機械系畢業(yè)論文(壓縮機)

1、學號：畢業(yè)設計（論文）題 目 v6/10空氣往復壓縮機設計學生學院專業(yè)班級 機械系校內(nèi)指導教師專業(yè)技術職務校外指導老師專業(yè)技術職務二o五年三月v-6/10空氣往復壓縮機設計摘要：往復式壓縮機是工業(yè)上使用量大、面廣的一種通用機械。v型壓縮機是往復活塞 式壓縮機的一種，屬于容積式壓縮機，是利用活塞在氣缸中運動對氣體進行擠壓，使氣 體壓力提高。熱力計算、動力計算是壓縮機設計計算中基木，又是最重要的一項工作，根據(jù)任務 書提供的介質(zhì)、氣量、壓力等參數(shù)要求，經(jīng)過計算得到壓縮機的相關參數(shù)，如級數(shù)、列 數(shù)、氣缸尺寸、軸功率等，經(jīng)過動力計算得到活塞式壓縮機的受力情況。活塞式壓縮機 熱力計算、動力計算的結果將為各

2、部件圖形以及基礎設計提供原始數(shù)據(jù)，其計算結果的 精確程度體現(xiàn)了壓縮機的設計水平。研究工作目的是為了使v型壓縮機具有更好的機械性能,提高機械效率，減小能耗, 延長使用壽命。通過壓縮機動力的計算，機組、構件尺寸的不斷修改，對以往壓縮機出 現(xiàn)的常見故障進行了技術改進，比如：排氣量不足；氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴重、超 差、使有關間隙增大，泄漏量增大，影響到了排氣量；不正常響聲等一系列的問題進行 改進。最終設計出這一款滿足用戶要求，體積小、工作效率高、使用壽命長的v-6/10 空氣往復壓縮機。關鍵詞：活塞式壓縮機；熱力計算；動力計算;氣缸；曲軸the design of v6/10 air recipr

3、ocating compressorabstract： reciprocating compressor is a common type machine, used in the industry .v- type of piston compressors is a kind of reciprocating compressor, belong to the compressor、 utilize the pistons in the cylinder moving to squeeze on the gas .squeezed the gas pressure.thermal calc

4、ulation and dynamical computation is basic of compressor design calculation, is also an important woke, according to medium, displacement, pressure of task-book, by calculating getting related parameters of compressors, such as levels, columns, size of cylinder, shaft power, by dynamical computation

5、 getting stressed status of a piston type compression, due to reduce the vibration is very important, heat calculation and dynamical computation of the piston type compressor, which is providing design data. the calculations reflect exactly the design level of the compresso匚researching works is in o

6、rder to the compressor have better mechanical properties, improve the efficiency and reduce energy consumption, prolong the machine the useful life. through dynamical computation correction the size of crew, members, to improve the technical failure of the compressor, as shooting of low displacement

7、, the cylinder, the piston, piston ring severity serious abrasion, so that increasing the related clearance, leakage rate, influence the displacement. due to some problem of not normal noise improve. eventually, work out this paragraph of a v-6 /10 reciprocating air compressor required to satisfy us

8、ers, small volume, efficiency and long usage life.keywords: piston compressor; thermal calculation; dynamical computation; cylinder; crankshaft目錄摘要1目錄iii1引言11.1壓縮機設計的意義11.2活塞壓縮機的工作原理11.3活塞壓縮機的分類11.4壓縮機的發(fā)展前景11.5壓縮機設計說明-22總體設計42.1總體設計原則42.2結構方案的選擇42.2.1氣缸排列型式的選擇42.2.2運動機構的結構及選擇52.2.3級數(shù)選擇和各級壓力比的分配52.2.

9、4轉(zhuǎn)速和行程的確定63熱力計算73.1確定各級的容積效率-73.1.1確定各級的容積系數(shù)73.1.2選取壓力系數(shù)73.1.3選取溫度系數(shù)73.1.4泄漏系數(shù)73.2確定析水系數(shù)-73.3各級的行程容積-83.4氣缸育徑的確定-83.5各級名義壓縮比-93.6新的容積系數(shù)-93.7新的相對余隙系數(shù)93.8活塞力的計算93.9確定各級的排氣壓力103.10計算軸功率103.11驅(qū)動機的選擇104動力計算124.1壓縮機中的作用力124.1.1曲柄連桿機構的運動關系和慣性力124.1.2 i級綜合活塞力計算124.1.3 ii級綜合活塞力計算145氣缸部分的設計155.1氣缸155.1.1結構形式的

10、確定155.1.2 i級氣缸主要尺寸的計算155.1.3 i級氣缸的強度校核 155.1.4 ii級氣缸的計算175.1.5 ii級氣缸的強度校核 175.1.6氣缸材料185.2氣閥185.2.1氣閥的基木要求185.2.2閥的分類195.2.3閥設計的主要技術要求195.2.4環(huán)狀閥結構尺寸的選擇195.2.5 i級上的氣閥尺寸選擇195.2.611級上的氣閥尺寸選擇225.3 活塞-245.3.1活塞的基木結構型式-245.3.2 i級活塞尺寸245.3.311級活塞尺寸255.3.4活塞的材料265.4活塞銷-265.4.1活塞銷的主要技術要求-265.4.2 i級活塞銷尺寸-265.

