關(guān)于壓縮機(jī)用盤車器功率計算公式的探討

吳海云

（柳工（柳州）壓縮機(jī)有限公司，廣西 柳州545001）

1 引言

盤車裝置是活塞壓縮機(jī)的重要組成部分。所謂“盤車”是指在啟動電機(jī)前，用人力或電力盤車裝置將機(jī)器緩慢轉(zhuǎn)動幾圈。盤車的目的是在壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)前對壓縮機(jī)裝配質(zhì)量作最后檢查，以保證壓縮機(jī)能正常運行。此外，在裝配檢修過程中，也常需盤動部件至某一便于拆裝或檢修的位置。

對于小型及微型壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)輕巧，常不用專門的盤車裝置，大多在聯(lián)軸器、皮帶輪或飛輪的外圓周上鉆幾個孔利用撬棍盤車，或不鉆孔而直接用手盤動輪沿。對于大、中型壓縮機(jī)，一般都設(shè)置專門的盤車裝置。此裝置有電動、手動；有齒輪帶動、棘輪帶動等。

2 功率計算

那么，電動盤車器所需功率該如何正確計算呢？

某用戶在使用我廠生產(chǎn)的大型煤氣壓縮機(jī)過程中，發(fā)現(xiàn)盤車器出現(xiàn)以下問題：（1）盤車電機(jī)發(fā)出沉悶異響；（2） 鑄鐵渦輪嚴(yán)重磨損；（3）離合器彈簧損壞。我們從材料、制造等多方面查找原因未果，最后我們發(fā)現(xiàn)是電機(jī)功率不夠造成。

按照《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計》，盤車電機(jī)功率NP算式如下

壓縮機(jī)空載盤車時所需扭矩M算式

式中M——盤車時所需扭矩（kg·cm）

M1——壓縮機(jī)空載時的扭矩（kg·cm）

M2——電機(jī)空載時的扭矩（kg·cm）

np——盤車轉(zhuǎn)速（r/min）

N——主電機(jī)功率（kW）

n——壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）

G——主電機(jī)轉(zhuǎn)子重量（kg）

d——主電機(jī)軸軸頸（cm）

f——主電機(jī)軸軸頸摩擦系數(shù)，一般滑動軸承在半干摩擦狀態(tài)下取

k——系數(shù)，對輕型、高速及對稱平衡壓縮機(jī)取k=0.08～0.12

η——盤車機(jī)構(gòu)的傳動效率

H-500/1.5型煤氣壓縮機(jī)主電機(jī)功率N=1250 kW，轉(zhuǎn)速n=425 r/min，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸頸d=22 cm，電機(jī)轉(zhuǎn)子重量G=6000 kg；本機(jī)盤車器由兩對齒輪及一對渦輪渦桿將電機(jī)轉(zhuǎn)速910 r/min降至1 r/min，由相關(guān)手冊查得齒輪付傳動效率為0.97，渦輪渦桿傳動效率為0.7，因而η=0.66

按上述公式本機(jī)所選用盤車電機(jī)功率1.1 kW應(yīng)該能滿足使用要求。用戶在不安裝氣閥時，還能正常盤車；但是在安裝氣閥后卻出現(xiàn)盤車器前述超載問題。經(jīng)分析，筆者認(rèn)為上述功率計算公式對于能夠完全卸荷的一般機(jī)器是適用的，因為它包含了盤車時克服原動機(jī)及工作機(jī)本身所需的摩擦力矩。但對于活塞壓縮機(jī)這種不能完全卸荷的機(jī)器，上述公式便不完善了，它忽略了克服氣閥阻力所需扭矩，因為盤車時一般無需拆除氣閥，所以必須克服氣閥阻力，才能盤動活塞。按此思路重新計算盤車電機(jī)功率為

r——克服氣閥阻力所需扭矩

D——氣缸直徑

a——氣缸個數(shù)

Fs——氣缸蓋端的吸氣阻力

Fd——氣缸軸端的排氣阻力

d1——活塞桿直徑

r——曲軸曲拐半徑。眾所周知，氣閥阻力源于氣閥彈簧力。按《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計》[1]表4-9的推薦，氣閥全開時閥座通道單位面積上的彈簧力隨氣閥工作壓力提高而增大，而閥座通道單位面積上的彈簧力當(dāng)然就是此時氣缸內(nèi)的氣體壓力。

對于雙作用氣缸而言，活塞在克服氣缸一端吸氣閥阻力的同時，還要克服另一端排氣閥的阻力，由此得出以上M3的公式。本機(jī)工作壓力＜4 kgf/cm2，由該表查得所需彈簧力并取其平均值為Fs=Fd=0.001 kg/mm2=0.1 kg/cm2。本機(jī)氣缸數(shù)a為4，氣缸直徑D為98 cm，活塞桿直徑d1為7 cm，曲拐半徑r為12 cm。由此

可見，按上述公式原1.1 kW電機(jī)顯然不足以盤動機(jī)組；同時還可看到，氣閥阻力耗功甚至大于機(jī)組的摩擦耗功。

3 結(jié)語

按以上計算結(jié)果我們修改了盤車器設(shè)計，配2.1 kW電機(jī)，增大彈簧力，渦輪改用高級材料制造，發(fā)到用戶處使用，結(jié)果盤車正常。

[1] 張超武，楊紹侃.活塞式壓縮機(jī)設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] 徐灝，等.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.