天津市高等教育自学考试 模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （一）压气机性能实验 主考院校: 专业名称： 专业代码： 学生姓名： 准考证号：
一、活塞式压气机概述 1.活塞式压气机结构及工作原理 （1）活塞式压气机结构 压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。 本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。 活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。 图1.1 活塞式压气机机构简图 图1-2 三维仿真示意图
（2）活塞式压气机工作原理： 电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。 具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa ，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 压力范围的系统。压力超过 0 . 6MPa ，各项性能指标将急剧下降。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。 活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 二、实验内容 1.实验目的 （1）压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能参数进行实时动态采集，经计算处理、得到展开的和封闭的示功图。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。 （2）掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法。 （3）对使用电脑采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 2.实验装置及测量系统 本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。 测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机， 压气机型号：Z—0.03/7 汽缸直径：D=50mm 活塞行程: L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分
.. 压缩机性能实验报告 实验小组： 小组成员：0
实验时间： 一、实验目的 1.了解制冷循环系统的组成及压缩机在制冷系统中的重要作用 2. 测定制冷压缩机的性能 3.分析影响制冷压缩机性能的因素 二、实验装置 实验台由封闭式压缩机、冷凝器、蒸发器、储液罐、节流阀、电加热器、冷水泵、热水泵、冷水流量计、热水流量计、排气压力表、吸气压力表、测温显示仪表、测温热电偶等组成小型制冷系统（如下图所示）。 三、实验步骤 1. 将水箱中注满水，接通电源后，开启冷水泵和热水泵，并调整其流量； 2. 打开吸、排气阀、储液罐阀门，启动压缩机，开节流阀，右旋调温旋钮，调整电压使蒸发器进口水温稳定在某一温度值，作为一个实验工况点； 3.当各点温度趋于稳定时，依次按下测温表测温按键，观测各点温度值； 4.将数据进行记录，该工况点实验结束。 5.改变热水箱加热电压，使热水温度上升，稳定后再对温度、电流、电压等数据进行记录，一般可作3个工况点结束； 6.实验完成后，停止电热水箱加热，关闭吸气阀门，等压力继电器动作，压缩机自停，关闭压缩机开关，关闭节流阀，关排气阀，继续让水泵循环5分钟后断电，系统停止工作。 四、实验数据 1. 压缩机制冷量： ' 171112"" 161()i i v Q GC t t i i v -=-- (1) 式中：G — 载冷剂（水）的流量(kg/s)； C — 载冷剂（水）的比热(kJ/kg)； t1、t2 — 载冷剂（水）的进出蒸发器的温差(℃)； i1 — 在压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比焓(kJ/kg)； i7 — 在压缩机规定过热温度下，节流阀后液体制剂的比焓(kJ/kg)； i1″— 在实验条件下，离开蒸发器制冷剂蒸汽的比焓(kJ/kg)； i6″— 在实验条件下，节流阀前液体制冷剂的比焓(kJ/kg)； v1 — 压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比容(m 3/kg)； v1′— 压缩机实际吸气温度、压力下制冷剂蒸汽的比容(m 3/kg)。 2.压缩机轴功率： i N W η=? (2) 式中：W —压缩机配用电动机输入功率(kW)； i η—压缩机电动机效率，一般取0.8～0.9。 3.制冷系数： 0Q N ε= (3) 4.热平衡误差： 011 () Q Q N Q --Λ= (4) 式中： Q1 —冷凝器换热量(kW)
拉伸试验测定结果的数据 处理和分析 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
