第二章 容積式壓縮機_3

1、LOGO容積式壓縮機容積式壓縮機過程流體機械過程流體機械第第2 2章章容積式壓縮機容積式壓縮機往復(fù)式壓縮機基本構(gòu)成和工作過程往復(fù)式壓縮機基本構(gòu)成和工作過程2.2.1 1往復(fù)式壓縮機的熱力性能及動力性能往復(fù)式壓縮機的熱力性能及動力性能2.22.2往復(fù)式壓縮機的氣閥與密封往復(fù)式壓縮機的氣閥與密封2.32.3 往復(fù)式壓縮機的調(diào)節(jié)與控制往復(fù)式壓縮機的調(diào)節(jié)與控制2.42.4往復(fù)式壓縮機的選型與結(jié)構(gòu)實例往復(fù)式壓縮機的選型與結(jié)構(gòu)實例2.52.5菜單菜單2.62.6 回轉(zhuǎn)式壓縮機回轉(zhuǎn)式壓縮機2.22.2往復(fù)式壓縮機熱力和動力性能往復(fù)式壓縮機熱力和動力性能菜單菜單熱力性能熱力性能：排氣壓力、排氣量、排氣溫度以及

2、功率和效率動力性能動力性能：壓縮機運行過程中各種力及力矩分析、飛輪矩的確定及力和力矩的平衡2.2.1 2.2.1 壓縮機的熱力性能壓縮機的熱力性能（）排氣壓力（）排氣壓力 壓縮機壓縮機最終排氣壓力最終排氣壓力的大小由排入系統(tǒng)內(nèi)的氣量和的大小由排入系統(tǒng)內(nèi)的氣量和從系統(tǒng)輸出的氣量是否平衡所決定。從系統(tǒng)輸出的氣量是否平衡所決定。 雖然壓縮機名牌上都標(biāo)明了額定排氣壓力，但壓縮機工作時的排氣壓力往往取決于壓縮機和排氣系統(tǒng)之間的氣量平衡關(guān)系，只有壓縮機的排氣量和系統(tǒng)的用氣量之間達(dá)到供求平衡關(guān)系時，才能保證壓縮機排氣壓力穩(wěn)定。排氣壓力排氣壓力排氣壓力：氣體量的供需決定：氣體量的供需決定排氣系統(tǒng)的壓力：排氣系

3、統(tǒng)的壓力： “背壓背壓” 排氣量排氣量=需求量：需求量： 穩(wěn)定壓力下運行穩(wěn)定壓力下運行 排氣量排氣量需求量：需求量： 壓力上升，高出壓力上升，高出一定限度出現(xiàn)事故一定限度出現(xiàn)事故進、排氣系統(tǒng)形式進、排氣系統(tǒng)形式（）（） 排氣溫度排氣溫度壓縮機末級壓縮機末級壓縮終了壓縮終了氣體溫度氣體溫度排氣溫度排氣溫度: 壓縮機出口法蘭壓縮機出口法蘭Td是影響壓縮機正常運行的重要參數(shù)排氣溫度過高，潤滑油黏度降低、性能惡化積炭及排氣溫度過高，潤滑油黏度降低、性能惡化積炭及氣體含油成分增加；氣體含油成分增加；排氣溫度過高，發(fā)生腐蝕、爆炸等現(xiàn)象排氣溫度過高，發(fā)生腐蝕、爆炸等現(xiàn)象排氣溫度過高的原因？改善措施？排氣溫度

4、過高的原因？改善措施？采用多級壓縮、進氣冷卻，氣體成分變化等采用多級壓縮、進氣冷卻，氣體成分變化等)(KTTnnsd1- -= =e eTTdd ( (）排氣量（容積流量）排氣量（容積流量）析出的水蒸氣、被洗滌氣體均計入排氣量，析出的水蒸氣、被洗滌氣體均計入排氣量，排氣量排氣量是是吸氣量與泄露量差值，計算壓縮機的幾何尺寸吸氣量與泄露量差值，計算壓縮機的幾何尺寸1. 排氣量排氣量 在所要求的排氣壓力下，壓縮機最后一級單在所要求的排氣壓力下，壓縮機最后一級單位時間內(nèi)排出的氣體容積，位時間內(nèi)排出的氣體容積，換算換算到一級進口壓力到一級進口壓力和溫度時容積值和溫度時容積值。一、排氣量定義（實際與標(biāo)準(zhǔn)兩

