W-0.6__12說明書正文課件

1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 59 頁 共 60 頁1 引言空氣壓縮機(jī)是指壓縮介質(zhì)為空氣的壓縮機(jī)，主要作用是為生活、生產(chǎn)提供源源不斷地、具有一定壓力的壓縮空氣。作為一種工業(yè)裝備，壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣管線、冶煉、制冷和礦山通風(fēng)等諸多重要部門；作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的基本組成元件，在航空、水、陸交通運(yùn)輸和發(fā)電等領(lǐng)域隨處可見；作為增壓器，已成為當(dāng)代內(nèi)燃機(jī)不可缺少的組成部件。在諸如大型化肥、大型乙烯等工藝裝置中，它所需投資可觀，耗能比重大，其性能的高低直接影響裝置經(jīng)濟(jì)效益，安全運(yùn)行與整個裝置的可靠性緊密相關(guān)，因而成為備受關(guān)注的心臟設(shè)備1。壓縮機(jī)按工作原理可分為容積式和動力式兩大類；按

2、壓縮級數(shù)分類，可分為單級壓縮機(jī)、兩級壓縮機(jī)和多級壓縮機(jī)；按功率大小分類，可分為微小型壓縮機(jī)、中型壓縮機(jī)和大型壓縮機(jī)。按壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式和角度式。而且角度式又可分為L型、V型、W型、扇形和星型等。不同形式的壓縮機(jī)具有其鮮明的特點(diǎn)，根據(jù)其工作原理的不同決定了其不同的適用范圍2。空氣壓縮機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的工作壓力和流量。起源的工作壓力應(yīng)比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因?yàn)橐紤]供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來供氣?？諝鈮嚎s機(jī)的額定排氣壓力分別為低壓（0.7MPa1.0MPa）、中壓（1.0MPa10MPa）、高壓（1

3、0MPa100MPa）和超高壓（100MPa以上），可根據(jù)實(shí)際需求來選擇。常見使用壓力一般為0.71.25MPa3?？諝鈮嚎s機(jī)應(yīng)用范圍極為廣泛，且由資料顯示國內(nèi)需求量呈上升趨勢，是中小型工業(yè)用壓縮機(jī)一個龐大的族群。中、小型微型工業(yè)用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)有著相同的傳動部件基礎(chǔ)上變換壓縮級數(shù)和氣缸直徑，迅速派生出多品種變形產(chǎn)品的便利條件。不僅其容積流量、排氣壓力變化多端，通過適當(dāng)調(diào)整部分零部件材質(zhì)還可以壓縮多種氣體，大為擴(kuò)展服務(wù)領(lǐng)域4。活塞式壓縮機(jī)與其他類型的壓縮機(jī)相比，特點(diǎn)是（1）壓力范圍最廣?；钊綁嚎s機(jī)從低壓到超高壓都適用，目前工業(yè)上使用的最高工作壓力達(dá)350MPa，實(shí)驗(yàn)室中使用的壓力則更高。（

4、2）效率高。由于工作原理不同，活塞式壓縮機(jī)比離心式壓縮機(jī)的效率高很多。而回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由于高速氣流阻力損失和氣體內(nèi)泄漏等原內(nèi)，效率亦較低。（3）適應(yīng)性強(qiáng)。活塞式壓縮機(jī)的排氣量可在較廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇；特則是在較小排氣量的情況下，要做成速度型，往往很困難，甚至是不可能的。此外，氣體的重度對壓縮機(jī)性能的影響也不如速度型那樣顯著，所以同一規(guī)格的壓縮機(jī)，將其用于不同介質(zhì)時，較易改造57。根據(jù)機(jī)械部JB1407-85微型往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)基本參數(shù)規(guī)定，額定排氣壓力分為0.25MPa、0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa和1.4MPa幾個檔次，并規(guī)定了相應(yīng)的單級、雙級壓縮所對應(yīng)的公稱

5、容積流量（公稱排氣量）。但目前1.0MPa、1.25MPa和1.4MPa的壓縮機(jī)產(chǎn)品相對較少，無法滿足用戶對不同壓力空氣氣源的需要。因此，本課題設(shè)計(jì)一種排氣壓力為1.2MPa，排氣量為0.6m3/min的微型壓縮機(jī)，旨在我國現(xiàn)有的小型壓縮機(jī)產(chǎn)品品種的基礎(chǔ)上，開發(fā)相關(guān)的壓縮系列產(chǎn)品，以填補(bǔ)兩級空氣壓縮機(jī)產(chǎn)品的空白，符合壓縮機(jī)制造行業(yè)拓展新產(chǎn)品的開發(fā)意向。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是在常溫下對空氣進(jìn)行壓縮，進(jìn)氣壓力為大氣壓，壓縮后排氣壓力為1.2MPa，排氣量不低于0.6m3/min。為滿足設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用W型二級壓縮，油潤滑，冷卻方式為風(fēng)冷式。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱力學(xué)計(jì)算、主要