拉伸试验测定结果的数据处理和分析 一、试验结果的处理 有以下情况之一者，可判定拉伸试验结果无效： （1）试样断在机械刻划的标距上或标距外，且造成断后伸长率不符合规定的最小值者。 （2）操作不当 （3）试验期间仪器设备发生故障，影响了性能测定的准确性。 遇有试验结果无效时，应补做同样数量的试验。但若试验表明材料性能不合格，则在同一炉号材料或同一批坯料中加倍取样复检。若再不合格，该炉号材料或该批坯料就判废或降级处理。 此外，试验时出现2个或2个以上的缩颈，以及断样显示出肉眼可见的冶金缺陷（分层、气泡、夹渣）时，应在试验记录和报告中注明 二、数值修约 （一）数值进舍规则 数值的进舍规则可概括为“四舍六入五考虑，五后非零应进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一”。具体说明如下： （1）在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字小于5（不包括5）时，则舍去，即所拟保留的末位数字不变。 例如、将13.346修约到保留一位小数,得13.3。 （2）在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字大于5（不包括5）时，则进1，即所拟保留的末位数字加1。
例如，将52. 463修约到保留一位小数，得52.5。 （3）在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于5，其右边的数字并非全部为零时，则进1，所拟保留的末位数字加1。 例如，将2.1502修约到只保留一位小数。得2.2。 (4)在拟舍弃的数字中若左边第一个数字等于5，其右边无数字或数字皆为零碎时，所拟保留的末位数字若为奇数则进1，若为偶数（包括0）则舍弃。 例如，将下列数字修约到只保留一位小数。 修约前 0.45 0.750 2.0500 3.15 修约后 0.4 0.8 2.0 3.2 （5）所拟舍弃的数字若为两位数字以上时，不得连续进行多次修约，应根据所拟舍弃数字中左边第一个数字的大小，按上述规则一次修约出结果。 例如，将17.4548修约成整数。 正确的做法是：17.4548→17 不正确的做法是:17.455→17.46→17.5→18 （二）非整数单位的修约 试验数值有时要求以5为间隔修约。此时将拟修约的数值乘以2，按指定位数依前述进舍规则修约，然后将所得数值再除以2即可。例如：将下列数字修约到个位数的0.5单位。 拟修约数值X 乘以2 2X修约值 X修约值 30.75 61.50 62.0 30.0 30.45 60.90 61.0 30.5 三、拉伸试验的力学性能指标修约 拉伸试验测定的力学性能指标，除有特殊要求外，一般按表的要求进行修约。
实验二压气机的性能 压气机在工程上应用广泛，种类繁多但其工作原理都是消耗机械能（或电能）而获得压缩气体，压气机的压缩指数和容积效率等是衡量其性能优劣的重要参数，本实验是利用微机对压气机的有关参数进行实时动态采集，经计算处理，得到展开的和封闭的示功图，从而获得其平均压缩指数n、容积效率η ，指示功W c、指示功率P等性能参数。 v 一、实验目的 1．掌握用微机检测指示功，指示功率，压缩指数和容积效率等基本操作测试方法； 2．掌握用面积仪测量不同示功图的面积，并计算指示功，指示功率，压缩指数和容积效率。 3．对微机采集数据和数据处理的全过程和方法有所了解。 二、实验装置及测量系统 本实验装置主要由压气机和与其配套的电动机以及测试系统所组成，测试系统包括压力传感器，动态应变仪，放大器，A/D板，微机，绘图仪及打印机，详见图2-1所示。 1
压气机的型号：Z——0.03/7 气缸直径：D=50mm，活塞行程：L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分 为获得反映压气机性能的示功图，在压气机气缸上安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出气缸内的瞬态压力信号，该信号经桥式整流以后送至动态应变仪放大；对应着活塞上止点的位置，在飞轮外侧粘贴着一块磁条，从电磁传感器上取得活塞上止点的脉冲信号，作为控制采集压力的起止信号，以达到压力和曲柄转角信号的同步，这二路信号经放大器分别放大后送入A/D板转换为数值量，然后送到计算机，经计算机处理便得到了压气机工作过程中的有关数据及展开示功图和封闭的示功图，详见图2-2和图2-3。 三、实验原理 1．指示功和指示功率 指示功——压气机进行一个工作过程、压气机所消耗的功W c，显然其值就是P—V图上工作过程线cdijc所包围的面积，即 W W=W?W1?W2×10?5（kgf—m） 式中S——测面仪测定的P—V图上工作过程线所围的面积（mm2） K1——单位长度代表的容积（mm3/mm）；即 W1=WWW2 4WW 1