5、種）一、排氣量定義（實際與標(biāo)準(zhǔn)兩種）33/min/mms，壓縮機銘牌標(biāo)識：額定排氣量，特定進口狀態(tài)壓縮機銘牌標(biāo)識：額定排氣量，特定進口狀態(tài)（進氣壓力（進氣壓力=1=1個大氣壓、溫度個大氣壓、溫度=20=20）的排氣量。）的排氣量。 一、排氣量定義l 壓縮機實際排氣量表征壓縮機的大小，而不表明壓壓縮機實際排氣量表征壓縮機的大小，而不表明壓縮機所能提供的有效氣體數(shù)量。縮機所能提供的有效氣體數(shù)量。nlvstpvVq =實際循環(huán)的排氣量理論計算公式：實際循環(huán)的排氣量理論計算公式：泄漏系數(shù)是影響泄漏系數(shù)是影響實際循環(huán)排氣量的因素實際循環(huán)排氣量的因素, ,也可能影也可能影響吸氣量響吸氣量。其取值范圍：。其

6、取值范圍：98. 090. 0 =l對一般有油潤滑壓縮機：對一般有油潤滑壓縮機：對無油潤滑壓縮機：對無油潤滑壓縮機：95. 085. 0 =l氣閥、活塞環(huán)、填料。氣閥、活塞環(huán)、填料。多級壓縮機的級間管道和輔助設(shè)備（油分、中多級壓縮機的級間管道和輔助設(shè)備（油分、中冷）也可能產(chǎn)生泄漏。冷）也可能產(chǎn)生泄漏。外泄漏外泄漏漏入大氣、漏入大氣、1 1級吸氣管道或與級吸氣管道或與1 1級吸級吸氣相同的容積中，稱外漏。氣相同的容積中，稱外漏。泄漏部位：泄漏部位：泄漏類別：泄漏類別：外漏影響排氣量和級間壓力分配。外漏影響排氣量和級間壓力分配。內(nèi)泄漏內(nèi)泄漏漏出的氣體只是在壓縮機內(nèi)部從高漏出的氣體只是在壓縮機內(nèi)部從

7、高壓級漏入低壓級。壓級漏入低壓級。選取泄漏系數(shù)時，通常高壓級取高些（選取泄漏系數(shù)時，通常高壓級取高些（泄漏影泄漏影響相對較小響相對較小），而低壓級取低些（），而低壓級取低些（后面高壓級后面高壓級有泄漏，前面低壓級要多吸氣有泄漏，前面低壓級要多吸氣相當(dāng)于低壓相當(dāng)于低壓級氣缸利用率低級氣缸利用率低）。）。內(nèi)漏不影響排氣量，只影響級間壓力分配。內(nèi)漏不影響排氣量，只影響級間壓力分配。內(nèi)漏增大耗功。內(nèi)漏增大耗功。思考題思考題 2.7 分析壓縮機在高海拔地區(qū)運行氣量的變化規(guī)律并解釋其原因分析壓縮機在高海拔地區(qū)運行氣量的變化規(guī)律并解釋其原因 吸氣壓力吸氣壓力 ps ：一級進氣管道一級進氣管道（法蘭測點）處壓

8、力（法蘭測點）處壓力 （名義或銘牌額定壓力）（名義或銘牌額定壓力） 常壓進氣由大氣壓力確定常壓進氣由大氣壓力確定 高海拔地區(qū)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫次鼩鈮毫Ω吆０蔚貐^(qū)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫次鼩鈮毫?ps 若排氣壓力若排氣壓力 pd 不變，則名義壓力比不變，則名義壓力比 根據(jù)（根據(jù)（2-12）式和（）式和（2-11）式）式 容積系數(shù)容積系數(shù)V ，實際吸氣量，實際吸氣量 Vs0，容積流量，容積流量 qV 排氣壓力排氣壓力 pd ：末級排氣接管末級排氣接管（法蘭測點）處壓力（法蘭測點）處壓力 （名義或銘牌額定壓力）（名義或銘牌額定壓力） 由儲氣罐壓力（用戶）確定由儲氣罐壓力（用戶）確定-=-=11) 1(1101ns