6、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動力學(xué)計(jì)算和飛輪設(shè)計(jì)五個方面。其中總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面主要包括結(jié)構(gòu)方案選擇、氣缸排列形式、運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇、級數(shù)選擇、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、行程的確定和驅(qū)動選擇；主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括活塞組件的設(shè)計(jì)、曲軸結(jié)構(gòu)、連桿部件的設(shè)計(jì)和氣缸設(shè)計(jì)；動力學(xué)計(jì)算主要是計(jì)算各級平均切向力，然后根據(jù)不同方案級數(shù)的布置，進(jìn)行疊加計(jì)算總平均切向力，選擇最優(yōu)方案，確定飛輪距；飛輪設(shè)計(jì)主要是通過根據(jù)機(jī)器允許的旋轉(zhuǎn)不均勻度、飛輪距的大小和冷卻所需風(fēng)量，參照工廠圖紙進(jìn)行尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)812。2 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)時應(yīng)符合以下基本原則：（1）滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力，及有關(guān)使用條件的要求；（2）有

7、足夠長的使用壽命，足夠高的使用可靠性；（3）有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性；（4）有良好的動力平衡性；（5）維護(hù)檢修方便；（6）盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料；（7）制造工藝性良好；（8）機(jī)器的尺寸小、重量輕。活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案由下列因素組成：（1）機(jī)器的型式；（2）級數(shù)和列數(shù)；（3）各級氣缸在列中的排列和各列間曲柄錯角的排列。選擇壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，應(yīng)根據(jù)壓縮機(jī)的用途、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、排氣量和排氣壓力、制造廠生產(chǎn)的可能性、驅(qū)動方式以及占地面積等條件，從選擇機(jī)器的型式和級數(shù)入手，制訂出合適的方案。總體設(shè)計(jì)的任務(wù)：選擇結(jié)構(gòu)方案、主要參數(shù)、相應(yīng)的驅(qū)動方式以及大體確定附屬裝備的布置。2.1 氣缸排列的型式壓縮機(jī)氣

8、缸有多種排列型式，按氣缸軸線布置的相互關(guān)系分為：臥式、立式、L型、V型、W型、星型和對稱平衡型。臥式、對稱平衡型壓縮機(jī)動力平衡性能較好，運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，宜用于大、中型壓縮機(jī)；立式壓縮機(jī)現(xiàn)僅用于中、小型和微型，使機(jī)器高度均處于人體高度便于操作的范圍內(nèi)，且中型壓縮機(jī)主要用于無油潤滑結(jié)構(gòu)；L型、V型、W型、星型等角度式壓縮機(jī)則適用于中、小型和微型。L型、V型、W型、星型等角度式壓縮機(jī)共同的優(yōu)點(diǎn)是（1）各列的一階慣性力的合力可用裝在曲軸上的平衡重達(dá)到大部分或完全平衡。因此，機(jī)器可取較高的轉(zhuǎn)數(shù)。（2）氣缸彼此錯開一定角度，有利于氣閥的安全與布置。因而使氣閥的流通面積有可能增加。中間冷卻器和級間管道可以直接裝

9、在機(jī)器上，結(jié)構(gòu)緊湊。（3）角度式壓縮機(jī)可以將若干列的連桿連接在同一曲拐上，曲軸的拐數(shù)可減少，機(jī)器的軸向長度可縮短，因此主軸頸能采用滾動軸承。本設(shè)計(jì)屬于微型中壓壓縮機(jī)常規(guī)設(shè)計(jì)，綜合考慮其設(shè)計(jì)參數(shù)(壓縮介質(zhì)、排氣量及排氣壓力)及市場現(xiàn)狀，采用W型結(jié)構(gòu)。2.2 運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)有：無十字頭與帶十字頭兩種。無十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，機(jī)器高度較低，相應(yīng)的機(jī)器重量較輕，一般不需要專門的潤滑機(jī)構(gòu)。但是無十字頭的壓縮機(jī)只能作成單作用的，所以氣缸容積的利用不充分(因?yàn)榛钊c氣缸之間，只在活塞的一側(cè)形成工作腔)，氣體的泄漏量也較大，氣缸工作表面所受的側(cè)向力也較大，因而活塞易磨損