压气机的性能 压气机在工程上应用广泛，种类繁多但其工作原理都是消耗机械能（或电能）而获得压缩气体，压气机的压缩指数和容积效率等是衡量其性能优劣的重要参数，本实验是利用微机对压气机的有关参数进行实时动态采集，经计算处理，得到展开的和封闭的示功图，从而获得其平均压缩指数n、容积效率，指示功、指示功率P等性能参数。 一、实验目的 1．掌握用微机检测指示功，指示功率，压缩指数和容积效率等基本操作测试方法； 2．掌握用面积仪测量不同示功图的面积，并计算指示功，指示功率，压缩指数和容积效率。 3．对微机采集数据和数据处理的全过程和方法有所了解。 二、实验装置及测量系统 本实验装置主要由压气机和与其配套的电动机以及测试系统所组成，测试系统包括压力传感器，动态应变仪，放大器，A/D板，微机，绘图仪及打印机，详见图2-1所示。 压气机的型号：Z——0.03/7 气缸直径：D=50mm，活塞行程：L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分 为获得反映压气机性能的示功图，在压气机气缸上安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出气缸内的瞬态压力信号，该信号经桥式整流以后送至动态应变仪放大；对应着活塞上止点的位置，在飞轮外侧粘贴着一块磁条，从电磁传感器上取得活塞上止点的脉冲信号，作为控制采集压力的起止信号，以达到压力和曲柄转角信号的同步，这二路信号经放大器分别放大后送入A/D板转换为数值量，然后送到计算机，经计算机处理便得到了压气机工作过程中的有关数据及展开示功图和封闭的示功图，详见图2-2和图2-3。
三、实验原理 1．指示功和指示功率 指示功——压气机进行一个工作过程、压气机所消耗的功，显然其值就是P—V图上工作过程线cdijc 所包围的面积，即 式中S——测面仪测定的P—V图上工作过程线所围的面积（mm2） K1——单位长度代表的容积（mm3/mm）；即 L——活塞行程（mm）； ——活塞行程的线段长度（mm）； ——单位长度代表的压力（at/mm）； ——压气机排气工作时的表压力（at）； ——表压力在纵坐标上对应的高度（mm）； P——指示功率，即：单位时间内压气机所消耗的功，可用下式表示： 式中N——转速（转/分）。 2．平均多变压缩指数 压气机的实际压缩过程介于定温压缩与定熵压缩之间，即多变指数n的范围为，因为多变过程的技术功是过程功的n倍，所以n等于P—V图上压缩过程线与坐标轴围成的面积同压缩过程线与横坐标轴围成的面积之比，即： 3．容积效率（） 由容积效率的定义得：
一、目的要求 1．了解往复活塞式压缩机的结构特点； 2．了解温度、压差等参数的测定方法，计算机数据采集与处理；3．掌握压缩机排气量的测定原理及方法； 4．掌握压缩机示功图的测试原理、测量方法和测量过程； 5．了解脉冲计数法测量转速的方法； 6．掌握测试过程中，计算机的使用和测量。 单作用压缩机工作原理图
二、实验仪器、设备、工具和材料
往复活塞式压缩机性能测定实验验装置简图 1－消音器2－喷嘴3－压力传感器4－温度传感器5－减压箱6－调节阀7－压力表8－安全阀9－稳压罐10－单向阀11－温度传感器12－压力传感器13－温度传感器14－吸入阀15－控制柜16－计算机17－接近开关18－冷却水排空阀19－进水阀20－排水管 注：图中虚线为信号传输线 三、实验原理和设计要求 活塞式压缩机原理示意简图 1．活塞压缩机排气量的测定实验的实验原理
用喷嘴法测量活塞式压缩机的排气量是目前广泛采用的一种方法。它是利用流体流经排气管道的喷嘴时，在喷嘴出口处形成局部收缩，从而使流速增加，经压力降低，并在喷嘴的前后产生压力差，流体的流量越大，在喷嘴前后产生的压力差就越大，两者具有一定的关系。因此测出喷嘴前后的压力差值，就可以间接地测量气体的流量。排气量的计算公式如下： 式中： q V：压缩机的排气量，m3／min， C：喷嘴系数，根据喷嘴前后的压力差，喷嘴前气体的绝对温度，在喷嘴系数表中查取，见本实验教材； D：喷嘴直径，D=19.05mm： H：喷嘴前后的压力差，mmH20； p0：吸入气体的绝对压力，Pa； T0：压缩机吸入气体的绝对温度，K； T1：压缩机排出气体的绝对温度，K。 通过测量装置，计算机采集吸入气体温度T0、排出气体温度T1、喷嘴压差H，并由计算机已存储的喷嘴系数表，计算出喷嘴系数，用上述公式计算出排气量q V。 2．传感器的布置和安装 排气量的测试需要测量出喷嘴前后的压力差、环境温度、排气温度三个参数，因此需要安装测量这三个参数的传感器。它们的布置如图1－2所示。
铁路客车车体钢结构设计技术 作者杜彦品 内容提要:本文叙述了铁路客车车体钢结构的特点及分类,重点介绍了25型客车碳钢车体钢结构的组成部分、结构设计及主要技术要求,对铁路客车车体钢结构材料的选用及结构设计将有积极的帮助。 ※※※ 1概述 车体钢结构是铁路客车最基本的结构,为铁路客车走行部、制动装置、连接缓冲装置、车辆内部设备以及内装提供了安装的空间和基础。新造25型客车车体钢结构为碳钢车体全钢焊接结构,由底架、侧墙、车顶和端墙等四部分焊接而成,俗称薄壁筒形车体结构。目前我国的新造25型车有两种承载结构:一种是无中梁薄壁筒型整体承载结构,另一种是有中梁薄壁筒型整体承载结构(如行李车和邮政车。随着车辆的用途和生产工艺条件的不同,各种25型客车的结构不全相同,但其外形尺寸和结构形式则基本一致。 2 车体结构的分类 车体结构按车体所用材料分为以下三种: 碳素结构钢车体——我国新造25型客车车体; 不锈钢车体——我公司正在研制的200km/h客车车体, CRH1“和谐号”动车组的车体; 铝合金车体——部分地铁车体、CRH2、CRH3、CRH5“和谐号”动车组的车体。 3 车体钢结构组成