9、dSnVppVVe2. 2. 標(biāo)準(zhǔn)容積流量（供氣量）標(biāo)準(zhǔn)容積流量（供氣量） 壓縮機單位時間內(nèi)排出的氣體容積折算到基準(zhǔn)狀壓縮機單位時間內(nèi)排出的氣體容積折算到基準(zhǔn)狀態(tài)時的態(tài)時的干氣體干氣體容積值，叫標(biāo)準(zhǔn)排氣量，也稱供氣量。容積值，叫標(biāo)準(zhǔn)排氣量，也稱供氣量。 q qVNVN二、供氣量定義 級間如果有冷凝水析出，則被分離的冷凝水不計入供級間如果有冷凝水析出，則被分離的冷凝水不計入供氣量；氣量； 級間如果進行抽氣洗滌凈化，則被洗滌掉的組分不計級間如果進行抽氣洗滌凈化，則被洗滌掉的組分不計入供氣量；入供氣量； 被抽掉氣體若用于工藝流程，則計入供氣量；被抽掉氣體若用于工藝流程，則計入供氣量； 若中途加入其它

10、氣體并由機組出口排出，則這部分氣若中途加入其它氣體并由機組出口排出，則這部分氣體計入供氣量體計入供氣量指示功：壓縮氣體所消耗的功。指示功：壓縮氣體所消耗的功。摩擦功：克服機械摩擦所消耗的功。摩擦功：克服機械摩擦所消耗的功。軸功率：單位時間內(nèi)主軸所消耗的功率。軸功率：單位時間內(nèi)主軸所消耗的功率。軸功率軸功率為指示功率和摩擦功率之和。為指示功率和摩擦功率之和。 (4 (4）功率和效率）功率和效率級在每轉(zhuǎn)中的指示功：級在每轉(zhuǎn)中的指示功：1()11kdkisVsspkWpVkp-=-110(1) (1)11kksVskpVke-=-級的指示功率：級的指示功率：111060()1601(1) (1)16

11、01iikdksVsskksVsnNWpnkpVkpnkpVke-=-=-單位：單位：W多級壓縮時，各級的指示功率為：多級壓縮時，各級的指示功率為：1601601jjijijnnjsjVjsjjjnNWnnpVne-=-（）W壓縮機總的指示功率為：壓縮機總的指示功率為：=zjjijiNN1W壓縮機的軸功率為：壓縮機的軸功率為：mimizNNNN=W常用于比較同一類型壓縮機的經(jīng)濟性，它很直觀，常用于比較同一類型壓縮機的經(jīng)濟性，它很直觀，特別是空氣動力用壓縮機常采用比功率來作為經(jīng)濟特別是空氣動力用壓縮機常采用比功率來作為經(jīng)濟性評價的指標(biāo)。性評價的指標(biāo)。 比功率比功率: :定義：單位排氣量所消耗的功

12、，定義：單位排氣量所消耗的功，單位為單位為kW(m3min)或或kW(m3h)對皮帶傳動要考慮傳動效率。對皮帶傳動要考慮傳動效率。另外，還應(yīng)考慮另外，還應(yīng)考慮5%15%功率儲備。功率儲備。則：則：cmidNkN=WcmidNN)15. 105. 1 (=W儲備系數(shù)，儲備系數(shù)，k=1.051.15傳動效率，傳動效率，c =0.960.99壓縮機的驅(qū)動功率：壓縮機的驅(qū)動功率：思考題：思考題：1.1.壓力比分配的基本原則？壓力比分配的基本原則？2.2.排氣量和供氣量的區(qū)別？排氣量和供氣量的區(qū)別？3.3.泄漏系數(shù)從低壓級到高壓級選取時如何泄漏系數(shù)從低壓級到高壓級選取時如何變化？為何？變化？為何？2.2