11、4.3 ii級活塞銷的尺寸276基木部件的設計286.1機身、中體286.2曲軸286.2.1曲軸結構的選擇286.2.2曲軸結構設計-286.2.3曲軸結構尺寸的確定-296.2.4曲軸的材料-296.2.5曲軸強度校核-296.3連桿306.3.1連桿結構設計基木原則-306.3.2 i級連桿尺寸計算316.3.3 i級連桿桿體的強度校346.3.4 i級連桿尺寸計算356.3.511級連桿桿體的強度校376.3.6連桿材料377軸承387.1滾動軸承及其結構確定-388聯(lián)軸器399填料和刮油器409.1填料的基木要求409.2填料的結構409.3材料選擇4010氣路系統(tǒng)4110.1空氣濾

12、清器4110.2液氣分離器、緩沖器和儲氣罐4111潤滑系統(tǒng)4212冷卻系統(tǒng)4312.1 概述4312.2冷卻介質(zhì)的選擇431 引言壓縮機是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機械，屬于將原動機的動力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w 壓力能的工作機。它的種類多、用途廣，有“通用機械"之稱。1.1壓縮機設計的意義在石化領域，往復式壓縮機主要是向人容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠 性等方向發(fā)展；不斷開發(fā)變工況條件下運行的新型氣閥，提高氣閥壽命；在產(chǎn)品設計上, 應用熱力學、動力學理論，通過綜合模擬預測壓縮機在實際工況下的性能；強化壓縮機 的機電一體化，采用計算機自動控制，實現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運行和聯(lián)機運行；在動力領域， 活

13、塞式壓縮機目前占有主要市場。但隨著人們對使用環(huán)境及能耗、環(huán)保等方面要求的提 高，螺桿和渦旋空氣壓縮機開始占有一定的市場；在制冷空調(diào)領域，往復式制冷壓縮 機作為一種傳統(tǒng)的制冷壓縮機，適用于制冷量較廣范圍內(nèi)的制冷系統(tǒng)。雖然目前它的應 用還比較廣泛，但市場份額正逐漸減小。1.2活塞壓縮機的工作原理活塞式壓縮機包括：構架包括含有放電室和冷卻室的缸蓋。冷卻室是鄰近放電室并 包圍著放電室。構架還包括了一個吸入室，壓縮室和一個曲柄室。冷卻室是孤立于吸入 室。氣體是從構架外面進入吸入室?？尚D(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸支持整個構架。凸輪安置在曲柄室內(nèi)。 活塞是通過凸輪連接到旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往復。密封構件切斷冷卻室

14、 和外部的溝通，使得壓縮機氣缸蓋密封。通過引入一個互連的冷卻室和曲柄室。當曲軸被電動機帶動旋轉(zhuǎn)時，通過連桿使活塞在汽缸內(nèi)往復運動。在汽缸頂部外圈 裝有環(huán)形吸氣閥片，頂部中央則裝有環(huán)形排氣閥片，閥片上均設有氣閥彈簧。汽缸內(nèi)的 活塞由上向下移動時，缸內(nèi)容積增大，壓力下降，于是吸氣管中壓力為pi的空氣便頂 開吸入閥進入缸內(nèi)，直到行程的下死點為止，這樣便完成了一個吸入過程。當活塞從下 死點向上回行時，被吸入的氣體受到壓縮，壓力因而升高，吸氣閥片在缸內(nèi)氣體壓力和 彈簧的作用下迅速關閉，活塞繼續(xù)上行，缸內(nèi)容積不斷減小，壓力升高，當缸內(nèi)壓力升 到尸2時，氣體便頂開排氣閥進入排氣管路，活塞繼續(xù)上行，盲到上死點

15、。當活塞由上 死點向下死點回行時，排氣閥在彈簧和排氣管中壓力的作用下關閉，壓縮機又開始下一 個吸氣過程。如此周而復始，完成循環(huán)。1.3活塞壓縮機的分類往復壓縮機分類方法很多：1、按在活塞的一側(cè)或兩側(cè)吸、排氣體，可分為單動和 雙動往復壓縮機；2、按氣體壓縮次數(shù)可分為單極、雙極和多級壓縮機；3、按壓縮機所 產(chǎn)生的最終壓力可分為低壓、中壓和高壓壓縮機；4、按排氣量可以分為小型、中性和 大型壓縮機；5、按壓縮氣體的種類可分為：空氣壓縮機、氨壓縮機、氫壓縮機等。14壓縮機的發(fā)展前景隨著近幾年經(jīng)濟的飛躍發(fā)展，行業(yè)集中度有所提高，供貨進一步向大企業(yè)集中，氣 體壓縮機產(chǎn)業(yè)向布局逐步合理的新局面發(fā)展。通過經(jīng)濟戰(zhàn)