车体钢结构按部位可分为四个大部件:底架钢结构、侧墙钢结构、车顶钢结构、端墙钢结构。车钩缓冲装置、风挡、脚蹬等安装在大部件上。现就YZ25G(T 型硬座车(无中梁薄壁筒型整体承载结构和XL25G型行李车(有中梁薄壁筒型整体承载结构来详细说明车体钢结构的构造和特点。YZ25G硬座车车体钢结构如图1所示。 4 底架钢结构 4.1 底架结构组成 底架钢结构由端牵枕、枕内横梁、枕外横梁、枕后纵向梁、侧梁、枕外铁地板和枕内波纹地板等组成,如图2所示。 端牵枕分为端梁、牵引梁和枕梁,如图3所示。 4.2 底架结构设计 4.2.1 端梁 端梁由6mm厚钢板压制而成,断面为“[”,YZ25G型硬座车端梁高400mm靠近侧梁处高180mm,称为“转角”。在转角下翼面焊有3mm的围板,围板可以在端部遮挡脚蹬,起到美观的作用。在端梁中部开有安装车钩用的缺口,宽度为345mm,俗称“钩门”。YZ25T型硬座车端梁高度为458mm,钩门的宽 度尺寸为790mm,端梁在钩门处与牵引梁相互组焊。 4.2.2 牵引梁 自枕梁到端梁间的中梁称为牵引梁,YZ25G型硬座车牵引梁由两根30b型槽钢及牵引梁上下盖板组焊而成。其上盖板厚4mm,宽464mm,下盖板厚8mm,宽 490mm。为了符合在牵引梁腹板间安装车钩和缓冲器的尺寸要求,两槽钢腹板间距为350mm,并将牵引梁靠近端梁的一端加高到400。在牵引梁两槽钢腹板内侧铆接有前后从板座、焊有磨耗板和防跳板。YZ25T型硬座车牵引梁由两根8mm的钢板
轴流压气机设计 压气机是航空发动机的核心部件，压气机内部流场存在很大的逆压梯度，有着高度的三维性、粘性及非线性和非定常性，而多级压气机还存在复杂的级间匹配，这些都使得压气机的设计难度很大，一直是发动机研制中的瓶颈技术。 一、压气机设计方法的发展 一个世纪以来，伴随着气动热力学和计算流体力学的发展!轴流压气机的设计系统在不断进步，带动着压气机设计水平的提高。 20世纪初采用螺桨理论设计叶片；20-30年代采用孤立叶型理论设计压气机；30年代中期开始，由于叶栅空气动力学的发展和大量平面叶栅试验的支持，研制了一系列性能较高的轴流压气机；50年代开始采用二维设计技术，用简单径向平衡方程计算子午流面参数，叶片由标准叶型进行设计；70年代建立了准三维设计体系，流线曲率通流计算和叶片流动分析是这一体系的基础，可控扩散叶型等先进叶型技术开始得到应用；90年代初以来，以三维粘性流场分析为基础的设计体系促进了压气机设计技术的快速发展。 风扇/轴流压气机的设计体系以流动的物理模型发展为线索，以计算能力的高速发展为推动力，大致经历了一维经验设计体系、二维半经验设计体系、准三维设计体系、三维设计体系四个阶段。并正在朝着压气机时均（准四维）和压气机非定常（四维）气动设计体系发展。 目前的压气机的设计体系大致可以分为四个阶段：初始设计、通流设计、二维叶型设计、三维叶型设计。 二、压气机设计体系 1.初始设计 这是一个建立压气机的基本轮廓的阶段，根据给定的流量、压比、效率、稳定裕度等参数，来确定压气机级数、级压比、效率、子午面流道、各排叶片数等，并可以进一步可估算重量。而且整体设计的决策还要统筹风险、技术水平、时间和花费等。 初始设计主要依据一维平均流线计算程序进行计算，在给定设计点流量、压比、转速及转子进口叶尖几何尺寸的条件下，可确定压气机级数、轴向长度、并且优化载荷轴向分布，得到设计点在平均半径处的速度三角形和各级平均气动参数。初始设计阶段包括压气机主要参数的确定以及同其它部件的协调，并且为S2流面计算提供初始流道几何尺寸。而这个程序主要依赖于经验以及以往积累的数据库。 初始设计它是方案设计中的基础阶段，不管计算流体动力学如何发展，该设计过程仍是压气机设计中不可缺少的一部分。正是这个部分是整个设计过程中最重要的部分，因为如果在这里发生了基本的错误，之后就无法通过优化或者其他改变来纠正这一情况，压气机基本结构设计出现错误会带来严重的后果。 2.通流设计 通流设计根据叶片扭向设计规律，采用S2流面流场计算方法，分析并确定各排叶片进出口速度三角形及各排叶片匹配关系。 S2流面气动计算一般采用流线曲率法，求解S2平均流面上的完全径向平衡方程。最初的压气机通流设计计算采用忽略流线坡度和流线曲率的“简化径向平衡方程”获取叶片设计需要的速度三角形，这种方法在低压比的压气机设计中起着基本的作用。后来发展了考虑流线坡度和流线曲率影响的“完全径向平衡方程”和S2流面理论，使压气机的设计计算结果更加准确，特别是针对跨音速流也促进了压气机性能的提高。不过，直到上世纪80年代，由于理论和数值计算方法的原因，通流设计求解方法都是在忽略了气流粘性的影响的简化方程下完成。随着压气机设计的实践的深入和计算方法的发展，上世纪80年代开始在压气机
活塞式压缩机性能实验台实验指导书 重庆科技学院机械设计制造教研室 2010.3
活塞式压缩机性能实验 实验指导书 一、实验目的 1. 了解活塞式压气机的工作原理及构造，理解压气机的几个性能参数的意义。 2. 熟悉用微机测定压气机工作过程的方法，采集并显示压气机的示功图。 3. 根据测定结果，确定压气机的耗功W C、耗功率P、多变压缩指数m、容积效率ηv 等性能参数，或用面积仪测出示功图的有关面积并用直尺量出有关线段的长度，也可得出压气机的上述性能参数。 二、实验原理 本活塞式压缩机性能实验台，采用传感器技术，在微机控制下采集处理数据，绘制压缩机的示功图，并据此进行压缩机性能指标的计算和热力过程的分析，以加深对压缩机热力学原理的理解，提高运用微机对实验压缩机进行性能分析的能力。通过该实验能加深学生对压缩机工作过程的理解。 压气机的工作过程可以用示功图表示，示功图反映的就是气缸中的气体压力随体积变化的情况。本实验的核心就是用现代测试技术测定实际压气机的示功图。实验中采用压力传感器测试气缸中的压力，用接近开关确定压气机活塞的位置。当实验系统正常运行后，接近开关产生一个脉冲信号，数据采集板在该脉冲信号的激励下，以预定的频率采集压力信号，下一个脉冲信号产生时，计算机中断压力信号的采集并将采集数据存盘。显然，接近开关两次脉冲信号之间的时间间隔刚好对应活塞在气缸中往返运行一次(一个周期)，这期间压气机完成了膨胀、吸气、压缩及排气四个过程。 