10、，另外，氣缸中的潤滑油量也難于控制。無十字頭的壓縮機(jī)一般只適于作成立式、V型、W型和扇形的結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓縮機(jī)的功率大于（120150）kW時，無十字頭的壓縮機(jī)的重量要超過有十字頭的壓縮機(jī)，而且結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。因此，無十字頭壓縮機(jī)只在小功率范圍內(nèi)采用。在小型移動裝置中用的壓縮機(jī)，要求輕便緊湊以便于搬動，多選用無十字頭的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。帶十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：由于帶有十字頭，氣缸工作表面不承受連桿傳來的側(cè)壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤滑油易于控制；可以設(shè)置填料密封，所以，氣體地 泄漏量較小，特別是對于易燃、易爆、有毒的氣體，只能采用此種結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，帶十字頭的壓縮機(jī)增多了十字

11、頭、活塞桿及填料等部件，使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度和重量也相應(yīng)增加。一般固定式的壓縮機(jī)功率都較大，特別是工藝流程中用的壓縮機(jī)，要求機(jī)器長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以多用帶十字頭的壓縮機(jī)。我國固定式動力用空壓機(jī)，排氣量在（10100）m3/min、功率在（60630）kW之間的都是帶十字頭結(jié)構(gòu)。化工、石油等部門工藝流程中使用的壓縮機(jī)都帶有十字頭。本設(shè)計(jì)為功率較小的W型空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，考慮到以上因素，故采用無十字頭的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。2.3 級數(shù)選擇及各級壓力比的分配工業(yè)用的氣體，有時需要較高的壓力，此時需采取多級壓縮。多級壓縮有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）降低排氣溫度；（2）節(jié)省功率消耗；（3）提高氣缸容積系數(shù)；（4）降低作用在活

12、塞上的最大活塞力。在選擇壓縮機(jī)的級數(shù)時，一般一般應(yīng)遵循下列原則：使壓縮機(jī)消耗的功最小、排氣溫度應(yīng)在使用條件許可的范圍內(nèi)、機(jī)器重量輕、造價低。要使機(jī)器具有較高的熱效率，則級數(shù)越多越好（各級壓力比越小越好）。然而級數(shù)增多，則阻力損失增加，機(jī)器總效率反而降低，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，造價便大大上升。因此，必須根據(jù)壓縮機(jī)的容量和工作特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)剡x擇所需的級數(shù)和各級壓力比。本設(shè)計(jì)為W-0.6/12型壓縮機(jī)，根據(jù)市場常用壓縮機(jī)型式，選擇級數(shù)為二級。2.4 列數(shù)選擇在活塞式壓縮機(jī)中，一個連桿所對應(yīng)的氣缸活塞組即為一列。壓縮機(jī)按列數(shù)的多少分成單列和多列兩類。壓縮機(jī)列數(shù)的選擇，主要決定于排氣量、排氣壓力、機(jī)器的型式和級

13、數(shù)。立式結(jié)構(gòu)可以制成單列和多列壓縮機(jī)；臥式結(jié)構(gòu)可以制成單列和雙列壓縮機(jī)；對稱平衡型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機(jī)，而且列數(shù)必須是偶數(shù)；對置型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機(jī)。W型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機(jī)，即單重W型和雙重W型，其他型式類似。各級氣缸的排列應(yīng)根據(jù)下述原則進(jìn)行：（1）要求各列往返止點(diǎn)的活塞力相等。這時，曲柄連桿機(jī)構(gòu)利用充分，重量較輕，慣性力較小，機(jī)械效率較高。由于往返行程的功也大致相等，因而飛輪較輕。（2）通過布置氣缸排列，達(dá)到使氣體的內(nèi)泄漏和外泄漏盡可能小的目的。本設(shè)計(jì)采用W型結(jié)構(gòu)，如前所述，只能制成多列壓縮機(jī)，采用單重W型結(jié)構(gòu)。25 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和行程的確定轉(zhuǎn)速和行程的選取對機(jī)器的尺寸、重量、制造難