16、略性重組的推進，不少劣質(zhì)企 業(yè)退出，優(yōu)秀企業(yè)已找準定位，突出主業(yè)，不斷做大做強，達到強強聯(lián)合，承擔起國家 重大技術裝備項目。在相關政策方面，為應對全球性金融危機對我國經(jīng)濟的影響，早在 09年年初，國家已經(jīng)制定了一系列的刺激經(jīng)濟方案，重點調(diào)整振興包括石化、冶金等氣 體壓縮機的下游產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的十大產(chǎn)業(yè)。這些措施對氣體壓縮機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極的 影響，這也是2009年下半年壓縮機行業(yè)經(jīng)濟逐漸利好的主要原因。在開拓國際市場方 面，壓縮機行業(yè)應積極而謹慎地探索自己的國際化道路。目前，壓縮機行業(yè)國際化步伐 緩慢，尤其是在2009年一整年中，壓縮機出口形勢都不容樂觀，這主要表現(xiàn)在國內(nèi)壓 縮機行業(yè)技術發(fā)展水平

17、與國外同類企業(yè)存在一定差距，尤其是目前還沒有形成真正意義 上的具有國際競爭力的大型國際企業(yè)集團。未來三年，我國石油、化工、冶金、船舶、 環(huán)保、清潔能源等行業(yè)將進一步發(fā)展，壓縮機市場需求前景依然看好。如大推力往復式 壓縮機、工藝螺桿壓縮機、大排量無油壓縮機、高壓大排量壓縮機、機車配套壓縮機、 低噪聲船用壓縮機等。2010年，是壓縮機行業(yè)發(fā)展的新起點，預計行業(yè)未來呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢。首先是 結構調(diào)整將有重大突破。當前我國壓縮機行業(yè)存在一系列深層次的結構性矛盾，包括總 體產(chǎn)能過剩，低水平產(chǎn)能比重過大；企業(yè)規(guī)模小而且分散，產(chǎn)業(yè)集中度低；牛產(chǎn)力布局 不合理現(xiàn)象依然存在；企業(yè)節(jié)能減排的任務重；科技創(chuàng)新能力

18、不強；資源控制力不強， 保障體系建設滯后等。這些深層次的結構性矛盾，決定了 2010年壓縮機行業(yè)必須下大 力量，突出抓好結構調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，認真解決影響壓縮機行業(yè)發(fā)展的重大問題。 第二，行業(yè)內(nèi)要大力推動共性技術研究開發(fā)，掌握核心技術、關鍵技術的自主知識產(chǎn)權。 當前，壓縮機行業(yè)共性技術的科研經(jīng)費投入不足，研究開發(fā)力量薄弱。2010年，各企業(yè) 應加大在我國重點培育自主知識產(chǎn)權的技術裝備研發(fā)力量?？梢杂杏媱潯⒂胁襟E地加強 國家重點實驗室、國家工程技術研究中心、行業(yè)科研院所等共性技術研究開發(fā)平臺的建 設，重點支持原創(chuàng)性技術、共性技術及戰(zhàn)略性關鍵技術的研究開發(fā)，并培養(yǎng)一支既精通 基礎技術又熟悉行業(yè)技

19、術的高科技人才隊伍，努力掌握核心技術、關鍵技術和重要產(chǎn)品 的自主知識產(chǎn)權。第三，進入加快發(fā)展制造服務業(yè)階段。當前，壓縮機行業(yè)存在一些不 利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的缺陷，如缺少高端技術，企業(yè)規(guī)模偏小等。面臨這些問題和激烈的市場 競爭，壓縮機企業(yè)極需提高自身的核心競爭力，轉(zhuǎn)變增長方式。在制造過程中重視服務, 從市場調(diào)研、售后，肓到產(chǎn)品報廢回收，努力為客戶提供以知識密集、附加值高為特征 的服務項目，則是壓縮機企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個關鍵內(nèi)容?，F(xiàn)代服務業(yè)大部分是以 人力資木和知識資木作為其主要投入，這對壓縮機企業(yè)在解決發(fā)展、升級問題的同時， 提升競爭力也具有重要支撐作用。與國外往復式壓縮機技術水平相比，我國的主要

20、差距為基礎理論研究差，產(chǎn)品技術 開發(fā)能力低，工藝裝備和實驗手段后，產(chǎn)品技術起點低，規(guī)格品種、效率、制造質(zhì)量可 靠性差。另外，技術含量高和特殊要求的產(chǎn)品還滿足不了國內(nèi)需求。1.5壓縮機設計說明木說明書包括活塞式壓縮機的總體設計，熱力、動力計算，主機和輔助設備的結構 設計和計算，潤滑，排氣量調(diào)節(jié)以及安裝調(diào)整等內(nèi)容，還介紹了國內(nèi)已經(jīng)使用的各種活 塞式壓縮機的結構特點。此外，壓縮機設計計算時所涉及的單位換算，常用數(shù)據(jù)、公式 和材料，氣體特性圖表。由于木人的專業(yè)知識有限，木設計的誤差和缺點在所難免，希望老師批評指正，以 期在以后加以充實完善。2總體設計設計依據(jù)及參數(shù) 公稱容積流量: 壓縮介質(zhì)： 進氣壓力

