活塞式压缩机动力计算方法的研究

1、文章编号:100320794(2005)1220038203活塞式压缩机动力计算方法的研究韩绿霞,宋怀俊,雒廷亮(郑州大学(北校区)化工学院,郑州450002)摘要:介绍了解析法计算综合活塞力和切向力的方法和利用Excel软件计算功能确定双作用缸在气体膨胀、吸气、压缩、排气过程对应的曲柄转角。利用Excel软件的函数、公式功能实现气体力的计算和绘制综合活塞力、切向力图的方法,并且实现了Excel数据处理在三维CAD环境下切向力图的绘制,极大地简化了压缩机设计中动力计算的工作量,提高了机械设计效率和设计计算精度。关键词:Excel;公式;综合活塞力;切向力;曲柄转角中图号:TH457文献标识码:

2、A1引言212解析法计算气体力P活塞式压缩机设计中动力计算的目的是确定压缩机所需要的飞轮矩,计算步骤繁多,每个步骤需要计算的点多,而且设计计算的精确程度往往影响压缩机的性能,比低,设计开发周期长ExcelAD图的绘制。段第,设计计算参数如表1所示。表1计算参数Tab.1Caculationparameter参数绝热指数k吸气压力ps/MPa膨胀指数m排气压力pd/MPa相对余隙容积a曲柄半径r/mm盖侧活塞面积Fg/cm2曲柄半径与连杆长度比数值1.4,但2个问题而不能利:气缸内的气体膨胀、吸气、排气过程起终点活塞的位移x的确定;确定气体4个过程起、终点活塞位移x与曲柄转角的关系。(1)气体过

3、程与角的关系盖侧气体从=0°开始膨胀,由pdSc=psSp计算膨胀结束时活塞到盖侧气缸盖间的距离Sp,从而可计算出此时活塞的位移x,查表3确定对应的曲柄转角盖侧气体为吸气过程。1;此后=1180°k盖侧气体从=180°开始压缩,由ps(Sc+S)=mm参数活塞杆直径dmm数值pdSy可计算压缩结束时活塞到盖侧气缸盖的距离Sy,计算此时活塞位移x,同样得曲柄转角2;此后k气缸直径D/mm转速n/rmin-1往复运动质量mp/kg行程S/mm轴侧活塞面积Fz/cm2余隙容积折合长度Sc/mm=盖侧气体开始膨胀。2360°轴侧气体过程的确定方法同上。根据上述方

4、法轴侧、盖侧气体过程与曲柄转角的关系见表2。表2气体过程与角的关系Tab.2Relationofandcirculation)盖侧/(°03540180185285290360)轴侧/(°0951001801852252303602解析法计算综合活塞力211往复惯性力的计算活塞位移)+(1-cos2)(1)x=r(1-cos4由式(1)可建立任意曲柄转角与活塞位移x一一对应的关系,见表3。往复惯性力2(cos+)I=mprcos2膨胀吸气压缩排气压缩排气膨胀吸气确定气体过程与曲柄转角的关系时,气体过程结束时对应的活塞位移可能与表3中的活塞位移x之间存在一定的误差,由表3查得

5、可能在相邻的3个计算点之间变化。首先取1个与计算值比较接近的计算点,然后在Excel环境下利用图表功能作出该气体力曲线观察其形状,如果曲线光滑,说明所取的合适,曲线如果不平滑,可以尝试下1个计(2)其中=n30,其余各参数的意义见表1,由此作出的往复惯性力曲线的横坐标是曲柄转角。算点,如果3个计算点均不合适,可以增加计算点数,每隔2°取一个计算点。本例最初每隔10°取1个计算点,气体力曲线均不光滑,每隔5°取1个计算点,精度足够,鉴于篇幅所限仅列出部分数据点。(2)压缩过程气体力的计算气体压缩过程中,气体力S+Sck)psFP=(SxPt=I+Fr+Pg+Pz(5

6、)连杆与列中心线的夹角与曲柄与列中心线的夹角之间存在的关系22(6)cos=1-2根据不同的可求出对应的角,然后求各列切向力T=Ptcos(7)(3)式中Sx活塞到轴侧或盖侧气缸端盖之间的距离,计算轴侧气体力Sx=Sg=S+2Sc-Si,计算盖侧气体力Sg=Si;F活塞面积,盖侧气体压缩时盖侧活塞确定绘图的长度比例ml,绘图的力比例mt,根据式(7)绘制切向力曲线图T-(关于角度的换算由于篇幅所限,表3中未列出)。由此可以查取切向力曲线的各部分与坐标轴所夹的面积,作出幅度面积矢量图,。3Excel打开,1,Fr),利用Excel公式、函数功面积Fg,轴侧气体压缩时轴侧活塞面积Fz。(3)膨胀过

