第4章-活塞式压缩机中作用力分析2.ppt

（1)气缸中心线彼此有某一夹角时，按旋转方向而言前置列的切向力应与后置列的切向力向前移过等于气缸中心线夹角的角度，然后相叠加； （2)曲柄存在错角，如果列的曲柄错角按旋转方向而言比另一列是超前的，则超前列所超前的角度应与落后列的00相重合 ，即超前列的切向力按自己的座标向后移过所超前的角度，再与落后列相叠加； （3）如果曲柄存在错角，在每一列中气缸又彼此有某一夹角，叠加时先按（1）算出每一列的切向力，然后再依据（2）算出总切向力；（4）在多级压缩机中，有时高压级的曲柄半径设计的比其余的列小，这时该列的切向力使用下式换算到同一基准后才能叠加。 曲柄半径的考虑 若各列曲柄半径不同时，应将各列切向力按下式换算到相同的曲柄半径，即 旋转摩擦力 该力作用在曲柄销上，并取为定值，方向与旋转方向相反，故为正。 总切向力 与曲柄半径 的乘积是总阻力矩 ，因此总切向力曲线就是总阻力曲线 与上相同，但属于同步电动机时，可取 在小功率的同步电动机时，国内也采用 压缩机方案对能量变化值的影响 Xi’an Jiaotong University Xi’an Jiaotong University Xi’an Jiaotong University 单列压缩机中作用力的分祈 活塞力 当压缩机正常运行时，其往复惯性力、气体力、往复摩擦力都是沿每列的气缸中心线方向。它们的代数和被称之为列的活塞力 当压缩机空负荷时，气体力为零，活塞力为惯性力和摩擦力之和；当满负荷而突然停车时，惯性力和摩擦力为零，气体力就是活塞力。如果停车的位置刚好为活塞止点位置，这时的活塞力比其他工况的活塞力都要大。压缩铭牌上所标注的活塞力就是活塞处在止点时的气体力。 压缩机正常运行时的活塞力随曲柄转角的变化 单作用压缩机列的活塞力图 双作用压缩机列的活塞力图 作用力的分析 连杆是摆动的，设它和气缸轴线间摆动的夹角为 ，并假定向曲轴旋转的同方向摆动为正值，向旋转的相反方向为负值，活塞力分为两个力，连杆力Fl和侧向力FN 连杆力 使连杆受拉伸的连杆力为正 为正值 为负值 侧向力 顺旋转方向压向气缸(或十字头导轨)的侧向力为正 连杆力Fl沿着连杆轴线传到曲柄销中心点B，它对曲轴产生两个作用 一个作用是连杆力相对于曲轴中心构成一个力矩，其值为 其方向与曲轴旋转方向相反，故称为阻力矩，并规定阻止曲轴旋转 的力矩为正 作用在曲柄销轴颈上的旋转摩擦力Fr引起旋转摩擦力矩Mf也起阻止曲轴旋转的作用，两力矩叠加得 连杆力另一个作用是使曲轴的主轴颈向主轴承上作用一个力-FN 该力可以分解为水平方向和垂直方向曲两个分力： 垂直方向的分力值恰等于侧向力，而方向与侧向力相反即 水平方向分力值恰等于总活塞力，即 倾覆力矩 侧向力FN和主轴颈作用于轴承上的垂直分力-FN大小相等，方向相反，在机器内部构成了一个力矩 MN=FNb。 MN力矩的方向是顺着曲轴的旋转方向，该力矩在立式压压缩机中，有使机器顺着旋转力向倾倒的趋势，所以习惯上就称做倾覆力矩。 倾覆力矩与阻力矩大小相等，方向相反。但是，因为倾覆力矩是作用在机身上，而阻力矩是作用曲轴上，故二者在压缩机内不能相互抵消 当惯性力平衡好时，空负荷机器运转很平稳，但正常运转时机器就晃动起来，原因就在于此 b 各力对压缩机的作用 是不会传递到机器外边来的，它在机器内部互相平衡了。气体力只使气缸、中体和机身等有关部分，以及它们之间的连接螺钉等承受拉伸或压缩载荷，故称为内力。 气体力 惯性力 作用在主轴承上的活塞力中，气体力部分巳在机器内部平衡掉了，而余下的往复惯性力部分未被平衡，它能通过主轴承及机体传到机器外面来．故惯性力称为外力，或称为自由力 侧向力及倾覆力矩 往复摩擦力 内力 压缩机的阻力矩 压缩机的阻力矩是随转角 周期地变化的，而驱动机的驱动力矩Md一般是一个不变的数值。虽然在机器每一转之中，阻力矩所消耗的功与驱动力矩所供给的功保持相等，由此维持压缩机的每分钟转数不变，但一转中的每一瞬时二者的数值是不相等的，因此要使主轴产生加速或减速现象 从而使曲轴瞬时转速发生变化，曲轴存在瞬时角加速度 为压缩机组中的全部旋转质量的转动惯量 为曲轴瞬时角加速度 为了使压缩机曲轴瞬时 速度均匀即 小，故应 力争使 加大 ，所以 要加飞轮 切向力和法向力 作用在曲柄销上的连杆力 可分解为垂直于曲柄方向的切向力 以及沿曲柄方向的法向力 切向力和法向力的大小及方向均随曲柄 转角 而变化，这里规定与曲轴旋转 方向相反的切向力为正、由曲轴中心向外指向的法向力为正 切向力FT对曲轴中心形成的力矩为 阻力矩公式 切向力形成的力矩也就是阻力矩。上式中曲柄半径r是一个定值，因此只要研究曲轴旋转一周中切向力F