论文总字数：24322字

摘 要

往复式压缩机是工业上使用量大、面广的一种通用机械,如石油裂解气的分离、石油加氢精制、空气分离、制冷等领域。立式压缩机是往复活塞式压缩机的一种，是利用活塞在气缸中运动对气体进行挤压，使气体压力提高。

往复活塞式压缩机热力、动力计算是压缩机设计计算中最基本，又是最重要的一项工作，根据提供的排气压力、排气量、驱动等要求，基于压缩机实例，选择最佳总体设计方案。通过选取的总体设计方案，进行压缩机热力计算得到各级压力比、实际进排气压力、排气温度、气缸直径、最大活塞力、压缩机的轴功率及选择电动机等，动力计算是参照热力计算提供的有关参数得到各级的惯性力、摩擦力、活塞力等。活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为各部件图形以及基础设计提供原始数据。本次设计的压缩机主要包括两部分：一部分是热力计算，包括气缸行程容积、排气温度、功率和效率以及压缩机其他主要尺寸的确定；另一部分是动力计算与分析，包括曲柄连杆机构的受力情况的分析计算、主要零部件的强度校核。

关键词：活塞式压缩机 热力计算 动力计算 强度校核

Design of water cooled double cylinder reciprocating piston compressor

Abstract

Reciprocating compressor is a common type machine, which is widely used in the industry, such as the separating of petroleum gas, adding hydrogen to the oil, air separation, and refrigeration and so on. vertical compressor is one kind of reciprocating compressor, using the movement of the pistons in the cylinder to compress gas, in order to increase the gas pressure.

The thermal and dynamic calculations of reciprocating piston style compressor are fundamental and significant in the compressor design calculation. According to the provide exhaust pressure, displacement, driving etc, chose the best overall design program based on compressor example. By choosing the overall design program, the compressor pressure ratio at all levels, the actual inlet and exhaust pressure, exhaust temperature, cylinder diameter, compressor shaft power and motor selection could be got by compressor thermodynamic calculation. And the power calculation is reference to the related parameters of thermodynamic calculation which provide for all levels of the inertial force, friction and piston force, etc. The results of thermodynamic and dynamic calculation results provide the initial data for foundation design and parts graph. This thesis contains two parts: one is thermal calculation, including trip dimension of the cylinder, the temperature of the wasted gas, power and efficiency and the size confirm of the parts of compressor; the other part is dynamical computation and analysis, including the calculation and analysis of the stress situation of the connecting rod, intension checking of the main spare parts.

Key words: piston compressor; thermodynamic calculation; dynamic calculation; strength checking

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 本课题的研究背景和意义 1

1.3 压缩机的分类与结构特点 1

1.3.1 压缩机的分类 1

1.3.2 活塞式压缩机的结构及特点 2

1.4 国内外发展现状及趋势 2

1.4.1 国外的发展及趋势 2

1.4.2 国内的发展及趋势 2

1.5 相关研究的最新成果及动态 3

1.5.1 新型无连杆往复式压缩机的最新进展 3

1.5.2 压缩机气阀的研究成果及动态 3

1.6 结束语 3

第二章 总体设计 4

2.1 设计内容 4

2.2 选择结构形式 4

2.3 运动机构的结构及选择 4

2.4 级数选择 4

2.5 压缩机转速和行程的确定 4

2.6 压缩机的驱动选择 5

第三章 热力计算 6

3.1 技术参数 6

3.2 计算各级排气压力和排气温度 6

3.2.1 计算各级压力 6

3.2.2 计算各级排气温度 6

3.3 修正各级名义压力和温度 9

3.3.1 确定圆整后各级的实际行程容积 9

3.3.2 计算各级压力修正系数及 9

3.3.3 修正后各级名义压力及压力比 9

3.3.4 修正后各级排气温度 10

3.4 计算活塞力 10

3.5 计算轴功率和电机选择 11

3.5.1 示功率及总指示功率 11

3.5.2 压缩机轴功率 12

3.5.3 电机输入功率 12

第四章 动力计算 13

4.1 由热力计算确定的相关数据和结构参数 13

4.2 压缩机的作用力 13

4.2.1 机构运动学关系简化 13

4.2.2 机构运动质量等效 14

4.2.3 各种作用力的计算 14

第五章 气缸部分的设计 21

5.1 气缸 21

5.1.1 气缸主要尺寸的计算 21

5.1.2 冷却水消耗量的确定 21

5.2 气阀 21

5.2.1 气阀组件 21

5.2.2 气阀材料 21

5.2.3 气阀的计算 22

5.3 活塞 27

5.3.1 活塞的结构型式 28

5.3.2 活塞材料的选择 28

5.3.3 活塞结构尺寸的确定 28

第六章 基本部件的设计 31

6.1 机身、中体 31

6.1.1 机体的结构设计 31

6.1.2 机体的计算 32

6.2 曲轴 33

6.2.1 曲柄的基本结构 33

6.2.2 曲轴的结构设计 33

6.2.3 曲轴材料 34

6.3 连杆 34

6.3.1 连杆基本结构型式 34

6.3.2 连杆结构设计 34

6.3.3 连杆的计算 35

6.3.4 连杆螺栓 38

6.3.5 轴承与轴瓦 40

6.4 皮带轮设计 41

总 结 43

参考文献 44

致 谢 46

第一章 绪 论

1.1 引言

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