21、：公稱排氣壓力: 排氣溫度：2.1總體設計原則6 m3/min空氣大氣壓1 mpa 俵）<180 °c設計活塞壓縮機應符合以下基本原則叭a. 滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力，及有關使用條件的要求。b. 有足夠長的使用壽命（應理解為壓縮機需要大修時間間隔的長短），足夠高的使用 可靠性（應理解為壓縮機被迫停車的次數(shù)）。c. 有較高的運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性。d. 有良好的動力平衡性。e. 維護檢修方便。f. 盡可能采用新結構、新技術、新材料。g. 制造工藝性良好。h. 機器的尺寸小、重量輕。2.2結構方案的選擇壓縮機的結構特點主要體現(xiàn)在兩方面，即氣缸排列的型式（指氣缸中心線的排列位 置）和運動機

22、構的結構。2.2.1氣缸排列型式的選擇根據(jù)氣缸排列的型式不同，有立式壓縮機、臥式壓縮機、對稱平衡型壓縮、對置型 壓縮機及角度式壓縮機。角度式壓縮機，氣缸中心線具有一定的角度，但不等于零度和 180°co按氣缸中心線的位置不同，又可以分為w型、v型（如圖1）、l型和扇型。由于木設計排氣量和排氣壓力比較小，選擇角度式中的v型壓縮機，使其具有較好 的平衡性，同一曲拐上相鄰的汽缸中心線夾角做成90。它的好處：1各列的一階慣性力的合力，可用裝在曲軸上的平衡重達到大部分或完全平衡， 因此，機械可有較高的轉(zhuǎn)數(shù)。2氣缸彼此錯開一定的角度，有利于氣閥的安裝和布置，因而使氣閥的流通面積 有可能增大（相對

23、于立式壓縮機而言），中間冷卻器和級間管道可以育接裝在機械上， 結構緊湊。3可以將若干列的連桿連結到同一曲拐上，曲軸的拐數(shù)可減少，機械的軸向長度 可縮短，因此主軸頸可以采用滾動軸承。2.2.2運動機構的結構及選擇活塞式壓縮機的運動機構有：無十字頭和帶十字頭絢兩種，木設計為無十字頭。選 擇無十字頭的理由是：結構簡單、緊湊，機械高度較低，相應的機械重量較輕，一般不 需要專門的潤滑機構。但是無十字頭的壓縮機只能作成單作用的，所以，氣體容積的利 用不充分（因為活塞與氣缸之間，只在活塞的一側(cè)形成工作腔），氣體的泄漏量也比較 大，氣缸的工作表面所受的側(cè)向力也較大，因而活塞易磨損，另外，氣缸的潤滑油量也 難于

24、控制。2.2.3級數(shù)選擇和各級壓力比的分配工業(yè)用的氣體，有時需求較高的壓力，需采取多級壓縮。在選擇壓縮機的級數(shù)時， 一般應遵循下列原則：使壓縮機消耗的功最小、排氣溫度應在使用條件許可的范圍內(nèi)、 機器重量輕、造價低。要使機器具有較高的熱效率。則級數(shù)越多越好（各級壓縮比越小nhu 二mj!昱 b !ji 八衛(wèi) iw i 三丄號jj 逢石越好）。然而級數(shù)增多，則阻力損失增加，機器總效率反而降低，結構也更加復雜，造 價便大大上升。因此，必須根據(jù)壓縮機的容量和工作特點，恰當?shù)剡x擇所需的級數(shù)和各 級壓力比。是級中的相對壓力損失，一般平均的相對壓力損失值為1020%,取戶20%, 查圖2得，尸2.75?？倝?/p>

25、縮比& =耳=11z 02=鑒丄=2.3704 取z=2級in2.75根據(jù)工況的需要，選擇級數(shù)為兩級，按照等壓力比分配的原則，£尸蹌=11 "2=3.32, 但為使第一級由較高的容積系數(shù)，第一級的壓力比取稍低值，各級名義壓力及壓力比見 表lo表1各級名義壓力及壓力比級數(shù)i11吸氣壓力p（；/mpa00.32排氣壓力pl /mpa0.321壓力比= p'j p：3.203.442.2.4轉(zhuǎn)速和行程的確定轉(zhuǎn)速，行程和活塞平均速度的關系：c, =30小型壓縮機為使結構緊湊，而只能采用較小行程，取5= 100mm,確定壓縮機的轉(zhuǎn)速;?=980r/min則,ns _

