活塞式壓縮機(jī)計(jì)算方法的研究.pdf

1、往復(fù)活塞式壓縮機(jī)熱力、動(dòng)力計(jì)算是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中基本的，又是最重要的一項(xiàng)工作，根據(jù)用戶提供的成分、氣量、壓力等參數(shù)要求，經(jīng)過(guò)熱力計(jì)算得到壓縮機(jī)的相關(guān)參數(shù)如級(jí)數(shù)、列數(shù)、氣缸尺寸、機(jī)型大小、軸功率等。經(jīng)過(guò)動(dòng)力計(jì)算得到飛輪矩從而完成飛輪設(shè)計(jì)。在曲軸上安裝飛輪的目的是增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣性使曲軸盡可能均勻旋轉(zhuǎn)，避免由于阻力矩隨曲柄轉(zhuǎn)角發(fā)生周期性變化過(guò)大而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)中的電流波動(dòng)和電壓波動(dòng)超過(guò)允許值。同時(shí)經(jīng)過(guò)動(dòng)力計(jì)算得到活塞式壓縮機(jī)的受力情況，準(zhǔn)確地分析機(jī)組

2、受力情況對(duì)消除機(jī)組的振動(dòng)非常重要。在變工況條件下需要快速實(shí)現(xiàn)核算原設(shè)計(jì)的飛輪是否滿足運(yùn)行要求?；钊綁嚎s機(jī)熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算的結(jié)果將為各部件圖形以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供原始數(shù)據(jù)，其計(jì)算結(jié)果的精確程度體現(xiàn)了壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)水平，也始終是壓縮機(jī)研究方面的一個(gè)課題。當(dāng)壓縮機(jī)的操作條件發(fā)生較大變化，將使活塞式壓縮機(jī)的級(jí)間壓力、溫度以及功率、排氣量等發(fā)生變化，需要重新進(jìn)行上述計(jì)算掌握變化的程度，以核算原設(shè)計(jì)的飛輪矩是否滿足要求。此外生產(chǎn)上常使用某些現(xiàn)成的壓縮

3、機(jī)來(lái)壓縮非原定氣體或非額定工況的情況，也需要進(jìn)行熱力、動(dòng)力復(fù)算。在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)壓縮機(jī)的技術(shù)改造、設(shè)計(jì)開發(fā)其計(jì)算工作量巨大，尋求簡(jiǎn)捷的計(jì)算方法對(duì)企業(yè)技術(shù)改造、提高大型工藝用壓縮機(jī)設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)計(jì)算精度具有重要意義。 傳統(tǒng)的活塞式壓縮機(jī)的熱力、動(dòng)力計(jì)算，計(jì)算點(diǎn)數(shù)眾多，計(jì)算工作量極大，以活塞式壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算為例，采用作圖法完成每一級(jí)氣缸切向力曲線繪制之前需要相應(yīng)完成往復(fù)慣性力、蓋側(cè)氣體力、軸側(cè)氣體力曲線的繪制，其中每條曲線至少要有36

4、個(gè)計(jì)算點(diǎn)。而對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)而言，壓縮機(jī)的切向力曲線是由各級(jí)切向力曲線合成的，其計(jì)算工作量之大常常令人難以承受，尋找一種通用的、簡(jiǎn)便的方法應(yīng)用于往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的熱力、動(dòng)力計(jì)算具有重要的意義。 本文利用Excel軟件完成了活塞式壓縮機(jī)的熱力、動(dòng)力計(jì)算方法的研究，利用Excel環(huán)境下的數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)了在三維設(shè)計(jì)軟件下壓縮機(jī)切向力曲線的繪制，使得通過(guò)切向力曲線來(lái)繪制幅度面積矢量圖簡(jiǎn)單易行，為準(zhǔn)確的飛輪設(shè)計(jì)、減小壓縮機(jī)的振動(dòng)創(chuàng)造條件。尤其

5、動(dòng)力計(jì)算中采用非傳統(tǒng)的解析法進(jìn)行往復(fù)慣性力、蓋側(cè)氣體力、軸側(cè)氣體力、切向力曲線的繪制使得壓縮機(jī)切向力曲線的合成變得非常簡(jiǎn)便，計(jì)算過(guò)程解決的主要問(wèn)題有：(1)解析法計(jì)算氣體力。通常利用示功器測(cè)量出的示功圖可以直接進(jìn)行計(jì)算，只需要將活塞對(duì)應(yīng)不同位置時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體壓力與活塞工作面積的乘積即氣體力，但此時(shí)的橫坐標(biāo)是活塞的位移不是曲柄轉(zhuǎn)角。在計(jì)算往復(fù)慣性力、切向力時(shí)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)是曲柄轉(zhuǎn)角而不是位移，因此建立活塞位移與曲柄轉(zhuǎn)角一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系是解決

6、動(dòng)力計(jì)算的關(guān)鍵。(2)確定氣體的膨脹、吸氣、壓縮、排氣的四個(gè)過(guò)程起終點(diǎn)對(duì)應(yīng)活塞的位移或曲柄轉(zhuǎn)角是實(shí)現(xiàn)解析法計(jì)算氣體力的另一關(guān)鍵。(3)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理軟件與三維繪圖軟件的結(jié)合既能夠解決活塞式壓縮機(jī)的計(jì)算問(wèn)題又能夠解決壓縮機(jī)的切向力曲線繪制問(wèn)題，克服二者功能單一、不能滿足工程多方面的需要。(4)利用數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的熱力、動(dòng)力計(jì)算和飛輪矩的快速核算，避免不必要的重復(fù)勞動(dòng)。 對(duì)活塞式壓縮機(jī)熱力、動(dòng)力計(jì)算方法的深入研究與通