13、.2 2.2.2 壓縮機的動力性能壓縮機的動力性能1. 曲柄連桿機構(gòu)的運動曲柄連桿機構(gòu)的運動2. 壓縮機中的作用力壓縮機中的作用力3. 慣性力的平衡慣性力的平衡4. 切向力圖切向力圖目的：分析各種作用力及力矩，指導(dǎo)壓縮機的目的：分析各種作用力及力矩，指導(dǎo)壓縮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，及壓縮機基礎(chǔ)和減震設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計，及壓縮機基礎(chǔ)和減震設(shè)計, , 保證壓保證壓縮機安全平穩(wěn)運行縮機安全平穩(wěn)運行1 1 曲柄連桿機構(gòu)的運動曲柄連桿機構(gòu)的運動一、機構(gòu)的運動分析一、機構(gòu)的運動分析曲柄連桿機構(gòu)的運動簡化為兩質(zhì)點的曲柄連桿機構(gòu)的運動簡化為兩質(zhì)點的簡單運動。簡單運動。（1）曲柄銷）曲柄銷E點的旋轉(zhuǎn)運動點的旋轉(zhuǎn)運動（2）活塞銷

14、）活塞銷B點的直線往復(fù)運動點的直線往復(fù)運動1、曲柄銷、曲柄銷E點的運動關(guān)系點的運動關(guān)系1 1 曲柄連桿機構(gòu)的運動曲柄連桿機構(gòu)的運動2、活塞銷、活塞銷B點的運動關(guān)系點的運動關(guān)系r/ L=令1(1 cos)1 cosxr=-sinsinLr=(1 cos)1 cos24xr=-活塞位移：活塞位移： 2 sinsin 22 coscos 2dxdxddtddtrdddadtddtr=活 塞 速 度 ：活 塞 加 速 度 ：1 1 曲柄連桿機構(gòu)的運動曲柄連桿機構(gòu)的運動一一 質(zhì)量的換算質(zhì)量的換算 2 2 壓縮機中的作用力壓縮機中的作用力往復(fù)式往復(fù)式運動的零件：連桿、曲柄、活塞、活塞桿、十字頭等運動的零件

15、：連桿、曲柄、活塞、活塞桿、十字頭等 作作直線往復(fù)運動直線往復(fù)運動的零件：活塞、活塞桿、十字頭的零件：活塞、活塞桿、十字頭 作作單純旋轉(zhuǎn)運動單純旋轉(zhuǎn)運動的零件：曲軸、飛輪的零件：曲軸、飛輪 作作復(fù)雜性運行復(fù)雜性運行的零件：連桿的零件：連桿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化化 Q Q離離O O點的距離為點的距離為 ，對，對O-OO-O軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力為軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力為: : 轉(zhuǎn)化成作用在曲柄銷轉(zhuǎn)化成作用在曲柄銷E E中心點上的等效旋轉(zhuǎn)慣性力為：中心點上的等效旋轉(zhuǎn)慣性力為：22km222kkmrm=2kmr故曲軸上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力故曲軸上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力為：為：221(/)kkmrmr2/kkmmr=連桿質(zhì)量的轉(zhuǎn)化連桿質(zhì)

16、量的轉(zhuǎn)化粗略認(rèn)為連桿質(zhì)量的大部分集中在大頭，小部分集中在小粗略認(rèn)為連桿質(zhì)量的大部分集中在大頭，小部分集中在小頭，對于大多數(shù)壓縮機的連桿可取：頭，對于大多數(shù)壓縮機的連桿可?。?lllm.llmm40302= = = lm.lllm lm70601= = =總運動質(zhì)量的轉(zhuǎn)化總運動質(zhì)量的轉(zhuǎn)化MS旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量往復(fù)運動質(zhì)量往復(fù)運動質(zhì)量2112(splrkkllmmmllmmmmrl=往復(fù)運動質(zhì)量：集中在十字頭）旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量：集中在曲柄銷）二二 作用力的計算作用力的計算（ 1 1）壓縮壓縮氣體的作用力氣體的作用力； （氣體力氣體力）（ 2 2）運動件產(chǎn)生的運動件產(chǎn)生的慣性力慣性力；（往復(fù)慣性力