7、程气体力的计算气体膨胀过程中,气体力P=(Scm)pdFSx(4)吸、吸气过程:P=ps:F复运动摩擦力时的活塞位移x、往复惯性力,利用式(5)和式(7)进行计算,结果见表3。表3综合活塞力与切向力的计算Tab.3Caculationofsynthesisandshearforces)cos+cos2x/mm/(°IkNPg/kNPz/kNPt/kNT/kN(,T)0,1810,5820,14330,22840,28150,28460,27870,25880,24690,263100,286110,212120,155130,115140,80150,47160,22170,1/(&

8、#176;)cos+cos2x/mmIkNPg/kNPz/kNPt/kNTkN(,T)-263.16-231.46-168.98-115.53-81.03-81.03-81.03-81.03-81.03-81.03-81.03-81.03-212.07-263.16-263.16-26.316-263.16-263.16-263.16-263.16-263.166.83-42.08-91.68-129.55200,50210,133220,216230,292240,331250,345260,343270,335280,335290,344300,237310,144320,65330,12

9、-109.68-81.03-123.89-81.03-133.76-81.03-140.13-81.03-143.88-81.03-145.80-81.03-146.38-81.03-2.47340,-6-0.43350,-15.25360,13-6.59180,-16文章编号:100320794(2005)1220040203复振筛的设计与研究付云强,夏玉林,朱满平(唐山学院东校区,河北唐山063020)摘要:提出了一种采用全新原理、全新结构的复振筛,主要介绍了复振筛的结构模型、数学模型、动力学分析、工艺试验的效果及优点。关键词:复振筛;结构模型;动力学分析;工艺试验中图号:TD452文献标

10、识码:A1前言目前的筛分机多为高频振网式和整机振动式。振网式高频筛有很强的分级能力,但输送能力差;整机振动式有很强的输送能力,但分级效果较差,且受结构强度的限制。为克服现有技术的不足,本文提出了一种采用全新原理、全新结构的复振筛。本机以50Hz的高频来激振筛网,同时又通过25Hz的低频振动系统直接激振筛箱,动。它特别适用于煤炭、水泥、陶瓷、,按照提、气体力、综合活塞力、)。4利用Excel的数据实现在三维CAD环境下的切向力图的绘制在Excel环境下的切向力曲线不能查阅各部分的面积从而绘制幅度面积矢量图,因此在Excel软件环境下将曲柄转角与综合切向力T数值转化为一对坐标值(,T)(见表3),

11、本例取力比例尺mt=40。从(,T)中选择所需要的坐标点在三维绘图软件中绘制切向力曲线,然后打开网格显示功能,查取切向力曲线各部分的面积,从而作出幅度面积矢量图得到幅度面积计算飞轮矩。借助于Excel公式、函数的功能,利用解析法进行综合活塞力与切向力的计算及其曲线的绘制,可以将工程设计人员从繁杂的程序编制和数学运算中解放出来,而且操作简便,还可以提高机械设计的效率和设计计算精度;更重要的是利用Excel环境下筛分作业。2结构模型如图1所示在筛箱里面张紧安装有筛网,筛网为复层粘结的金属丝编织网筛网两端弯边成钩状。在筛网的,振,在轴头上固结振动杠杆。,主振弹簧的一的数据处理实现在三维环境下切向力曲

12、线的绘制从而确定幅度面积以计算飞轮矩,进行飞轮的快速设计;如果利用Excel表格中的单元格引用,当设计或操作条件改变时,只需要在相应的单元格中改变计算参数,与之相关的一系列计算值、图表在Excel环境下会自动更新,如此在变工况条件下可以快速实现核算原设计的飞轮是否满足运行要求。由此可见将计算机技术应用于工程设计计算具有重要的意义。参考文献:1活塞式压缩机设计M.北京:机械工业出版社,1974.2PaulMcFedries(马树奇,金燕译).巧学巧用Excel2003公式与函数M.北京:电子工业出版社,2005.作者简介:韩绿霞(1964-),女,河南宜阳人,在读硕士,郑州大学讲师,主要研究方向

13、:CADCAM技术的应用,过程流体机械.Tel:收稿日期:2005207231TheResearchoftheDynamicalCalculationMethodinthePistonCompressorHANLv-xia,SONGHuai-jun,LUOTing-liang(TheChemicalEngineeringDepartmentofZhengzhouUniversityNorthCampus,Zhengzhou450002,China)Abstract:Thearticleintroducestheformulationusedinordertoreckonsynthesisandshearforce,andhowtodecidetheanglerelatedtothewinchbyuseingofExcelintheswelling,inspiration,compress,exhaust.Itincludeshowtoprotractsy