实验测量得到压气机示功图后，根据工程热力学原理，可进一步确定压气机的多变指数和容积效率等参数。 另外，通过调节储气罐上的节气阀的开度，以改变压气机排气压力实现变工况测量。 三、实验装置 实验装置简图如图1所示，主要由YQJ-V型活塞式空气压缩机(包括压气机本体、电动机、储气罐及节气阀等)和测试系统（包括压力传感器、磁电脉冲传感器、A/D采集板和计算机等）组成。系统总面貌如图2所示。 为了获得压气机工作过程的封闭示功图，对压气机气缸缸体、缸盖、飞轮等进行了改造，通过特殊设计的接头将气缸中的瞬时压力直接引出到压力传感器。另外在压气机飞轮上安装感应头，用接近开关产生曲轴转角所对应的活塞下止点的脉冲信号；下止点两次脉冲信号用来控制数据采集的始末，以达到压力和活塞位置两信号的同步。计算机采集板实时采集这两个信号，经过数据处理即可得到压气机的实际示功图。
压气机性能试验台操作规程 一准备 1 安装好试机，检查压进、压出、涡进、涡出、油进、油出6个接口是否对准，拧紧，回油畅通。 2 打开电门，预热机油至60℃。 3检查压进、压出、涡进、涡出4接口的测温装置是否接通，测压管无折叠，无阻塞，无积水,各U形管液面是否在O线上。4小开风源进气阀门，检查各接合面是否密封，不得漏气。 5检查控制台面版各仪表是否正常。 二冷吹 1 关闭自循环阀。 2 开大压气机出气阀。 3 逐渐开大风源送风阀，直至增压器达到所测最低转速时为止。 4 根据该工况流量计压差等分8-10个点，分别测录各工况的压前、压后、涡前、涡后的温度与压力及相应流量计压差、温度。 5 输入上述参数，即得对应的压比、流量和绝热效率。 6.每个工况稳定3-5分钟后测录数据。 7 出现湍振时，立即放大压气机出气阀,稳定5min后再测。 8 同一方法测录高一档等转速线的相应参数。一般测录6-8条等转速线。 三热吹 1 适当关小风源送风阀。
2 接通点火电源，着火后油门由小逐惭开大，当达到所测增压器转速后，稳定5分钟开始测录上述参数。 四自循环 1 热吹时逐惭开大自循环闸阀，同时逐惭关闭压后出气阀及风源送风阀。 2 当全部关闭压后出气阀及风源送风阀时油门应该在最小开度上。 3 适当加大油门，自动提高增压器转速，直至所需转速值，稳定3-5min再测。 五注意事项： 1 进油压力小于0.15MPa时应停机，立即检查原因，排除故障后再试。 2 涡前温度不得超过650℃，1小时内不得超还750℃。特殊材质可根据耐高温程度适当提高涡前温度。 3 最高转速不得超过规定值。 4 机油温度不得超过设定值±1℃。 5 喘振时立即开大压后出气阀或关小风源送风阀。 6 试验时严防U形管汞及水柱外溢。一旦汞柱溢出，立即清除现场，以防污染环境。 六停机 1 关闭燃烧室油门。 2 冷风吹5分钟后关闭风源送风阀。
制冷压缩机性能测试实验 一、实验目的 通过制冷压缩机实际运行测试实验，使学生了解并掌握以下内容： 1、制冷压缩机制冷量的测试方法； 2、蒸发温度、冷凝温度与制冷量的关系； 3、制冷系统主要运行参数及其相互之间的影响； 4、有关测试仪器、仪表的使用方法； 5、测试数据处理及误差分析方法。 二、实验原理 1、制冷压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化，因此需要在国家标准规定的工况下进行制冷压缩机的性能测试。 2、压缩机的性能可由其工作工况的性能系数COP 来衡量： Q COP W = 式中，0Q 为压缩机的制冷量； W 为压缩机输入功率。 3、在一个确定的工况下，蒸发温度、冷凝温度、吸气温度以及过冷度都是已知的。这样，对于单级蒸气压缩式制冷机来说，其循环p-h 图如图3 所示。 图3 图中，1点为压缩机吸气状态；4-5为过冷段。 在特定工况下，压缩机的单位质量制冷量是确定的，即：015q h h =- 。这样只要测得流经压缩机的制冷剂质量流量m G ，就可计算出压缩机的制冷量，即 0015()m m Q G q G h h =?=?- 4、压缩机的输入功率：开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式（包括半封闭式和全封闭式）压缩机为电动机输入功率。 三、实验设备
整个实验装置由制冷系统及换热系统、参数测量采集和控制系统共三部分组成： 1、制冷系统采用全封闭涡旋式制冷压缩机，蒸发器为板式换热器，冷凝器为壳管式换热器，节流装置为电子膨胀阀。 1.1冷却水换热系统由冷却水泵、冷却水塔、调节冷凝器进水温度的恒温器和水流量调节阀门及管路组成； 1.2冷媒水换热系统由冷媒水泵、调节蒸发器进水温度的恒温器、调节水流量的阀门组成； 2、六个绝对压力变送器、十个PT100温度传感器、两个涡轮流量变送器分别对应原理图位置及安捷伦34970型数据采集仪和压缩机性能测试软件； 3、控制系统：通过三块山武SCD36数字调节器分别根据设定值与实测值的差值来调节冷却水、冷媒水的加热量和电子膨胀阀的开度，将机组运行控制在设定工况允许的范围内。 图4 四、实验方法 制冷工况由两个主要参数来决定，即蒸发温度和冷凝温度，制冷压缩机性能测试的国家工况名称 蒸发温度 ℃ 冷凝温度 ℃ 吸气温度 ℃ 标准工况 -15 +30 +15±3 最大压差工况 -30 +50 最大轴功率工况 +10 +50 空调工况（水冷） +5 +35 空调工况（风冷） +5 +55 试验工况的稳定与否，是关系到测试数据是否准确的关键问题，工况稳定的标志是主要的测试参数都不随时间变化。调节时需要特别地耐心、细致。 实际试验中是根据吸气压力来确定蒸发温度，冷凝温度是根据排气压力来确定。如果吸气温度也达到稳定，表明制冷量也达到稳定。本装置是通过： 1、调整冷却水流量和温度来稳定压缩机的排气压力； 2、调整冷媒水流量和温度来稳定压缩机的吸气温度；
