5 往复式机器 5．1 往复式压缩机、往复泵 5．1．1、5．1．2 往复式机器振动荷载的扰力是由曲柄、连杆等做旋转运动产生的不平衡质量惯性力(即离心力)和由连杆、十字头、活塞杆、活塞等做往复运动产生的质量惯性力组成。各列气缸分扰力向主轴上气缸布置中心平移时形成扰力矩。 单气缸往复式机器的旋转不平衡质量ma引起扰力Fa，其方向沿曲柄向外，计算通式如下： 单气缸往复式机器的往复运动质量mb引起扰力Fb，其方向沿气缸中心线指向气缸外侧(气缸盖一侧)，计算通式如下： 式(22)由两项组成，第一项为一谐波扰力，第二项为二谐波扰力。该式推导时采用了牛顿二项式定理，在保证足够精确度的前提下，结果中仅保留了一、二谐波，忽略了更高谐波。 将式(21)、式(22)得出的扰力分别沿X、Z轴分解，即可得到单气缸往复式机器的水平及竖向扰力。把每个气缸的扰力叠加进而得到多气缸往复式机器的水平及竖向扰力，即本标准正文中的式(5．1．2-1)～式(5．1．2-4)。 扰力和扰力矩的大小与机器转速、曲柄-连杆-活塞机构等运动部件的质量、气缸几何分布、曲柄与连杆的长度等因素有关。若机器制造厂不能提供扰力数据，则应提供机器的转速、曲柄连杆数量、尺寸、平面布置图和曲柄错角，以及各运动部件的质量等资料，由设计人员按照本节及本标准附录A的公式计算扰力和扰力矩。 往复式机器的扰力主要是由各列气缸往复运动质量产生，旋转运动产生的离心力相对较小。不同类型的机器的扰力(矩)特点是不同的，依不同的气缸方向而定，立式机器以Fvz、Mvx为主，卧式机器以Fvx、Mvz为主，对称平衡型机器由于各列气缸水平扰力相互抵消，仅余下扭转力矩Mvz，L、V、W型机器以Fvx、Fvz为主。 驱动机转子旋转产生的不平衡惯性力相对于往复式机器曲柄-连杆-活塞机构运动产生的一、二谐扰力(矩)而言是很小的，为简化计算，可以忽略驱动机的扰力。 如果在设计时需要考虑倾覆力矩Mvy，应由机器制造厂提供该力矩的数值及频率。 对于某一类型的往复式机器，可分别推导出各气缸的转角βi、ψi、αi，进而根据本节式(5．1．2-1)～式(5．1．2-8)计算出各向的一、二谐扰力(矩)。下面是单列卧式机器的计算示例：其布置简图见本标准附录B的表B．0．1，气缸列数i＝1，运动质量为ma1、mb1，此处对于单列机器可简化为ma、mb。 单列卧式机器无扰力矩。 附录A中曲柄成对设置的往复式机器的旋转不平衡质量ma的计算假定如下： 1)以单个曲柄作为基本计算单元。 2)将单个曲柄中所有重心不与该曲柄销重心重合的旋转不平衡质量都按距离等比换算到曲柄销重心处。 此处，虽然曲柄臂和平衡质量沿轴向的间距改变本不该影响原应沿径向计算的旋转不平衡质量数值，但计算中这样做可以将这两项质量沿轴向的作用力臂得以体现，从而对应得出正确的扰力矩。且因为曲柄是成对设置的，故单个曲柄旋转不平衡质量引起的水平、竖向扰力最终叠加后都会成对相互抵消，仍能保证得出正确的扰力结果。 针对附录A图A．0．1-1(b)中所示的曲柄形式，其中间曲柄臂对振动荷载的影响一般很小，除少数质量及倾角较大者外，均可略去不计。为了简化计算，原式(A．0．1-2)可转化为式(23)。