VW-7.5/0.5-3型天然气压缩机设计排气体积: 37.5/min d V m = 压缩介质： 天然气 吸气压力： 0.5 Mpa 排气压力： 3Mpa 第一级排气温度： 20 ℃第二级排气温度： 25℃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。

其目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： min /5.33m V d =压缩介质： 天然气吸气压力： 0.5 Mpa排气压力： 3Mpa 第一级排气温度： 20 ℃ 第二级排气温度： 25℃ 吸入气体相对湿度： 0.82.1 结构形式及方案选择查文献得21/t p p ε=根据公式的到压力比为：3/0.56t ε==根据总压力比为6，压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工况的需要，选择级数为三级，按照等压分配原则有：第一．二压力比：12 2.449ε=ε==但为使第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。

表2-1 各级名义压力及压力比2.2.2确定各级容积效率 （1）确定各级容积系数由表2-2查得绝热指数为K=1.4，各级膨胀过程的等熵指数m 为 则膨胀指数：1 1.2m =2 1.25m =容积系数： 1/1(1)m v λ=-αε- （2-2）初步确定各级汽缸的相对容积系数：10.1α= 20.12α= 代入式（2-2）计算得：1/1.2110.1(21)0.922v λ=--= 1/1.25210.12(31)0.831v λ=--=（2）选取确定压力系数由文献查得：10.97p λ= 20.99p λ= （3） 选取确定温度系数由文献查得：10.96t λ= 20.97t λ= （4）泄漏系数由文献查得：120.973l l λλ=0.971 = （1） 确定容积效率由v v p t l η=λλλλ得：10.834v η= 20.776v η=2.2.3确定析水系数第一级无水析出，故1 1.0ϕλ=由文献查得各级对应温度下的饱和蒸汽压： t=20 1sa p =2337pa t=25 23170sa p =pa1121/0.82337 2.444873170sa s s p p p ϕ=⨯⨯=>故有水析出。

析水系数1111222s sa s sa p p p p ϕ-ϕλ=⨯ε-ϕ （2-3）由公式（3-3）得5251100.8233720.663103170ϕ⨯-⨯λ=⨯=⨯-2.2.4 确定各级行程容积 3117.50.0089910000.834v s v q V m n ===η⨯ 31222120.00324v s s s v q p T V m n p T ϕ2λ=⨯⨯⨯=η2.2.5 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/30m V sn ==3.33m/s取活塞杆直径d=30mm,又汽缸直径D = （2-4） 由（2-4）得：10.24D ===m20.145D ===m圆整后得：1170D mm = 2112D mm = 392D mm = 由（2-4）得，实际行程容积：310.00903s V m = 320.00331s V m =由I 、II 、III 级均为双作用汽缸，则有效活塞面积：122(2)4p A D d π=⨯- （2-5）由（2-5）计算得：1210.0906p A m = 1220.0331p A m =2.2.6 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：11p v vpA A λλ= （2-6）计算得：10.903v λ=20.826v λ=再通过下式计算新的相对余隙：111vmλαε-=- （2-7）计算得：111111.21110.9030.124211v m λαε--===--222111.252110.8260.123311v m λαε--===--2.3 计算活塞力2.3.1 计算实际吸、排气压2.3.2 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：22()4w A D d π=-（2-8）盖侧面积:24c A D π=(2-9)内止点处活塞力：11w d w s c F p A p A =⨯-⨯ （2-10） 外止点处活塞力：11w d c s w F p A p A =-⨯+⨯ （2-11）表2-3盖侧和轴侧活塞工作面积2.4 确定各级排气温度因为排气压力不太高，取其等熵指数为k=1.4，由于采用水冷的方式，近似的认为各级压缩指数为:1 1.35n =2 1.4n =取1293s T k = ， 2298s T k = ， 排气温度由式1m md s T T ε-= （2-12）求得1368d T k = 2408d T k =2.5计算轴功率并选配电机各级指示功率为()101(1)1160j jn j n ij sj vj sj sj j j n N n p V x δλεδ-⎧⎫⎪⎪⎡⎤=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+-⎨⎬⎣⎦∆⎪⎪⎩⎭（2-13）11s p p δ∆=进气相对压力损失 22d p p δ∆=排气相对压力损失 0s d δδδ≈+由（2-13）计算得： 1i N =15.1kw2i N =10.8kw总的指示功率为 2125.9i ij j N N ===∑kw取机械效率0.94m η=，则轴功率为：/27.55z i m N N η==kw取电机功率余度10%，则电动机功率取30kw三.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 = 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。