风扇/压气机设计技术 ——气动设计技术；间隙控制；旋转失速；防喘技术 ——发动机；风扇；压气机； 定义与概念：压气机是燃气轮机的重要部件，它的作用是提高空气的总压。压气机包括"转子"和"静子"两部分，"转子"是沿轮缘安装许多叶片的几个轮盘组合而成的，每个轮盘及上面的叶片称为一个"工作轮"，工作轮上的叶片称为工作叶片。"静子"是有几圈固定在机匣上的叶片组成的。每一圈叶片称为一个整流器。工作轮和整流器是交错排列的，每一个工作轮和后面的整流器为一个"级"。 风扇是涡轮风扇发动机的重要部件之一，它的作用与压气机的相同。风扇后面的空气分为两路，一路是外涵道，一路是内涵道。风扇一般为一级，使结构简单。 风扇/压气机设计技术主要包括气动设计技术、全三元计算技术、间隙控制技术、旋转失速和喘振控制技术、结构设计技术、材料与工艺技术等方面。 国外概况：目前，战斗机发动机的推重比在不断提高，因此要求风扇/压气机级压比不断提高但又保持效率在可接受范围内，这始终是风扇/压气机设计所追求的目标。美国80年代中期开始实施的"综合高性能涡轮发动机技术"计划（即IHPTET计划）的目标是在下世纪初验证推重比为20的战斗机发动机技术，风扇结构最终实现单级化，压气机也由9级减为3级。俄罗斯的风扇/压气机的研制计划与美国IHPTET计划相类似。也就是说，研制高压比风扇/压气机已经成为风扇/压气机的发展趋势。美国、俄罗斯等国家都已制订研究计划并已取得阶段性成果。 风扇单级压比在目前最先进战斗机发动机F119上已达1.7；在预研的试验件上，美国达2.2，叶尖速度475m/s；而俄罗斯试验件单级压比达2.4和3.2，叶尖速度则分别为577m/s和630m/s。转子叶片展弦比则减小到1.0左右。 对于核心压气机，也呈现大致相同的发展趋势。核心压气机平均级压比从50年代的1.16提高到90年代的1.454，而叶尖速度从291m/s提高到455.7m/s。目前，美国现役战斗机发动机和正处于工程和制造发展阶段的90年代先进战斗机（ATF），其核心压气机基本上是70年代研制成功的。GE公司下一代核心压气机正处于研究起步阶段，目标是比目前最高级压比再提高25%。由此可见，追求更高的级压比一直是各国研制风扇/压气机的发展方向。 风扇/压气机的级压比的提高主要有以下途径：一是进一步发展传统的跨音级风扇/压气机。传统的跨音级风扇/压气机是指转子相对来流叶尖超音、叶根亚音，静子绝对来流亚音。目前各国现役发动机风扇/压气机进口级均属此类型。进一步发展传统的跨音级风扇/压气机即进一步提高叶尖切线速度，如采用小展弦比前缘后掠式叶片，将叶片设计成掠式几何形状以合理控制通道激波的强度，在利用气流跨越激波产生压比突跃的同时控制激波的损失。二是研制超音通流风扇。80年代后期NASA 刘易斯研究中心开始实施一项超音通流风扇计划，研制出的此类风扇进出口轴向气流速度均超音。与传统跨音风扇相比，当叶尖切线速度相同时，超音通流风扇可实现更高的级增压比。
《工程热力学》实验： 压气机性能实验 一、 实验目的： 1、了解压气机结构和工作原理； 2、 掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法； 3、 对使用微机采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 二、 实验设备： DF-18型制冷系统实验台 三、 实验原理： 1、实验装置及测量系统： 本实验装置主要由压气机和与之配套的电动机以及测试系统组成。测试系统包括压力传感器、动态应变仪、放大器、A/D 板、微机、绘图仪及打印机，详见图1所示。 图 1 压气机实验系统 1- 压气机 2-压力传感器 3-飞轮 4-电磁传感器 5-吸气阀 6-压力表 7-排气阀 8-储气罐 压气机型号：Z-0.03/7
汽缸直径：D=50mm ，活塞行程L=20mm 连杆长度：H=70mm ，转速：n=1400转/分 为了获得反映压气机性能的示功图，故在汽缸头安装了一个应变式压力传感器，供实验时输出瞬态压力信号。该信号经桥式整流后送至动态应变仪放大；对应着活塞上止点的位置，在飞轮外侧粘贴着一块磁条，从电磁传感器上取得活塞上止点的脉冲信号，作为控制采集压力的起止信号，以达到压力和曲柄转角信号的同步。这二路信号经放大器分别放大后送入A/D 板转换为数字量，然后送入计算机，经计算机处理便得到了压气机工作过程中的有关数据及展开示功图。 根据动力学公式，活塞位移量x 与曲柄转角α有如下关系： ) 2cos 1(4 )cos 1(αλ α-+ -=R x 式中： α—曲柄转角； λ—曲柄连杆长度比。 H R = λ 式中： R —曲柄半径； H —连杆长度。 2、指示功(Li )和指示功率： 指示功——压气机进行一个工作过程，活塞对气体所做的功，记作Li 。显然其功量就是P-v 图上过程线所包围的面积。即： ?= pdv Li （kgf-m ） 该面积可用面积仪测得，不过在使用P-v 图时应注意：其纵坐标是以线段长度表示压力值，而横坐标则表示活塞的位移量（x ）、故所测的面积都需要经过换算才
