过程流体机械课程设计指导书

爲TV 0V合肥工业大学过程流体机械课程设计指导书一、设计题目4L-20/8 活塞式压缩机设计二、主要设计参数1)排气量： 有效排气量21.5 m3/min2)进气压力：0.1MPa3)排气压力：0.8MPa4)轴转速：400rpm5)行程：240mm6)气缸数： 一级压缩1二级压缩17)气缸直径：一级420mm二级250mm8)轴功率：W 118 KW9)电机： 功率 130 KW，转速730 rpm， 额定电压 380V10)排气温度：W 160 0：11)冷却水量： 4 吨/小时三、设计计算1、计算任务（1）对实际排气量，排气温度和功率进行复算。（2）主、从动皮带轮的设计计算。2、压缩机设计计算1）结构型式及方案选择根据总压力比£ =8,压缩机的级数取两级比较合适。本设计为固定式压 缩机，为了获得较好的运转平稳性，结构型式采用L型，而且1、11级采用 双作用气缸。另外,压缩机采用水冷方式。2）容积流量（排气量）的计算1）理论排气量q 、q 的计算vn1vn 2qvn兀兀L- n + (D2 一d2)L- n = (2D2 一d2)Ln44图 1 容积流量的计算式中 n压缩机转速rpm。2）实际排气量的计算q 二 q Fv vn v式中n 容积效率，n =入入入入V V V P T l1其中入V容积系数，入V = 1-a （£ n -1） , a为相对余隙系数,低压级a =0.1,中压级a =0.11。£为名义压力比, 一般单级压力比£ =34。n为膨胀指数。入压力系数，入=0.950.98PP入T温度系数，入t=0.920.98入1泄漏系数，入=0.900.983）各级行程容积 Vs 的计算qVs=（n为压缩机转速）nnv3）排气温度计算m-1£m式中m压缩过程指数，一般压缩过程指数取低压级m =（0.950.99）k，中、高压级m = k。注意：压缩终温不能超过160 0C（4）估算轴功率（W 118 KW）Nij=n G 8 )九 p V60 sj vj sjsjmj£ (1 + 8 )mj-1/ 1m 1j 0 jj本设计中， 18 和 18 均取为 1 。sj0 j2、皮带传动设计计算已知条件： P = 130 KW ，n1 = 730 rpm，n2 = 400 rpm（ 1）求计算功率p = k pdA= 1.3本设计为软起动，连续工作，工作时间216h，查表可得k，取kAA由此可得 p = 1.3 x 130 = 169KWd（2）由计算功率p和小带轮转速n1选带的型号，选SPC型窄V带。 d13）带轮直径计算1）初选主动轮基准直径dd = 400mm1n 730由i = 1 = 1.825，可计算出从动轮直径dd 2n 40022dd = idd = 730mm212）验算带速SPC型窄V带速范围是525m/sW25 m/s” 兀 dd nV =-11 60 x 1000确定中心距a和带轮基准长度LdD确定带轮基准长度Ld0.7(dd + dd ) < a < 2(dd + dd )1 2 0 1 2取a = dd+ dd012则L = 2 a+ " (dd+ dd )+ 阀2 ddP002124a0查表可得Ld以及与其对应的内周长度（公称长度）L.di2）确定实际中心距aL - La = a + d 002由 a = a 0.0 1 L 以及 a= a + 0.03L 可得m i ndmaxdAa = 0.045Ld(5)计算小带轮包角a i= 180dd - dd-2i x 57.3。(或 600)三 1200a(6)求V带根数Z(p k k + Ap )k0 a l 0式中 k 包角系数ak 长度系数，根据内周长度 L 查表得到。 lik材质系数，对于棉帘布和棉线绳结构的，取k =0.75，对于化纤线绳结构的取k =1。p 单根带许用功率值。0Ap 计入传动比影响时，单根带所能传递的功率增量。Ap = 000.0001ATn ， AT 是单根带所能传递转矩的修正值，可通1过查表得到， n 为主动轮转速。17) 单根带的预紧F = 500 乙(耳-1) + qV2 0Vzka式中 q带单位长度的质量，Kg/m，查表可得。V 带的线速度。8) 轴上的压力02四、压缩机结构设计图 2 L 型空气压缩机本课程设计所设计的压缩机是如图2所示的L型空气压缩机。其主要零部件包括气缸、 活塞、吸气阀、排气阀等。1、气缸（1）基本结构型式采用双作用式铸铁气缸，冷却方式为水冷，不采用缸套。（2）气阀在气缸上的布置要求气阀在气缸上设置的通道截面尽量大，气流阻力小以及安装检修方便。气缸顶部的两个气阀在气缸盖上作轴向布置，底部两个气阀作倾斜布置。图 4 气缸壁厚图 3 气阀在缸盖上的布置3）主要尺寸进气口和出气口直径140 mm气缸壁厚L1 = 1416 mmL2=1214 mm机身壁厚 工作面 1416 mm非工作面 1214 mm要求壁厚均匀，美观，便于铸造。2、气阀进气阀和排气阀均采用标准件。目前压缩机都使用随管路中气体压力变化而自 动启闭的自动阀。本设计采用的是结构较简单，制造容易的环状阀。图 5 环状阀图 6 填料部件3、活塞活塞分为桶形活塞、盘形活塞、级差式活塞、隔距环组合式活塞和柱塞等几种 本设计采用的是盘形铸铁活塞，两端壁间按直径大小配加强筋38 条，筋不能与 毂部和外壁相联。4、活塞环要求密封可靠并耐磨，采用铸铁环开切口的结构。一级活塞和二级活塞都采用 两个活塞环。5、填料压缩机中的填料多采用自紧式密封。密封圈按结构分为平面和锥形两类，采用 金属或非金属作为密封圈的材料。本设计采用铸铁平面式密封圈。