17、和旋轉(zhuǎn)慣性力）往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力）（ 3 3）摩擦力摩擦力 （往復(fù)摩擦力和旋轉(zhuǎn)摩擦力往復(fù)摩擦力和旋轉(zhuǎn)摩擦力）（4 4）總和活塞力總和活塞力氣體力：汽缸內(nèi)氣體受氣體力：汽缸內(nèi)氣體受活塞壓縮時所產(chǎn)生的作活塞壓縮時所產(chǎn)生的作用力。用力。是內(nèi)力，不會傳到機身是內(nèi)力，不會傳到機身 (1) (1) 氣體力氣體力 )2mAppApFpaipig（活塞承壓面積。（力差。汽缸內(nèi)活塞兩側(cè)氣體壓=氣體力受力圖： 在外止點位置滿負(fù)載在外止點位置滿負(fù)載停車氣體力最大停車氣體力最大FgFg= piAp360180（2） 慣性力計算慣性力計算由于曲柄連桿機構(gòu)的運動部件質(zhì)量已轉(zhuǎn)化到圖示的由于曲柄連桿機構(gòu)的運動部件質(zhì)量已轉(zhuǎn)

18、化到圖示的E點和點和B點，可將慣性力分成往復(fù)慣性力點，可將慣性力分成往復(fù)慣性力 和旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)慣性力慣性力 。mwFmrFMS旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量往復(fù)運動質(zhì)量往復(fù)運動質(zhì)量(a)往復(fù)慣性力 I慣性力慣性力2coscos2mwssFm am r=2122coscos2mwsmwsFm rFm r =為一階往復(fù)慣性力為二階往復(fù)慣性力分解式：分解式：(mwsFma=質(zhì)量 加速度） 往復(fù)慣性力圖：往復(fù)慣性力圖：I1I11I討論：討論：2coscos2mwssFm am r=1）一階、二階往復(fù)慣性力數(shù)值都是周期性變化的，）一階、二階往復(fù)慣性力數(shù)值都是周期性變化的，變化規(guī)律與加速度規(guī)律一致，即在內(nèi)外止點，

19、慣性變化規(guī)律與加速度規(guī)律一致，即在內(nèi)外止點，慣性力最大；力最大；2）慣性力大小正比于速度的平方，因此改變轉(zhuǎn)速）慣性力大小正比于速度的平方，因此改變轉(zhuǎn)速時，必須注意到慣性力的變化對機器帶來的影響，時，必須注意到慣性力的變化對機器帶來的影響，故在設(shè)計高速壓縮機時，應(yīng)特備注意慣性力的大小。故在設(shè)計高速壓縮機時，應(yīng)特備注意慣性力的大小。 往復(fù)慣性力圖：往復(fù)慣性力圖： （b b）旋轉(zhuǎn)慣性力）旋轉(zhuǎn)慣性力 旋轉(zhuǎn)慣性力：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量旋轉(zhuǎn)慣性力：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量向心加速度向心加速度 當(dāng)當(dāng)一定時，旋轉(zhuǎn)慣性力大小一定。一定時，旋轉(zhuǎn)慣性力大小一定。 慣性力方向沿曲柄半徑向外，即始終為拉力作用。慣性力方向沿曲柄半徑向外，即始終為拉

20、力作用。 由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量都集中在曲軸上，由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量都集中在曲軸上， 旋轉(zhuǎn)慣性力只發(fā)生在曲軸上旋轉(zhuǎn)慣性力只發(fā)生在曲軸上。 旋轉(zhuǎn)慣性力可以用旋轉(zhuǎn)慣性力可以用曲軸配重來平衡曲軸配重來平衡。 2rmrFm r=FmrmrrmF(3) (3) 摩擦力摩擦力 接觸面間產(chǎn)生的摩擦力，其值取決于彼此間的正壓力和摩擦接觸面間產(chǎn)生的摩擦力，其值取決于彼此間的正壓力和摩擦系數(shù)。作用運動件上的摩擦力其方向始終與運動方向相反，大小隨系數(shù)。作用運動件上的摩擦力其方向始終與運動方向相反，大小隨 變化且規(guī)律比較復(fù)雜。變化且規(guī)律比較復(fù)雜。 摩擦力又分為：摩擦力又分為：往復(fù)摩擦力往復(fù)摩擦力和和旋轉(zhuǎn)摩擦力旋轉(zhuǎn)摩擦力。（a a）往復(fù)