26、980xl00xl0330 30-3.27m/s,符合活塞平均速度。3熱力計算a. 壓力一在熱力計算屮使用的壓力都是絕對壓力，為統(tǒng)一起見，本說明除特別注明外, 壓力均指絕對壓力。b. 溫度一在熱力計算中所采用的是絕對溫度，它以k來表示。絕對溫度與攝氏溫度z間具有以下關系：7 = / + 273c. 比容一單位重量氣體所占容積。理想氣體在不同溫度和壓力下的重量。按下式計算：丫= 11.79 學3.1確定各級的容積效率3.1.1確定各級的容積系數(shù)由于 p=l.lmpa,則 a=0.070.12,排氣量為 q尸6m：則 °=0.0350.05, 所以，各級相對余隙容積么尸0.09血=0.1

27、1； 膨脹指數(shù)m /=1.2加2=1.25(1 、(1 /ivi = 1 g16iml -1：l-0.09x3.20l2-l0.853j/)(、( 1、av2 = 162£2云-1=1-0lx3.44-1= 0.815丿丿3.1.2選取壓力系數(shù)久刃=0.96切 2=0.993.1.3選取溫度系數(shù)入/=0.953.1.4泄漏系數(shù)花=0.96取值在0.900.98范圍，則加尸0.972屁=0.974綜上所述，久=入人人凡=0.853 x 0.96x 0.95 x 0.972 = 0.752 =九幾入 2&2 =0815?99 x 0.96x0.974 = 0.7543.2確定析水

28、系數(shù)第一級無水分析出久0=1.0第二級勺ps (ppsaa(p2 =£ps2 (plpsal干氣系數(shù) 0=0.80=1.0取定一級進氣溫度30°,二級進氣溫度35°。由表2可得,tp7pyt1pvco（公斤，巫米'）（公斤侏(c)（公斤畑米j（公斤/米i (x)（公斤/«*2）(公斤/x-3>10.006690-00519250.032290.02304490.119570.0792320007190-00556260.034260.02437500<1257a0.083030>007720<00595270.036340

29、.02576510*132160.0869640.008290.00636280.038530.02722520.138810.0910750.00r890.006h0290-040830.02875530.145750-0953560.009530.00726300.043250.03036540.152980.099807001020.00775310.045800.03205550.160510.104480<0)090.00827320448470.0338j560.16s350.109290.011700.00882330,051280.03565570376530-11421

30、00.032510 40940340.354230.03758580.185040.1193110-013380-01001350,)57330.0396c590】93藥0.1247120.014290>01066360.060570.0417260(k2d310.130213ft<015260.01134370.063080.04393610.21270 j36oj40.01629o.012c«38o.i)67550.04623620.22270.1420150.017380.01282390.071290>04864630.23300.1482】60.01853

31、o.oiw400.075200<05h5640.24380.1546170<019750.01447410.079300.05376i 650.25500.16131r0.021030.015陽420.033600.05649660.26660.1682190.022390.01630430.088090.05935670.27870.1753200.023830.01729440.092790.06234680.29120.1827210.025340.01833450.097710.06545690.30420.1903220.026940.01w2460402840.068c

32、8700.31770.1982230.028630-02057470.103210.07205240.030410.02177仆0.113320-07557表2飽和水蒸汽在170°c時的壓力p (kgf/cm2)與重度r (kgf/m2) 當 7>30° 時,p仙=4325pa；當 7>35° ,則，psa2=5504 pa,貝山ps-(ppsa105-0.8x4325一 ° n oq9 &(p2 =£ =7x 3.2 = 0.982ps2-(p2psa2 0.32x106-1.0x55043.3各級的形成容積您 1=竺=-

33、=0.00810m3980x0.756_<= 0.00254m3nps2tq2 980x3.2x10x305x0.754ys2_qvpst2a(/)2 _6x105x308x0.98234汽缸直徑的確定（一）當采用兩級單作用雙氣缸，水冷方式時，ksl =兀d's n 0.00810 = x314xd“ xo.l n d = 0.321m4 4取d尸325mm,由于直徑太大，舍棄（二）當采用兩級單作用四氣缸，水冷方式時,vs = 2x-7rd2s 得，d/=0.227m 取 d=230mm 4同理 z)j=o. 1272m 取 z)22=130mm3.5各級名義壓縮比亦=3.0%取

34、進氣相對壓力損失必=4.0% ,排氣相對壓力損失玄=4.2%；人2=1.9%1 +加11 - 3s1 + 4.2%1-4.0%x3.20 = 3.471 +恥21 - 8s2£2 =1 + 1.9%1 一 3.0%x 3 .44 = 3 .6 1表3各級進氣、排氣壓力與實際壓力比級次公稱壓力排氣損失實際壓力實際壓比p$/mpa凡/mpaps /mpapd/mpa8i00.320.040.0420.0960.333123.47ii0.3210.0190.030.3141.1333.613.6新的容積系數(shù) i級氣缸容積系數(shù), a .韌©2占處0.2272加1 5=加】 -=0.

