煤锁气压缩机空压机仿真实训说明书.docx
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煤锁气压缩机空压机仿真实训说明书
辽宁工程技术大学
《计算机仿真实训》报告
班级：
机自13-2班
姓名：
赵冬
指导教师：
安亚君
完成日期：
2017.01.10
任务书
一、主要内容和基本要求
1．设计一个机构（或部件），分析其功能要求，确定主要结构，计算主要件尺寸。
（有精力的同学，可以选一个工作零件进行有限元受力分析）
2.绘制机构（或部件）的装配图。
要求能够清楚表达出机构（或部件）的主要结构，并结合图对其工作过程进行说明。
3.画出主要零件的三维模型，并简要写出建模过程。
（有精力的同学，可以画出三维装配图或爆炸图）
4.选择一至二个主要零件，确定其加工制造方法，编写其数控加工程序代码（数控车、铣、电火花加工等）。
二、上交材料
课程设计说明书1份，内容包含所有要求的项目，具体有结构设计、主要零件设计分析、装配图、主要零件的加工方法等内容。
8000字（正文10页）左右。
三、成绩评定
A
B
C
D
E
满分
得分
平时表现
勤奋好学，善于思考
勤奋积极，态度认真
比较勤奋
不够勤奋
不勤奋，态度不端正
20
建模质量，描述规范性
优秀
良好
中等
及格
不及格
30
说明书质量
内容全面，准确
内容全面，基本准确
内容一般，准确性一般
内容基本全面，有小错误
内容不全，错误较多
20
答辩
回答问题准确流利
回答问题比较准确
回答问题基本准确
回答问题欠准确
回答错误
30
总分
100
综合评定成绩：
□合格（总分≥60分）□不合格（总分＜60分）
指导教师：
日期：
目录
第1章摘要1
第2章连杆头的加工工艺3
第3章连杆头的建模过程4
第4章对机身HT250材料的热处理分析8
第5章煤锁气压缩机的工作原理及装配草图9
第6章结构设计及计算9
第7章装配工艺11
第8章参考文献14
摘要
煤锁气压缩机是当今煤文化的重要技术之一，多级加压气化炉为实现连续加煤，在气化炉上部设置了煤锁。
正常情况下煤锁与气化炉内压力相同。
当煤锁空需要加煤时，煤锁下阀关闭泄至常压，煤靠重力加入煤锁，而后用煤气进行冲压，压力平衡后打开煤锁下阀，将煤加入气化炉，如此往复循环。
而煤锁在泄压时需要释放大量的煤气，主要成分基本与粗煤气相同，当排入大气会造成工业污染，送气化炉热火炬烧掉是一种能源浪费，当今倡导绿色化工，煤锁气压缩机回收工艺不断发展优化成为一大特色。
煤锁气压缩机将几台气化炉的煤锁气汇入总管，进入煤锁气洗涤器、煤锁气分离器进行洗涤分离后送入煤锁气气柜贮存，采用往复式压缩机给煤锁气加压到粗煤气的系统压力，并入管网，粗煤气分离器釜底产生的煤气水泵送洗涤器循环系统利用。
关键词：
煤锁气，压缩机，煤锁
Abstract
Lockthecoalgascompressorisoneoftheimportanttechnologiesofcurrentcoalculture,multistagepressurizedgasifiertorealizecontinuousfeeding,setupacoalgasifierupperlock.Undernormalcircumstancescoallocksthesameasthepressuregasifier.Whencoallockemptyneedtoaddcoal,coalunderlockvalvecloseddrainagetoatmosphericpressure,coalbygravitytojoincoallock,andthenusegasforstamping,lockvalve,pressurebalanceafteropencoaladdingcoalgasifier,sothereciprocatingcycle.Andatthetimeofthepressurecoallocktoreleaselargeamountsofgas,gasisthesameonbasicandmainingredients,whentheatmospherecanleadtoindustrialpollution,sendinggasifierhottorchburningisakindofenergywaste,today'sadvocategreenchemicalindustry,coalgascompressorlockrecyclingtechnologydevelopmentoptimizationbecomeafeature.Severalcoalgasifier,coalgascompressorwilllocklockintothemaingas,coalintocoalgasscrubber,locklockedafterwashingseparationintocoalgasseparatorgasgasstorage,thereciprocatingcompressorforairpressuretoacoarsecoallocksystempressureofthegas,intothepipenetwork,gasseparatoronthekettlebottomgaspumpscrubbersystemuse.