21、摩擦力）往復(fù)摩擦力 可看做是有活塞與汽缸壁、活塞桿與填料、可看做是有活塞與汽缸壁、活塞桿與填料、十字頭與滑道等所有摩擦的總和，通常可視為定值。往復(fù)摩擦力十字頭與滑道等所有摩擦的總和，通?？梢暈槎ㄖ怠Ｍ鶑?fù)摩擦力所消耗的功率占總摩擦功率所消耗的功率占總摩擦功率NmNm的（的（60%70%60%70%）u當(dāng)當(dāng)=0-180=0-180，摩擦力為正值，連桿受拉力。，摩擦力為正值，連桿受拉力。u當(dāng)當(dāng) =180 =180 - 360- 360，摩擦力為負(fù)值，連桿受壓力，摩擦力為負(fù)值，連桿受壓力（b b）旋轉(zhuǎn)摩擦力）旋轉(zhuǎn)摩擦力 主要發(fā)生在：曲柄銷、連桿瓦、主軸瓦、軸承等。主要發(fā)生在：曲柄銷、連桿瓦、主軸瓦、軸

22、承等。 旋轉(zhuǎn)摩擦力所消耗的功率占總摩擦功率旋轉(zhuǎn)摩擦力所消耗的功率占總摩擦功率 Nm Nm 的的30%40%30%40%。fsF2(2 )(0.6 0.7)602gipmwsmfsFp AFm rconconNFSn=pgmwfsFFFF=（4）綜合活塞力）綜合活塞力綜合活塞力綜合活塞力=氣體力氣體力 +往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力 +往復(fù)摩擦力往復(fù)摩擦力 三三 活塞壓縮機主要零部件受力分析活塞壓縮機主要零部件受力分析1、活塞組件的受力分析（如圖、活塞組件的受力分析（如圖a所示）所示）綜合活塞力綜合活塞力=氣體力氣體力+往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力+往復(fù)摩擦力往復(fù)摩擦力 pgmwfsFFFF=2、十字頭受力分析

23、（如圖、十字頭受力分析（如圖a所示）所示）有三個力：活塞桿作用力有三個力：活塞桿作用力F、連桿力、連桿力Ft、十字頭側(cè)向力、十字頭側(cè)向力Fn22cos1sintFFF=-22sin1sinnFFFtg=-連桿力：連桿力：側(cè)向力：側(cè)向力：3、連桿受力分析、連桿受力分析連桿式一根二力桿件，桿身受到連桿力的拉或壓作用，并隨連桿式一根二力桿件，桿身受到連桿力的拉或壓作用，并隨而改變而改變FtFtFtFt為簡化計算，工程上常用為簡化計算，工程上常用最大氣體最大氣體力力來進行連桿強度與穩(wěn)定性的校核來進行連桿強度與穩(wěn)定性的校核22cos1sintFFF=-4、曲軸受力分析、曲軸受力分析連桿力連桿力Ft沿連桿

24、作用在曲柄銷沿連桿作用在曲柄銷E點上，并分點上，并分為兩個分力，一個是法向力為兩個分力，一個是法向力 ，另一個是切向力，另一個是切向力tFtF曲軸除受法向力外，尚有不平曲軸除受法向力外，尚有不平衡的回轉(zhuǎn)慣性力，這些力由軸衡的回轉(zhuǎn)慣性力，這些力由軸頸處的支座反力予以平衡頸處的支座反力予以平衡cos()cos()costtFFF=sin()sin()costtFFF=5、曲軸受力矩分析、曲軸受力矩分析（1）切向力）切向力Ftt對曲軸產(chǎn)生力矩，稱為切向力矩對曲軸產(chǎn)生力矩，稱為切向力矩tMF r=此力矩阻止原動機帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，所以是旋轉(zhuǎn)阻力矩。此力矩阻止原動機帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，所以是旋轉(zhuǎn)阻力矩。（2）旋轉(zhuǎn)