35、853 x = 0.831api 存護023。2 ii級氣缸容積系數(shù)ap2ap23.7新的相對余隙系數(shù)1 a v 1ad1g 兀 d?0.12722加 2 =加2 =加2 t = 0.815 x 亍=0.780護 d22?0.1302(x 1 = j£ 17t7 11 av2a 2 =j£ 2 加 2 11一° 心 1 =0.1033 .20ft- 1一小° =0.1343.4425 - 13-8活塞力的計算表4蓋側(cè)與軸側(cè)活塞工作面積級次軸側(cè)：a>v = 2x-(d2-d2)蓋側(cè):ac=2x護4 刃=0.0817人尸0.0831ii&w2=

36、00251兒2=°°265表5 止點氣體力計算列次下止點上止點iifwi=paawi- psi 如=0 j 9knfcl=paawl-pdi 兒尸9.5/knii-iifw2=paa w2-ps2 人2=5.81 knfc2=pa血 2- pd2 ac2=-2 7.57kn39確定各級的排氣壓力取 r1.4近似心=1.35“2=1.4取 7；/=303k7；2=308kn-1.35-1=303x3.47=41834kw2-1mtten = tsie = 308x3.61 14 =444.43k3.10計算軸功率ni16071(1 5l) zvpsvsnn-m-l&(

37、i+&i)二t1 >x980x(l-0.04)x0.83 1x0.960x105x0.00811.351.35 11.35-13.47x(l + 0.082)t3t>= 15.99kwni2<£2(1 + 602)mh2x980x(l-0.019)x0.780 x 0.3 14x106 x 0.002541.4xx v1.4-11.4-13.61x(l + 0.049)ht-l >= 16.17kw ni= 15.99+16.17=32.16kw。3.11驅(qū)動機的選擇活塞式壓縮機的驅(qū)動包括驅(qū)動機和傳動裝置。驅(qū)動方式和壓縮機的結構方案和主要 參數(shù)的選擇有

38、著密切的關系，在選擇壓縮機結構方案和主要參數(shù)吋，應該同時考慮驅(qū)動 方式的選擇。驅(qū)動活塞式壓縮機的卻大多數(shù)是交流電動機，而交流電動機中又以鼠籠式異步電動 機為最多。中、小功率的鼠籠式電動機可按我國電動機系列（js、jk、jsq等）選取。 不管是異步電動機還是同步電動機，共同的特點是啟動電流大而啟動力矩小。取 加=0.88，貝lj m =込丄=36.55kw r/m 0.88電機功率余度 10%, n=nzx (1 + 10%) =36.55* 110%=40.2kw,則電機功率取 45kw。所以，電機型號選取為y200l2-6o4動力計算4.1壓縮機中的作用力y圖3曲柄連桿機構示意圖壓縮機中作用

39、力的分析，是進行壓縮機零件強度和剛度計算的依據(jù)，也是判斷這些 力對壓縮機裝置影響的基礎。壓縮機中主要的作用力有氣體壓力、曲柄連桿機構運動時產(chǎn)生的慣性力和摩擦力。4.1.1曲柄連桿機構的運動關系和慣性力活塞的位移、速度和加速度可從曲柄連桿機構的幾何關系和運動關系中確定。圖3 表示曲柄連桿機構的幾何關系。活塞位移x和曲柄轉(zhuǎn)角0c : x =廠(1 - cosa) h(1 - cos 2d)4往復慣性力：1 = mpa =加 pqt(cosa + >lcos2cr) = mpcor cos a + mpcor a cos2a =人 + /24.1.2 i級綜合活塞力計算活塞直徑d=230mm

40、,吸氣壓力尸0.096 mpa,排氣壓力=0.33312 mpa,相對余隙= = 0.103 ,活塞行程 5= 100mm,轉(zhuǎn)速 z?=980r/min,加=1.2,兀=1.35, 2 =丄，vb5v蓋側(cè)膨脹：ps：“ = p(x+sy,則得 p = pd(),w,x + sc蓋側(cè)壓縮:億（s+sy = p（兀+sy,則得p =化（匯'x + sc活塞位移x和曲柄轉(zhuǎn)角a : x =廠（1-cosg） （l-cos2<z） 4慣性力卸:圖4 2=1/4時往復慣性力i按曲柄轉(zhuǎn)角a展開圖i = mpci - ；77p692r(cosdf + acos2cr) = mpa)2r cos

41、a + mpco2ra cos 2a = i+12時古畝2勿 2x3.14x980 in_ _ a/角速度: 3 = 102.573rad/s60 60在初步設計是估計每列最大往復質(zhì)量活塞的質(zhì)量w/?=15.12kgi級綜合活塞力示意圖力力 體塞 力氣力活 擦側(cè)性合 h -圖5i級活塞受力圖由上圖可以得出i級活塞受到的最大活塞力f=9.375kn4.1.3ii級綜合活塞力計算活塞直徑z)=l30mm ,吸氣壓力ps=0.314mpa,排氣壓力pd=1.133mpa, 相對余隙q = _l2 = o 134，活塞行程 s=100mm,轉(zhuǎn)速；2=980r/min,加=1.25,川=1.4, 2 二