⑴动力计算基本数据相对余隙容积10.128'α= 20.246'α=绝热指数k=1.32由 ()tan 1tan 1kv θ+=+ ，查表选取：tan 0.25θ= tan 0.337v = 14o θ= 18.6o ν= ⑵.第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 ：100N/mm 长度比例尺：1 mm/mm01112.8S S =α=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 ：100N/mm 长度比例尺：1mm/mm02224.6S S mm =α= 按勃劳厄法作图3.3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α的关系，转角每等份取15ο（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15λ= 曲轴旋转角速度： 13.1475078.53030n s πω-⨯=== 曲柄销旋转半径：0.550r s mm ==由热力计算数据可知最大活塞力为4.893kN,取7P kN = 由公式()max 21p pm r ωλ=+ 代入数据max 327000191501078.515p m kg -=≈⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭往复质量p m 在运动时产生的往复惯性力I 为：()2cos cos2p I m r ωαλα=+ （2-3）()5854cos cos2αλα=+现将查得(cos 2cos )αλα+与xr 和I 的值如表3.2所示表 3.2（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15λ= 曲轴旋转角速度： 13.1475078.53030n s πω-⨯===曲柄销旋转半径：0.550r s mm ==由热力计算数据可知最大活塞力为7.915kN,取10P kN =由公式()max 21p pm r ωλ=+ 代入数据 max 3210000271501078.515p m kg -==⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭往复质量p m 在运动时产生的往复惯性力I 为：()2cos cos2p I m r ωαλα=+ （2-3）()8319cos cos2αλα=+现将查得(cos 2cos )αλα+与xr 和I 的值如表3.3所示表 3.3（单位：N mm ）（4）计算往复摩擦力s f 查资料知，1(1)600.652ms if N snη-⨯=⨯ （2-4）311600.850.6512000210075010-⎛⎫-⨯ ⎪⎝⎭=⨯⨯⨯⨯⨯ 550N4.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c P (c P 分解成切向力T 和径向力R x )。

sin()cos tT P αββ+=cos()cos x tR P αββ+=式中：t P ---代表活塞力按曲柄转角α求得的综合活塞力乘以因子sin()/cos αββ+,即得转角时的切向力值,其值可按资料《活塞式压缩机设计》表3-4取出。

作切向力图 以纵坐标表示切向力T ,其比例尺与活塞综合力相同,横坐标为θ按圆周长的展开得到的平滑线.取240mm 表示100 π. 由于存在旋转摩擦力r F 的影响，可得：()11600.3~0.4112.011000600.850.35 3.140.1750189i m r N F Sn Nηπ⎛⎫-⨯ ⎪⎝⎭=⎛⎫⨯-⨯⨯ ⎪⎝⎭=⨯⨯⨯= 选取比例尺：力比例尺：100/T m N mm = 长度比例： 1.31/l m mm mm =将横坐标向下移动相当于1891.89100r F ==的距离和总切向力曲线以移动后的新横坐标为计算依据。

按上公式计算各点切向力，然后根据叠加值绘制第一级总切向力图。

第一级切向力和综合活塞力如表4.1（单位：N mm）⑵第二级切向力曲线的绘制按⑴中公式计算各点切向力，然后根据叠加值绘制第二级总切向力图。