制冷压缩机性能测试实验 试验台简介 本试验台采用图1所示系统，通过阀门的转换，可进行制冷压缩机性能测试实验、冷水机组性能实验、水-水换热器性能实验和水泵性能实验。 制冷压缩机性能实验系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、恒温器电参数仪等设备组成。压缩机吸气压力、吸气温度、排气压力分别控制在国家标准规定的状态下。吸气温度由恒温器2调节蒸发器冷媒水进口温度T9控制，吸气压力由电子膨胀阀控制，排气压力由恒温器1调节冷凝器冷却水进口温度T7控制。压缩机的实际制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。由此得到压缩机的主辅测质量流量，进而计算出标准工况下的主辅侧制冷量。压缩机的输入功率由电参数仪测得。在制冷系统内部安装多个压力和温度测点，可以方便地确定系统内部的状态。 冷水机组性能实验系统，由压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、恒温器等设备组成。实验时，可以设置不同的冷媒水和冷却水温度。冷水机组冷媒水进口温度通过调节恒温器2中的电加热器控制，冷却水进口温度通过调节恒温器1中的电加热器控制，而出口温度则通过阀门调节。冷水机组的输入功率通过电参数仪表测得。冷水机组的制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。同时在系统中加入了相应的温度和压力测点，可以使学生能更加深入地了解冷水机组的工作特性。 水－水换热器性能实验系统，由冷水机组、恒温器、流量计、水泵等设备组成。冷热侧流体分别通过冷水机组和恒温器1获得。换热器冷侧和热侧流体进口温度分别通过恒温器2和恒温器1控制。通过测量换热器两侧流体进出口温度和两侧的流量，可以求出换热量，在已知换热面积的前提下，可以求出换热器的换热系数K。 水泵性能实验系统，由水泵、流量计、电参数仪等设备组成。水泵的流量通过流量计测得，水泵的扬程通过水泵进出口压力变送器测得。在水泵的出口处设立调节阀，通过改变阀门的开度来改变水泵进口处的参数，获得水泵变工况运行特性曲线。
二、车体设计部分 本车体设计参考手册主要收集敞车、平车、漏斗车、罐车方面的常用资料，其它车种的资料有待于今后增补充实。 1 车体设计参数（见表1） 表1 车体设计参数 底架中梁内侧距/ mm 350 中间垫板处/mm 33012+- 前后从板座两冲击面间的距离/mm 62503- 上心盘下平面至上旁承下平面之距离 间隙旁承/mm 66 弹性旁承/mm 76 制动主管两端部中心与车钩中心线的左右水平距离 13型车钩/mm 365 17型车钩/mm 365、390、457 折角塞门软管接口中心与车钩水平中心线的垂直距离/mm 30～60 折角塞门中心与钩舌内侧面连接线的前后水平距离/mm 350 解钩链松余量/mm 45～55 车钩高度（空车）/mm 880±10 平车相邻柱插中心距离/mm ≤2000 链式手制动机制动轴中心线与车钩中心线的左右水平距离/mm 490～500 脚蹬距轨面高度（空车）/mm Max 500 Min 430 NSW 手制动轮中心与踏板上平面距离（AAR 标准）/mm 标准（30″） 762 最大（40″） 1016 最小（25″） 635 普通手制动轮顶面与踏板上平面距离/mm （平车除外） 950～1050 手制动轮外面与端板之距离/mm （棚车、敞车） ≥80 两扶手间距离/mm 350～450
2 车体与转向架相关位置的确定 车体的高度尺寸是按空车时标注的，车体各部的高度取决于转向架下心盘（包括磨耗盘）面的高度，由下心盘高减去车体自重使转向架弹簧下沉量，就是车体上心盘下平面的高度。据此算出车体各部高度尺寸。 采用弹性旁承的转向架时，车体上心盘下平面至上旁承下平面的垂直距离由转向架下心盘面至弹性旁承的距离来确定。根据铁运[2000]12号文《关于加快既有铁路货车120km/h 提速改造的通知》，上心盘下平面至上旁承下平面的距离为：敞车、棚车7642 +-mm ，罐车76mm ±1mm ，平车76mm ±2mm ，现新设计车一般采用76mm ±2mm 。 3 车钩缓冲装置在车体上安装位置的确定 3.1 13型车钩缓冲装置 3.1.1 13型车钩缓冲装置主要尺寸 13型车钩缓冲装置主要尺寸见图1。 图1 13型车钩缓冲装置 3.1.2 钩尾框托板压型高度尺寸（H ）的确定 钩尾框托板压型高度尺寸（H ）的确定见图2。
离心压气机设计方法综述 压缩机是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械，分为容积式和透平式两种。透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，其中气体压力的提高是利用叶片和气体的相互作用来实现的，按照结构分为离心式压气机和轴流式压气机两种。离心式压气机中气体压力的提高，是由于气体流经叶轮时，由于叶轮旋转，使气体受到离心力的作用而产生压力，与此同时气体获得速度，而气体流过叶轮，扩压器等扩张通道时，气体的流动速度又逐渐减慢从而使气体压力得到提高。 设计一台离心压气机包括多方面的内容，主要有：结构设计；通流部分的选择和计算；强度与振动计算；工艺设计；自动控制和调节；以及驱动型式等问题。这里主要讨论前两项。 在离心压气机设计方法上，先后出现了几何设计方法，二维气动设计方法，准三维气动设计方法，全三维气动设计方法。以这些方法为理论基础，建立了离心压气机计算机辅助集成设计系统。这种设计系统的建立，为高性能离心压气机设计提供了有效工具。 最早用于离心压气机叶轮叶片的成形方法是几何成型方法，这是一种比较简单的成型方法。国内增压器研究领域在50年代从前苏联引进的径向叶片的“双回转中心法”是几何成型方法中的代表，并在国内涡轮增压器领域得到广泛的应用。该方法成型规律比较简单，使用该方法设计前倾后弯曲线不太可能。于是产生了离心压气机叶轮的“骨架成型法”，这种方法可以弥补“双补转中心法”的不足。但是，成型后弯叶片时，需要数控铣床。 早期设计离心压气机叶轮时，设计人员认为叶片型线是由二次曲线组成的，如使用圆弧线，抛物线等代表叶型、轮缘、轮毂型线形状。使用二次曲线表示的叶片型线形状的一般表达式为 f ez dr cz brz ar +++++=2222 2γθ 式中，r 为半径，z 为叶轮轴向坐标，a,b,c,d,e,f 为系数。系数决定叶轮进口角度和叶型型线。Eckerdt 即采用上式设计了Eckerdt 叶轮。Whitfield 等人认为叶轮型线可由下式表示：