42、丄,vb *5蓋側(cè)膨脹：幾s;” = p(x+sy,則得卩=卩八-)",x + sc蓋側(cè)壓縮：只(s + sc)jp(x + sj”，則得p = p,( )'”* x + sc2活塞位移 x 和曲柄轉(zhuǎn)角 a ： x = r(l cosz) h(1 cos2z)4慣性力：i = msa =叫qb(cosa +2cos2a) = msco2r cos a + msco2r/lcos 2a = i-12為、擊時2mt 2x3.14 x980 心匕巾/60 60在初步設計是估計每列最大往復質(zhì)量活塞的質(zhì)量mz?=15.12kgii級綜合活塞力曲線摩擦力綜合活塞力訥氣體力慣-20旨轉(zhuǎn)角圖

43、8 ii級活塞受力圖由圖7可以得岀ii級活塞受到的最大活塞力f=13.78kn5氣缸部分的設計5.1氣缸氣缸是活塞式壓縮機中的組成壓縮容積的主要部分。根據(jù)壓縮機所達到壓力，排氣 量，壓縮機的結構方案，壓縮氣體的種類，制造氣缸的材料以及制造廠的習慣等條件， 氣缸的結構可以有各種各樣的形式。設計氣缸的要點是：1應具有足夠的強度和剛度。工作表面具有良好的耐磨性。2要具有良好的冷卻，在有油潤滑的氣缸中，工作表面應有良好的潤滑狀態(tài)。3盡可能減少氣缸內(nèi)的余隙容積和氣體阻力。4結合部分的連接和密封要可靠。5要有良好的制造工藝性和裝拆方便。6氣缸直徑和閥座安裝孔等尺寸應符合“三化"要求。5.1.1結

44、構形式的確定氣缸因工作壓力不同而選用不同強度的材料，這個設計工作壓力l378kgf7cn?低于 60kgf7cm2,木設計采用水冷空氣壓縮機的單層壁氣缸，氣缸用鑄鐵制造，鑄鐵具有良好 的鑄造性能，對氣缸結構形狀的限制較小，所以鑄鐵氣缸的形式較多。在水冷氣缸中，應特別注意氣閥部分的冷卻，一方面要使氣閥有充分的冷卻，另一 方面把吸氣閥和排氣閥用冷卻水隔開，以保證氣缸有較高的吸氣系數(shù)。5.1.2 i級氣缸主要尺寸的計算pn(1) 氣缸的壁厚=涸+0氣缸布置在氣缸蓋上，氣缸形狀較簡單且用高強度鑄鐵，=250400kg/cm2, 取q= 300kg/cm。壁厚的附加項a,其值按0.50.8cm選擇，則a

45、=8mm。.父 pd0.9756x23n翩父仆=fn + a =f 0.8 = 0.837cm,貝0 8 = 10mm2a2x300(2) 水套壁厚3 =(0.75 0.8)/ = (0.750.8)x10 = 7.58%2,取6 = 8mm(3) 連接法蘭壁厚3 = 1.4=1.4x10 = 14mm5.1.3 i級氣缸的強度校核比2氣缸與氣缸套的材料相同：p2=；,由于e相對匚與心大得多,2 f2 f2卩與廠2分別表示為氣缸的內(nèi)外半徑，將其看做門=門，廠3=1&3cm,0.9756x11.52= 0.8257kg/cm2圖9壓入氣缸套的厚壁氣缸中的應用氣缸和氣缸套內(nèi)的應力值為:氣缸

46、內(nèi)表面的切應力99% + r；6c = pl 2 =廠3 一廠21 o s2 -k 1 r= 0-8257x183-12.52-27°k8w氣缸內(nèi)表面的徑向應力込j (jic =-p2 =-0.8257kg/cm2氣缸套內(nèi)表面的切向應力：= 1.0187kg/cm2_ 0.9756x(11.52 +12.52)- 2x0.8257x 12.52r： - r2 _12.52 -11.52氣缸套內(nèi)表面的徑向應力込./： orl =_p =0.9756kg/cm2氣缸套外表面的切向應力°；:._一化(才 + 廠22)_ 2x0.9756x11.52 0.8257x(11.52+1

47、2.52)6 一12.52-11.52= 0.8623kg/cm2氣缸套外表面的徑向應力cv： (jtl =-p2 =-0.8257kg/cm2由于鑄鐵氣缸應力不允許超過200300kg/cn?,所以符合要求，滿足強度。5.1.4 ii級氣缸的計算(1)氣缸的壁厚/pdt_=1 + ci氣缸布置在氣缸蓋上，氣缸形狀較簡單且用高強度鑄鐵，q, = 250400kg/cn?, 取a = 300kg/cm 2g 一人氣缸套內(nèi)表面的徑向應力(yfl =_p =1.375kg/cm2氣缸套外表面的切向應力cr；：o壁厚的附加項a,其值按0.50.8cm選擇，則a=8mmo £ pd 0 = _

