文档介绍：目录
第1章概述 1
压缩机的用途 1
压缩机的工作原理和结构简介 3
压缩机曲轴组件简介 5
第2章 4L-20/8型空气压缩机 7
已知数据 7
热力计算 8
第3章动力计算 20
已知数据 20
动力计算 21
第4章曲轴强度计算 27
曲轴受力分析 27
静强度计算 29
疲劳强度计算 30
曲轴刚度计算 31
总结 35
参考文献 36
致谢 37
附录1 38
附录2 48
概述
随着国民经济的发展,压缩机的应用也越来越广。压缩机在采矿、冶金、石油化工生产、机械及建筑等部门得到广泛应用,由于石油化工工业的蓬勃发展,各种烃类气体的压缩机也日趋增多,压缩机在石油化工业中的地位就显得尤为重要。
将机械能转变为气体的能量,用来给气体增压与输送气体的机械称为压缩机。各种型号的压缩机,按工作原理可分为两大类:速度式和容积式。速度式压缩机靠气体在高速旋转叶轮作用下,得到巨大的能量,随后在扩压器中急速降速,使气体的动能转变成势能(压力能)。容积式压缩机靠在气缸内往复运动或旋转运动的活塞,使容积缩小,从而提高气体压力[4]。
压缩机按结构类型的不同,可分类为:
活塞式压缩机与其它类型的压缩机相比有许多优点[6]:
(1)适用压力范围广。这种机器依靠工作容积变化的原理工作,因而不论其流量大小,都能达到很高的工作压力;
(2)热力效率高;
(3)对介质及排气量的适应性强,特别是可用于小排气量情况。
压缩机的用途
4L—20/8型空气压缩机(其外观图见下页),~(绝压)排气量20
m3 /min,可用于气动设备及工艺流程,适用于易燃易爆的场合[3]。
4L压缩机外观图
4L-20/8型活塞压缩机总装配图
该种压缩机可以大幅度提高生产率,工艺流程用压缩机是为了满足分离、合成、反应、输送等过程的需要,因而应用于各有关工业中。因为活塞式压缩机已得到如此广泛的应用的需要,故保证其可靠的运转极为重要。气液分离系统是为了减少或消除压缩气体中的油、水及其它冷凝液
[6]。
本机为角度式L型压缩机,其结构较紧凑,气缸配管及检修空间也比较宽阔,基础力好,切向力也较均匀,机器转速较高,整机紧凑,便于管理。
本机分成两列,其中竖直列为第一列,水平列为第二列,两列夹角为90度,共用一个曲拐,曲拐错角为0度。
压缩机的工作原理和结构简介
工作原理
本机为往复活塞式压缩机,依靠气缸内往复运动的活塞压缩气体容积而提高其压力。
当驱动机(电机)开启后,通过弹性联轴器带动压缩机的曲轴作旋转运动,不断旋转的曲轴使连杆不停的摆动,从而牵动十字头、活塞杆、活塞分别在十字头滑道内和气缸内作往复直线运动[5]。
压缩机工作时,在活塞从内止点到外止点运动的过程中,气缸容积处于相对真空状态,缸外一级进气缓冲罐中的气体即通过吸气阀进入一级气缸内,当活塞行至外止点时,气缸内充满了低压气体。当活塞由外止点向内止点运动时,吸气阀自动关闭,气缸内的气体被逐渐压缩而使压力不断提高,当气体压力大于排气阀外压力和气阀弹簧力时,排气阀打开,排出压缩气体,活塞运动到内止点时排气终了,准备重新吸气。至此,完成一个膨胀、吸气、压缩、排气、再吸气的工作循环[14]。
从一级气缸排出的气体,进入中间冷却器后,再经仪表控制管路组件二级气缸,进行第二次压缩至需要压力,经过二级排气缓冲罐排出压缩机。因此,周而复始,活塞不断的往复运动,吸入气缸的气体亦不断地被吸入排出,从而不断地获得脉动压缩气体。
结构简介
(1)压缩机构
1)气缸组件:
各级气缸中都有三层壁并行成三层空腔,最里层的薄壁筒为气缸套,紧贴在内壁上,内壁与其外面一层形成空腔通冷却水,称为冷却水套;冷却水套包在整个缸体、缸头、填料涵腔和气阀空腔周围,以期全面冷却气缸里的各部件;外层是气体通道,它被分成两部分:吸入通道和排出通道,分别与吸入和排出阀相通,
缸体靠近曲轴侧,由于穿过活塞杆,为防止气体泄漏,设有填料函腔,整体为铸铁结构[6]。
这种结构的特点是气缸靠轴侧的座盖与缸体铸成一体,简化了座盖结构,减少了密封面,填料涵和气缸中心线的同心度很容易保证,气缸座盖上有止口与压缩机中相配合,以保证气缸和十字头滑道的同心度,但这种结构较复杂,铸造工艺有一定难度。
2)活塞组件:
一级活塞为盘形中空组合活塞,整个活塞分成两部分;二级活塞为盘形中空整体活塞。均为铝合金铸造,表面用阳极氧化处理,可以防腐蚀,一级活塞有一道支撑环,四道活塞环,装配时应将活塞环的开口相互错开,可以减少泄漏