1.试述Ф22的钢筋拉伸试验时，根据你试验室使用的试验机选择合适的量程，拉伸时加荷速度应如何控制？ 答：（1）选择0~300kN的量程（最大量程300kN或600kN的试验机） 或0~500kN的量程（最大量程1000kN的试验机） 试验机量程的选择应根据需测量力值来确定，应尽量使需测量力值介于所选择量程范围的20%~80%之间。如本例，Ф22的钢筋其抗拉极限载荷估计为200~220kN，可选择0~300kN或0~500kN的量程，其屈服点载荷为120~150kN，均未低于所选量程的20%，因此，所选量程是合适的。 （2）Ф22的截面积为380mm2,拉伸时屈服前加荷速度应控制在2.3~23kN/s(拉伸速率为6-60 MPa/s,即0.006*380～ 0.06*380=2.3～23kN/s)之间。 钢材试样屈服前加荷速度应控制在6~60MPa/s，屈服期间应变速率应在0.00025~0.0025/s之间（假定拉伸前试验机上下夹头之间距离为150mm，其分离速度应在0.035~0.35mm/s之间），屈服期间不再调节试验机速率。屈服过后，应变速率应不超过0.008/s（假定拉伸前试验机上下夹头之间距离为150mm，其分离速度应小于 0.008*150=1.2mm/s）。 （3）冷轧扭钢筋拉伸时的加载速率不宜大于2kN/min。 2.简述钢筋拉伸试验操作中应主要注意哪两方面的问题及应遵循的
事项? 答：拉伸试验时,为了获得精确的结果,主要应注意试样和仪器两个方面的问题： A：试样方面： (1)试样的编号应清楚明确,并用钢号打印记； (2)认真检查试样是否符合要求,包括：试样表面的光洁度,有无试样本身的或因制造加工造成的横向或纵向裂纹,精确测量试样的尺寸； (3)按要求打好标距,要轻划以防造成新的人为表面缺口； (4)夹持试样时应仔细地对心,以防产生附加应力。 B：试验用仪器方面： (1)根据试件大小以及预期的抗拉强度,调好试验机吨位； (2)开机前调整指针零； (3)用引伸仪画出载荷-伸长曲线； (4)试验时间要停机降温。
主考院校: 专业名称: 专业代码: 学生姓名: 准考证号: 天津市高等教育自学考试模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （一）压气机性能实验
亠、活塞式压气机概述 1■活塞式压气机结构及工作原理 （1）活塞式压气机结构 压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航 空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。 本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械 图1.1活塞式压气机机构简图 图1-2三维仿真示意图
（2）活塞式压气机工作原理： 电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。 具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后, 排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要0.3 —0.7MPa压力范 围的系统。压力超过0 ? 6MPa，各项性能指标将急剧下降。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。 活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开 关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 二、实验内容 1.实验目的 （1）压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能参数进行实时动态采集，经计算处理、得到展开的和封闭的示功图。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。 （2）掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法。 （3）对使用电脑采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 2.实验装置及测量系统 本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。 测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机， 压气机型号：Z—0.03/7 汽缸直径：D=50mm 活塞行程：L=20mm 连杆长度：H=70mm 转速：n=1400转/分