25、摩擦阻力矩）旋轉(zhuǎn)摩擦阻力矩ffRMF r=fRF平均旋轉(zhuǎn)摩擦力平均旋轉(zhuǎn)摩擦力曲軸上總的阻力矩：曲軸上總的阻力矩：0()hffRtMMMFFrF r=此外，曲軸上還作用有原動機的驅(qū)動力矩此外，曲軸上還作用有原動機的驅(qū)動力矩 ，總阻力局是隨，總阻力局是隨 變化，而變化，而 是不變的。是不變的。eMeMehMMJe-=由于由于TzeMFrJe- =為減小角速度的波動，應(yīng)設(shè)法增大轉(zhuǎn)為減小角速度的波動，應(yīng)設(shè)法增大轉(zhuǎn)動慣量動慣量J,即設(shè)置飛輪。即設(shè)置飛輪。當(dāng)當(dāng)MeFTzr時，供大時，供大于求，壓縮機加速，于求，壓縮機加速，由于飛輪慣性大，加由于飛輪慣性大，加速困難，此時飛輪就速困難，此時飛輪就吸收并儲存能

26、量。吸收并儲存能量。飛輪的作用飛輪的作用當(dāng)當(dāng)Me FTzr時，供時，供不應(yīng)求，壓縮機減速，不應(yīng)求，壓縮機減速，由于飛輪慣性大，減由于飛輪慣性大，減速困難，此時飛輪就速困難，此時飛輪就釋放能量。釋放能量。飛輪的作用飛輪的作用設(shè)置飛輪的目的和作用：設(shè)置飛輪的目的和作用：儲存和釋放能量，儲存和釋放能量，保持主軸轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定。保持主軸轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定。四四 機身和基礎(chǔ)受力與力矩分析機身和基礎(chǔ)受力與力矩分析上述這些力在機身上的總作用效果是：上述這些力在機身上的總作用效果是： 往復(fù)慣性力傳到基礎(chǔ)上，由于它的方向和數(shù)值隨往復(fù)慣性力傳到基礎(chǔ)上，由于它的方向和數(shù)值隨曲軸轉(zhuǎn)角周期性改變，因而能引起機器的振動；曲軸轉(zhuǎn)角

27、周期性改變，因而能引起機器的振動； 旋轉(zhuǎn)慣性力作用在主軸承上，它也能引起機器的旋轉(zhuǎn)慣性力作用在主軸承上，它也能引起機器的振動；振動； 氣體力和摩擦力對機身而言都是內(nèi)力，不傳給基氣體力和摩擦力對機身而言都是內(nèi)力，不傳給基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 側(cè)覆力矩周期性變化，機側(cè)覆力矩周期性變化，機器自身無法平衡，造成機器振器自身無法平衡，造成機器振動、搖擺，立式機更明顯。動、搖擺，立式機更明顯。措施：措施：機體、基礎(chǔ)加大，提高機體、基礎(chǔ)加大，提高穩(wěn)定性穩(wěn)定性3 3 慣性力的平衡慣性力的平衡從壓縮機的受力分析可知，通過機身傳到基礎(chǔ)上的力從壓縮機的受力分析可知，通過機身傳到基礎(chǔ)上的力和力矩有：和力矩有： （1）不平衡的旋轉(zhuǎn)

28、慣性力）不平衡的旋轉(zhuǎn)慣性力 （2）往復(fù)慣性力）往復(fù)慣性力 （3）反轉(zhuǎn)矩）反轉(zhuǎn)矩這些力和力矩的周期性變化是壓縮機產(chǎn)生振動的原因這些力和力矩的周期性變化是壓縮機產(chǎn)生振動的原因（1 1） 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力的平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力的平衡如圖所示，即采用在曲如圖所示，即采用在曲柄相對方向裝上柄相對方向裝上“平衡平衡重重”這一特殊零件，使這一特殊零件，使其產(chǎn)生的離心力與曲柄其產(chǎn)生的離心力與曲柄連桿機構(gòu)的回轉(zhuǎn)質(zhì)量慣連桿機構(gòu)的回轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力大小相等，方向相性力大小相等，方向相反，以達(dá)到平衡的目的反，以達(dá)到平衡的目的2rmrFm r=力方向與加速度相反msamsr2rIox=msr2sinaIoy=msr2cosaF