2.连杆头的加工工艺
通过查阅流体力学相关书籍，连杆材料一般选用球墨铸铁，铸造加工，通孔是由铸造生成并留有余量，连杆头轮廓及通孔我选择用数控铣床加工，两个小螺纹孔选用钻床加工，最后攻丝得到连杆头的成型件，如下是数控铣床加工内容：
机床原点设在距离在工件右上端点的X,Y方向上均为100mm处，即右上点的坐标为（-100，-100）；起刀点坐标（-80，-100）
数控铣床编程程序；
%
O0010
N10G92X0Y0Z300；
N20G90G00X-80Y-100；
N30Z-5S100M03；
N40G01X-100Y-100；
N50X-220；
N60Y-168；
N70G02X-398Y-238R250；
N80G01X-1298Y-268；
N90G02X-1343Y-245R50；
N100G03Y-411R150；
N110G02X-1298Y-388R50；
N120G01X-398Y-418R50；
N130G01Y-556；
N140G01X-100；
N150G01Y-178R150；
N160G01Y-80；
N170G01Z300；
N180G00X-1090Y-328；
N190G01Z-5；
N200G03X-1260R80；
N210G03X-1090R80；
N220G01X-1170；
N230G00Z300；
N240G00X0Y0；
N250M02；
%
3.连杆头的建模过程
1.首先利用拉伸功能进行平面草绘，把连杆头的截面图画出来，点击对号完成草绘，进入拉伸界面，选择拉伸的深度，本次确定的深度为200mm。
2.为了方便打孔，我选择了双向拉伸。
将基准面留在中间，然后进行打孔，可以选择直接放置孔，也可以利用拉伸进行打通孔，我选择的是拉伸功能。
画好一个圆然后对其进行拉伸成通孔，为了简化画图过程，利用镜像功能将刚画好的孔通过镜像面镜像。
3.对侧面进行倒圆弧，圆弧的半径为R50，最终形成本次的成型件----连杆头。
详情请见截图：
下面这张图是具体的建模清单，一步一步的画图过程。
表1.零件材料表
主要零件
材料种类
主轴承
20/ChShSb11-6
活塞环
4F-11
连杆
球墨铸铁
大头瓦
15ChSnSb11-6
曲轴
40Cr
机身
HT250
十字头
HT200
活塞
HT250
活塞杆
45#钢
气缸
HT250
4.对机身材料HT250热处理工艺
对铸件进行热处理后不但可以获得较好的切削加工性，更重要的是可以根据需要获得较好的机械性能，消除切削应力，均化组织，在后期的使用中不会出现较大的由应力产生的变形。
铸件完成后首先应退火，消除铸造应力，细化组织，使成分均化。
铸件加热至705～760℃后保温，缓慢冷却。
热稳定化处理应放在粗加工之后，以便将匝铸造应力和粗加工形成的切削应力消除；加工较人的平面和孔，在工序安排上应该放在热稳定化处理之前
完成。
对于精度要求很高的铸件，在半精加工之后应该做第_次稳定化处理。
稳定化处理是把铸件加热至550～600。
C后保温2h以上，缓慢冷却。
天然稳定化处理是把铸件长时间（一般在1年以上）搁置在室外，可以使内应力消除。
为了获得较高的硬度和强度，机身还可以进行正火处理，把铸好的机身件加热890～930℃后保温，缓慢冷却。
在生产过程中铸造缺陷不可能完全避免，铸造缺陷虽然可以通过粉末探伤、涡流探伤、x射线机等检测，但是内部铸造缺陷在没有加工前小易发现，存加工过程中发现铸造缺陷后需要通过焊接的补救措施来弥补，以避免较多的经济损失。
HT250灰铸铁具有这种特性，重要的工艺措施是采取合适的热处理。
当出现铸造缺陷后，通过采用不同加热温度和保温时间对HT250灰铸铁进行退火，在750℃加热保温1h后，HT250灰铸铁在此时的铁素体量最多并且硬度最低，经焊接补救后就不会出现裂纹，完全能满足室温焊接的要求。
5.煤锁气压缩机的工作原理及装配草图
工作过程：
当电动机带动曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。
压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。
当压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。
总之，压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。
6.结构设计与计算
