级无水析出，故爲i = 1-0山文献查得各级对应温度下的饱和蒸汽压：t=20 =2337pat=25 p sal =3170 pa91/A771/A2 / 几［=0.8x2337x2.4 = 4487 >3170 故有水析出。

析水系数^p^x£1(2-3)Zo=P.2 -^iPsal由公式（3-3）得. lxlO5-0.8x2337 o入 z = ------- ------- x2 = 0.66J 3x10'—31702.2.4确定各级行程容积V,=上一=—————=0.00899加3叫i 1000x0.834—旦X 加x&x^ = 0.00324/7?« Psi T x n r2225确定各级汽缸直径已知转速n=1000r/min.取行程s= 100mm,得活塞平均速度V m = sn / 30 =3.33m/s取活塞杆直径d=30mm,乂汽缸直径V 7CS 2由(2-4)得：八/2V\ ~不 (2x0.00899 O.O32 … D. =, — + ——=. ----------------- 4 ------- = 0.24 m 1V Tts 2 V 3.14x0.1 2小 /2V P d~/2x 0.00324 O.O32 d =. + — = . ------------- + ------- =0.145m ~ V /rs 2 v 3.14x0.1 2圆整后得：£>] = 110 mm £>2 = 112 mm D 3 = 92〃〃”由(2-4)得，实际行程容积：V, = 0.00903m 3匕 2 =0.00331加'III k II 、III 级均为双作用汽缸，则有效活塞面积：A\,=^(2xD 2-d 2)(2-5)由(2-5)计算得： A 爲=0.0906〃, A*p2= 0.0331/??22.2.6调整后的相对余隙系数考虑到圆整值与计算值之间有差值，有容积系数计算公式:兄【=人—r~( 2-6)计算得： 入I = 0.903 人』=0.826再通过下式计算新的相对余隙:(2-4)计算得：1-2. 1-0.903 八…a x = —= —j ------------ = 0」24捫-1 2巨一1兮费二导= 0.123匂亦一1 3*^-12.3计算活塞力23.1计算实际吸.排气压各级进排气压力损失取值，各级进排气压力和实际压力比见表级次公称压力/Mpa压力损失实际压力/Mpa 实际圧力比Ps Pd b,1 b. p\I 0.51 0.050.080. 4951.02162.06II 1 3 0.035 0.06 0.9906 3.048 3.07692.3.2活塞力的计算首先计算盖侧和轴侧活塞的面积，见表2-3；止点处的气体力见表2-4。

轴侧面积：A. =-(Z)2-J2) (2-8)4盖侧面f^:A c=-D2(2-9)4内止点处活塞力：F w =心x 4, -加x人(2-10)外止点处活塞力：F w = -力x4 + P,*4- (2-11)表2-3盖侧和轴侧活塞匸作面积级次轴侧盖侧加2I 0.0445 0.0452II 0.0158 0.0165(2-7)表2・4止点气体力计算2.4确定各级排气温度因为排气压力不太高，取其等爛指数为k=1.4,由于采用水冷的方式，近似的 认为各级压缩指数为：n { = 1.35n 2 =1.4 取T x] = 293k, T X 2 = 298^, 排气温度由式 T d = T s s~(2-12)求得乙=36弘 乙2 =408£2.5计算轴功率并选配电机各级指示功率为(2-13)6=如进气相对压力损失/?1排气相对压力损失玄"+6由(2-13)计算得：N i{ = 15.1kw= 10.8kw总的指示功率为 N 严工他=25・9kw取机械效率fj ni = 0.94 .则轴功率为：V=N"N=27・55kw取电机功率余度10%,则电动机功率取30kw1n fHf —l［巧 x(l+%)p7-l三.压缩机动力计算3.1已知条件和数据根据笫一部分热力讣算的结果，得出所用数据如下所示：活塞行程：s = 100mm转速：n二1000转/分3. 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悄况已知，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。

⑴动力计算基本数据表3. 1盖侧活塞力相对余隙容积4 =0.128 a； =0.246绝热指数k二1. 32由+ =tanv + l ,查表选取：tan <9 = 0.25 tan v = 0.337 & = 14" v = 18.6"（2）.笫一级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：lOON/mm长度比例尺：1 mm/mmS。

］= a}S = 12.8按勃劳厄法作图⑶.第二级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：lOON/mm长度比例尺：1 mm/mm50, = = 24.6〃〃”接勃昜厄法作图3. 3作图法绘制综合活塞力图（1） 将设讣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曲柄半径与连杆长度比：查资料 取x = l曲轴旋转角速度： ° =兰=.3・1乜75（）=78.5$"3030曲柄销旋转半径：r = 0.5s = 50mm山热力计算数据可知最大活塞力为4. 893kX,取PTkN 山公式吩“討刁代入数据往复质量〃S 在运动时产生的往复惯性力I 为:I = Hiprar (cos a+A cos 2a) =5854(cos a + A cos 2a)现将查得（cos 2a+ 2 cos a ）与-和I 的值如表3. 2所示lHp max =7000 _______亦27&44)a 19kg(2-3)表（单位：N mm）列出二级往复惯性力数值表曲柄半径与连杆长度比：查资料取x=-缶卜丘、士心H/r 3.14x750 --1 曲轴旋转角速丿Q 3 = — = ---------- = 78・5s30 30曲柄销旋转半径：r — 0.5s = 50mm山热力计算数据可知最大活塞力为7.915kN,取P=103111 公亍弋 Hip max = 二 ----- —mr (1 + 久)〃皿二 ________ =27畑50X 10_3X 78.52 l + £j往复质量〃 S 在运动时产生的往复惯性力I 为:I = m P r (xr (cos a+A cos 2a) = 8319(cosfZ + 2cos2a)现将查得(cos 2a + A cos a)与；和I 的值如表3. 3所示表3.3代入数据(2-3)（单位：（4）计算往复摩擦力/；查资料知，（J__l）x60/； = 0.65 x 业------------ （2-4）1 \----- -1 x60A QC= 0.65x12000x - :—— ------2xl00x750xl0~355ON4.切向力图（1）第一级切向力曲线的绘制确定飞轮矩之前，需作出压缩机各列的切向力图•先求出各个曲柄转角处的切向力值，然后以曲柄转角为横坐标作出的切向力曲线称为切向力图.用作图法求得的综合活塞力通常是以行程为等分的，而切向力图是以角度为等分的，因此, 在求得各点的切向力之前，需将综合活塞力图上的位移转换成相应的转角，然后在综合活塞力图上取得作用在曲柄销上的连杆力几（P「分解成切向力T和径向力R J。

T_pSin（a + 0）'COS PR _pCOS（Q + 0）（单位：⑵第二级切向力曲线的绘制按⑴中公式讣算各点切向力，然后根据叠加值绘制笫二级总切向力图。

第二级切向力和综合活塞力如表4・2表4.2综合活塞力和切向力值⑶总切向力曲线的绘制将第一级和第二级的切向力叠加如表4. 3⑷计算飞轮矩求平均切向力：量得总切向力曲线与横坐标所包围的面积A = 9854/n/n 2平均切向力为：T 严浄 9854xL3x_100=4()79jV 100龙校核作图误差，按热力计算得到的平均切应力是:作图误差：A 「驾允许误差±5%,故作图合格。