29、mw=msr2cosa若在曲柄相反方向若在曲柄相反方向的半徑為的半徑為r r處加一處加一質(zhì)量為質(zhì)量為ms的平衡的平衡重，則其產(chǎn)生的離重，則其產(chǎn)生的離心力為：心力為： 2rms垂直方向分力垂直方向分力水平方向分力水平方向分力y方向慣性力可平衡方向慣性力可平衡（2 2）單列壓縮機往復(fù)慣性力的平衡）單列壓縮機往復(fù)慣性力的平衡但是，卻在水平但是，卻在水平方向產(chǎn)生了分力方向產(chǎn)生了分力 2sinoxsIm r=其變化規(guī)律同一階往復(fù)慣性力相其變化規(guī)律同一階往復(fù)慣性力相同，只是方向相差同，只是方向相差90。單列往復(fù)壓縮機的往復(fù)慣性力無單列往復(fù)壓縮機的往復(fù)慣性力無法平衡。但可轉(zhuǎn)變方向。法平衡。但可轉(zhuǎn)變方向。結(jié)論

30、結(jié)論設(shè)計時，對立式壓縮機常用加部分平衡設(shè)計時，對立式壓縮機常用加部分平衡重的方法將一階往復(fù)慣性力的重的方法將一階往復(fù)慣性力的15%20%轉(zhuǎn)化到水平方位，以減輕轉(zhuǎn)化到水平方位，以減輕軸承的垂直載荷；對臥式壓縮機，則將軸承的垂直載荷；對臥式壓縮機，則將一階往復(fù)慣性力的一階往復(fù)慣性力的30%50%轉(zhuǎn)化到轉(zhuǎn)化到垂直方向，以減輕水平方向的振動。垂直方向，以減輕水平方向的振動。應(yīng)用應(yīng)用（3 3）多列壓縮機往復(fù)慣性力的平衡）多列壓縮機往復(fù)慣性力的平衡曲柄錯角曲柄錯角=180兩列立式壓縮機兩列立式壓縮機列間距為列間距為a,以第一列為基準(zhǔn)列。以第一列為基準(zhǔn)列。第一列活塞位于外止點時第一列活塞位于外止點時a1=0

31、，a2= 180+ a1 ssa/2a/2180第一列慣性力第一列慣性力2mw12mw2FcosFcos2ssm rm r =第二列第二列慣性力慣性力2wm122wm22Fcos 180cosFcos 3602cos2ssssm rm rm rm r = -=（）（）向上向上向上向上向下向下向上向上哪些互為抵消？哪些互相疊加？哪些互為抵消？哪些互相疊加？ssa/2a/2180mw1mw2FFmw1Fmw2F將兩列慣性力向重心平面轉(zhuǎn)將兩列慣性力向重心平面轉(zhuǎn)化，合成慣性力及力矩為：化，合成慣性力及力矩為：2mw1mw1mw1FFF()cosssmm r=-2mw2mw2mw2FFF()cos2ss

32、mm r =當(dāng)兩列往復(fù)運動質(zhì)當(dāng)兩列往復(fù)運動質(zhì)量相等時：量相等時：mw1F0=2mw2F2cos2sm r =ssa/2a/2180mw1mw2FFmw1Fmw2F2222coscos22cos2cos222IssssaaMm rm raaMm rm r =-當(dāng)兩列往復(fù)當(dāng)兩列往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運動和旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量相等時質(zhì)量相等時2cos0IsMm raM=2cos0IsMm raM=可可見見2mw2F2cos2sm r =mw1F0=兩列往復(fù)質(zhì)兩列往復(fù)質(zhì)量相等時量相等時mw1F0=自動平衡自動平衡無法平衡無法平衡mw2FIM0M=（4 4）對動式壓縮機往復(fù)慣性力的平衡）對動式壓縮機往復(fù)慣性力的平衡兩列氣缸對稱布置在曲軸兩側(cè)，兩列氣缸對稱布置在曲軸兩側(cè)，（對稱平衡型之一）（對稱平衡型之一）m0ab0mmw1mw2FFmw1mw2FF當(dāng)兩列往復(fù)質(zhì)量相等時：當(dāng)兩列往復(fù)質(zhì)量相等時：2mw1()rcosssFmmw=