6M50-42840-BX型煤锁气压缩机的模型其实就是对心曲柄滑块机构，将其简化为小机构，分析有该机构具有两个死点，即当连杆与水平线平行时，就是该机构的死点。
该机构行程计算：
分析计算设计：
首先建立一个直接坐标系，写出位置矢量方程，然后将其对时间求导，进行速度分析和加速度分析。
建立直角坐标系后标出各个杆矢量及其方位角，如上图所示，其中有两个未知量
，利用封闭图形ABCDA建立一个封闭矢量方程求解。
分别用
点积
两端，有
联立两式得
（舍去负值）
速度分析：
将
对时间求导数，有
分别用
点积
，
可得
所以有：
分析当
时滑块的速度v，此时
公式中负号代表方向，由于规定向右为正，此时的活塞速度方向向左，
7.装配工艺
一般是先装相关组合件，然后再总体装配。
为更有效地消除机械加工时的误差和装配时的累积误差，要认真做好挫削、刮研和研磨等手工操作，以保证装配的几何精度及配合要求。
例如，轴瓦与轴颈的配合必须经刮研才能达到良好的接触；消除零件上的毛刺、擦伤和斑痕等缺陷，能提高装配质量及精度等。
此外，还应注意下述几点：
1、每个新更换的零部件，装前都要检查、试验，符合要求才准装配。
2、部件应当照图按程序装配，装配的程序就是拆卸的逆过程。
装配工作必须按技术要求仔细进行，不能忘装、错装；同型零件应按记号组装；严防异物掉进气缸、机体及进排气管内。
3、对运动机件的光洁面，装配时应滴入适量的润滑油。
例如，十字头销与衬套、活塞、活塞环、活塞杆装入气缸时，都要滴入适量的润滑油。
4、每一组合件装配完毕，都应进行检测合格。
例如，活塞杆与活塞组装完以后要测量其同轴度；有的组合件的零件应预先检测合格才能组装，如活塞环就应先在气缸中做漏光和开口间隙的检验合格方可往活塞上组装。
5、紧固各部件的螺栓时，除要求扳手口和螺母大小相适合以外，还必须适当用力，应根据螺栓的直径大小选择不同的扭矩，若用力过大，则螺栓预应力增大而易疲劳断裂；若用力太小，则紧力不够而易松动，并造成振动或漏气。
紧固多只同组螺栓时，应对称均匀进行，并应随时测查各被紧件的缝隙，要均匀地靠紧。
若发现缝隙有偏斜时，应拆开检查，消除异常后重紧，不许靠螺栓的不同紧力做调整。
6、装配的零部件必须保证清洁，不允许有任何异物进入轴承、气缸、缝隙、填料及进出口管道中。
具体的安装工艺如下：
（1）机身的安装要求
机身或曲轴箱就位前，应外涂白垩粉、内涂煤油进行检漏试验，8h以后无渗漏为合格，之后清除干净；清洗中体时，必须将润滑油路清理干净，保证油路的畅通。
无论采用垫铁与否，安装时机身底部的网格结构必须充满水泥砂浆，不得悬空。
（2）曲轴和主轴瓦的组装
组装前，应用压缩空气吹扫曲轴和主轴瓦的油孔，并清洗曲轴和主轴瓦，保证油路畅通、表面清洁干净。
曲轴与平衡铁的缩紧装置，必须紧固。
主轴瓦的内外表面应光滑，对口表面应平整，不得有裂纹、气孔、划痕、碰伤、压伤及夹杂物等缺陷。
（3）气缸的安装
装前应认真检查，未注明的均应做水压试验（包括气缸及水夹套）；清洗、检查气缸体与中体连接止口面、气缸阀腔与阀座接触面等，应无机械损伤等缺陷，气缸镜面不得有裂纹、疏松、气孔等缺陷；用内径千分尺检测各级气缸工作表面的圆柱度，其偏差不得低于国家标准的8级公差值。
（4）连杆组件的装配
装配前，应对十字头和连杆的轴瓦进行检查，十字头的合金层和连杆大头瓦的合金层应光滑圆整，不得有裂纹、气孔、缩松、划痕、碰伤、压伤及夹杂物等缺陷；合金层与瓦背应黏合牢固；连杆本体和十字头的油路应清理干净、畅通。
连杆小头瓦和小头孔为过盈配合当瓦装入孔时，其内孔将收缩，收缩的尺寸一般约等于过盈的尺寸，因此连杆小头瓦外圆加大的尺寸其内孔也应相应加大。
（5）十字头与滑道的装配、十字头与滑道的研配
用外径千分尺测量待研十字头外径，用内径千分尺测量机身滑道尺寸，计算十字头的刮研量，一般刮研预留量为0.1~0.2若余量过大，整体十字头可车去多余的刮研量；可拆十字头，用非工作滑板垫片进行调整。
装配图如下
8.参考文献
[1]刘青科.画法几何及机械制图[M].沈阳:
东北大学出版社,2011.8
[2]邰英楼.材料力学[M].北京:
煤炭工业出版社,2012
[3]孙桓.机械原理[M].北京:
高等教育出版社,2013.5
[4]赵丽娟.机械几何量精度设计与检测[M].北京:
清华大学出版社,2011.7
[5]孙志礼.机械设计[M].沈阳:
东北大学出版社,2000.9
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