48、rt + a2a(2)水套壁厚378 乂 1 2=+0.8 = 0.830cm,則力=10mm2x3008 = (0.75 0.8)5 = (0.75 0.8) x 10 = 7.5 8mm，取力=8mm(3)連接法蘭壁厚s=1.4= 1.4x10 = 14mm5.1.5 ii級氣缸的強度校核±e-r+p氣缸與氣缸套的材料相同：p2=了勺,2 2 2廠3 -廠2由丁 e相對門與r2大得多，ri與r2分別表示為氣缸的內(nèi)外半徑，將其看做r/=r2,廠3=13.3cm,ril p： 1.378x6.52 、/ o7 %氣缸和氣缸套內(nèi)的應力值為：氣缸內(nèi)表面的切應力ytc:r2 + r7 52

49、 + 13 32q = p,七節(jié)=1.035 x =, = 2kg/cm2，c 2 r32 - r22門.327.52&7.52則 p2 =上屮=1.035kg/cm-6 =能+刊：2朋= ®x(6.52二空竺亦“寧“a?®7.52 -6.52氣缸內(nèi)表面的徑向應力j =-p2 =-1.035kg/cm2 氣缸套內(nèi)表面的切向應力0廠_ 2卩斥化什+疋）_ 2 x 1.375 x 6寧1.035 x（6寧+ 7寧）_ 已_斤$_75652=0.749kg/cm2氣缸套外表面的徑向應力er, （jrl =-p2 =-1.035kg/cm2由于鑄鐵氣缸應力不允許超過2003

50、00kg/cn?,所以符合要求，滿足強度。5.1.6氣缸材料氣缸和汽缸套的材料根據(jù)壓縮氣體的性質(zhì)和承受的壓力選取。由于本設計的工作壓 力低于60公斤/厘米彳，取用灰鑄鐵ht2040、ht25-4752氣閥現(xiàn)代活塞式壓縮機使用的氣閥，都是隨著氣缸內(nèi)氣體壓力的變化而自行開、閉的自 動閥。自動閥由閥座、運動密封組件、彈簧、升程限制器等零件組成。圖10活塞式壓縮機自動閥的組成1閥座；2閥片；3彈簧；4升程限制器521氣閥的基本要求氣閥是活塞式壓縮機重要部件之一，它的工作肓接關系到壓縮機運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性和可 靠性。對氣閥的基木要求如下：1使用期限長，不能由于閥片或彈簧的損壞而引起壓縮機非計劃停車。2. 氣體

51、通過氣閥時的能量損失小，以減少壓縮機動力消耗。對于固定式長期連續(xù) 運轉(zhuǎn)的壓縮機尤為重要。3. 氣閥關閉時具有良好的密封性，減少氣體的泄漏量。4. 閥片起、閉動作及時和迅速，而且要完全開啟，以提高機器效率和延長和使用 壽命。5. 氣閥所引起的余隙容積要小，以提高氣缸容積效率。以此，還要求結構簡單、制造方便、易于維修、氣閥零件標注化、通用化水平要高。522閥的分類壓縮機自動閥按運動密封組件的特點可分為：環(huán)閥（包括環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥）、孔閥 （包括杯狀閥、菌狀閥、碟狀閥等）、直流閥；其它還有諸如條狀閥、槽狀閥、錐形槽 狀閥等。此壓縮機設計采用環(huán)狀閥，因為環(huán)狀閥制造簡單，工作可靠，可改變環(huán)數(shù)來適應各 種氣

52、量要求，它適用于各種壓力、轉(zhuǎn)數(shù)的壓縮機。523閥設計的主要技術要求閥座密封表面要經(jīng)過研磨，閥片上下平面光潔度不低于內(nèi)外邊緣要倒鈍；氣 閥組裝后要進行泄漏檢查。一般環(huán)狀閥片和網(wǎng)狀閥片熱處理硬度為rc4652,同一閥片的硬度差不超過3個單 位。在閥片精磨后要進行補充回火，其溫度不超過第一次回火溫度。用30crmnsia鋼板制造的環(huán)狀閥片，金相組織為回火馬氏體。524環(huán)狀閥結構尺寸的選擇圖11環(huán)狀閥的主要結構尺寸及其幾何關系525 1級上的氣閥尺寸選擇壓縮機數(shù)據(jù)：壓縮機的轉(zhuǎn)速=980i7min；活塞行程s=100mm； 級吸氣壓力 po.lmpa； 一級排氣壓力只尸0.314mpa；活塞有效面積f=

53、0.041547562mm2；活塞的平 均速度c,n=3.27m/s；同時作用的齊發(fā)數(shù)z=2。結構尺寸的選擇：氣閥的主要特性參數(shù)確定后，就要確定閥座通道寬度b、閥片寬 度b和閥座相鄰信道平均直徑差4da. 選擇的閥縫隙通道氣體流速cv表6間縫隙通道的平均氣流速度工作壓力（公斤/<4>4 10>1030>30 130>130 320>320600厘米2）間縫隙通道的平均30 4525 4020 35182815 2012 15氣流速度（米/秒）工作壓力 p=9.756254kn=0.975625 kg/cm2<4 kg/cm2,則 cv=3045m/s,取 cv=35m/sb. 需要的閥縫隙面積.丹1 ? 1 7 ”-7vd2cm -x3.14x0.232 x3.272x35卜=-