第二章 容积式压缩机5.ppt

容积式压缩机 过程流体机械 第二章 容积式压缩机 往复式压缩机典型结构及工作过程 1 往复式压缩机的热力性能及动力性能 2 往复式压缩机的气阀与密封 3 往复式压缩机的调节与控制 4 往复式压缩机的选型与结构实例 5 菜单 6 回转式压缩机 2.2.2 压缩机的动力性能 目的：分析各种作用力及力矩，指导压缩机的结构设计，及压缩机基础和减震设计, 保证压缩机安全平稳运行 压缩机工作时，作用力有哪几种？ （ 1 ）压缩气体的作用力； （气体力） （ 2 ）运动件产生的惯性力；（往复惯性力和旋转惯性力） （ 3 ）摩擦力。 （往复摩擦力和旋转摩擦力） 气体力的计算（Fg） (2)惯性力计算 往复惯性力： 旋转惯性力： 活塞运动的速度与加速度 曲轴 汽缸 十字头 活塞及活塞杆 十字头 滑道 连杆的重量分配 曲轴偏心质量（偏心质量向 集中） mc 0` 0` 主轴颈 曲柄销 曲柄 曲拐 r ρ 综合质量转化为两部分 旋转运动质量 往复运动质量 (a)往复惯性力 I 惯性力=质量x加速度 分解式： 往复惯性力图： I1 I11 I （b）旋转惯性力 Ir 旋转惯性力：Ir=旋转质量×向心加速度 当ω一定时，旋转惯性力大小一定。 惯性力方向沿曲柄半径向外，即始终为拉力作用。 由于旋转质量都集中在曲轴上， 旋转惯性力只发生在曲轴上。 旋转惯性力可以用曲轴配重来平衡。 I r ω mr (3) 摩擦力 摩擦力又分为：往复摩擦力和旋转摩擦力。 （a）往复摩擦力 RS 往复摩擦力所消耗的功率占总摩擦功率Nm的（60%~70%） 当θ=0~180°，摩擦力为正值，连杆受拉力。 当θ =180 °~ 360°，摩擦力为负值，连杆受压力 (b)旋转摩擦力 Rr 主要发生在：十字头销、连杆瓦、主轴瓦、轴承等。 旋转摩擦力所消耗的功率占总摩擦功率 Nm 的40%~30%。 旋转摩擦力位于曲轴连杆瓦处，摩擦力方向与转向相反。 旋转摩擦力产生旋转摩擦力矩，Mr = Rr×r 作用力分析 (a)综合活塞力：Fp=Fg+FIs+Ffs h (ｂ) 工作力矩（阻力矩） 阻力矩与驱动力矩平衡（理论上） MY = Md ( Md：驱动力矩） 实际中： MY 阻力矩随气体压力变化而变化，即： Md ≠ MY 差值： Md - MY = J.ε J — 全部旋转质量的惯性矩， 　 ε— 曲轴的角加速度， 　由于阻力矩非定值，使曲轴的转速出现加速和减速现象，加速时 ε 为正；减速时 ε为负。则： 惯性力矩为 ±J ε 值。 当： Md MY 时，驱动功富裕，J ε为正值，曲轴加速。 　 Md MY 时，驱动功不足，J ε 为负值，曲轴减速。 任何机器的曲轴在旋转中一会儿加速、一会儿减速，破坏轴和轴承，影响电网，必须尽可能的减少这一速度波动。 （ｃ）飞轮的惯性矩计算 解决速度波动的最简单有效的方法是加一个飞轮，原理是：增大惯性矩 J，从而降低角加速度ε。 飞轮的惯性矩： 　 　G — 轮缘部分的质量， kg D — 轮缘质心直径， m 速度波动产生的最大动能变化量△E 飞轮 平均角速度 由G、D来设计计算飞轮尺寸。 加飞轮的目的： 解决驱动力矩与阻力矩不均衡问题，使压缩机转速均匀。 （ｄ）侧向力矩（侧覆力矩） 在十字头与曲轴上各存在一个侧向力 FN，形成了一个力偶MN。 两侧向力之间距为 b , 　　侧覆力矩周期性变化，机器自身无法平衡，造成机器震动、摇摆，满载荷、立式机更明显。 措施 ：机体、基础加大，提高稳定性。 Fp θ （ｅ） 惯性力平衡 往复式压缩机存在两种惯性力：往复惯性力 I 和旋转惯性力 Ir 　旋转惯性力的平衡 旋转惯性力： 平衡方法：曲柄反方向加平衡重，质量为 m0 ，旋转半径 r0 平衡时： 平衡重的质量： * *