14、易和成本有重大影響，并且還直接影響機(jī)器的效率、壽命和動力性能。如果壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)直接連接，則也影響驅(qū)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和成本。近代設(shè)計(jì)活塞式壓縮機(jī)的總趨勢是提高轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速、行程和活塞平均速度的關(guān)系式如下 （2-1）式中：活塞平均速度，m/s； 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，r/min； 活塞行程，m?；钊綁嚎s機(jī)設(shè)計(jì)中，在一定的參數(shù)和使用條件下，首先應(yīng)考慮選擇適宜的活塞平均速度，因?yàn)椋?）活塞平均速度的高低，對運(yùn)動機(jī)件中的摩擦和磨損有直接的影響。對氣缸內(nèi)的工作過程也有影響。（2）活塞速度過高，氣閥在氣缸上難以得到足夠的安裝面積，所以氣閥、管道中的阻力損失很大，功率的消耗及排氣溫度將會過高。嚴(yán)重地影響壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性

15、和使用的可靠性。移動式壓縮機(jī)為盡量減少機(jī)器重量和外形尺寸，所以取活塞速度為（45）m/s，而本設(shè)計(jì)就屬于此類。由于微型和小型壓縮機(jī)，為使結(jié)構(gòu)緊湊，而只能采用較小行程，所有較高轉(zhuǎn)數(shù)，但活塞平均速度卻較低，只有2m/s左右。本設(shè)計(jì)采用2m/s。在一定的活塞速度下，活塞行程的選取，與下列因素有關(guān)：排氣量的大??；機(jī)器的結(jié)構(gòu)型式；氣缸的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代活塞式壓縮機(jī)的行程與活塞力之間，按統(tǒng)計(jì)與分析，有下列關(guān)系： （2-2）式中：P 活塞力，t； A 系數(shù)，其值在0.0650.095之間，較小值相應(yīng)于短行程的機(jī)器，較大值相應(yīng)于長行程的機(jī)器?，F(xiàn)代活塞式壓縮機(jī)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

16、閥。氣閥是活塞式壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件之一，氣閥的優(yōu)劣直接影響壓縮機(jī)的性能。自70年代以來，國外微型空氣壓縮機(jī)開始普遍采用舌簧閥，以代替盤狀閥或環(huán)狀閥。在70年代末期開始，我國對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究和推廣。舌簧閥具有排氣系數(shù)高、比功率低、壽命長、噪聲小、制造工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。但舌簧閥相對盤狀閥或環(huán)狀閥壽命低，選擇轉(zhuǎn)速時要綜合考慮。選擇壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速時應(yīng)注意到慣性力的影響，慣性力的大小與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系；通常應(yīng)遵循慣性力不超過活塞力的原則（因?yàn)檫\(yùn)動部件的強(qiáng)度是按活塞力來計(jì)算的）。另外轉(zhuǎn)數(shù)過高對閥片、活塞環(huán)、填料的使用壽命也會產(chǎn)生不利影響。一般說來，活塞力較大的機(jī)器，轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)地較低，因?yàn)榛钊^大則運(yùn)動部件的尺寸

17、和重量也相應(yīng)的增加，慣性力增長的程度往往顯著地超過活塞力增長的程度。此外，由于各種機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)的動力平衡性不同，所以轉(zhuǎn)數(shù)也會有所區(qū)別。另外，壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)直聯(lián)時，應(yīng)顧到驅(qū)動機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù)。綜合考慮本設(shè)計(jì)中的上述因素，取壓縮機(jī)的行程為s=0.065m、轉(zhuǎn)速為n=800r/min，而氣閥則選用舌簧閥。2.6 壓縮機(jī)潤滑方式的選擇壓縮機(jī)中，在零件相互滑動的部位，如活塞環(huán)與氣缸、填料與活塞桿、主軸承、連桿大頭瓦以及連桿小頭襯套等處，要注入潤滑劑進(jìn)行潤滑，以達(dá)如下目的：（1）減小摩擦功率，降低壓縮機(jī)功率消耗；（2）減少滑動部位的磨損，延長零件壽命；（3）潤滑劑有冷卻作用，可導(dǎo)走摩擦熱，使零件工作溫度不過高

18、從而保證沿動部位必要的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，防止滑動部位咬死或燒傷，（4）用油作潤滑劑時，尚有防止零件生銹的作用。 設(shè)計(jì)和選擇潤滑系統(tǒng)的基本要求是：（1）要有可靠的供油裝置。要保證有適量的潤滑油輸送至各運(yùn)動部位；（2）系統(tǒng)中要有便了檢查供油情況的部位和儀表；（3）要有使?jié)櫥蛢艋倪^濾裝置；（4）供油管路的布置要緊湊、整齊，便于拆裝和清洗，同一管路中管件的選擇要力求劃一。按氣缸是否用油潤滑，壓縮機(jī)的潤滑方式可區(qū)分為油潤滑和無油潤滑兩種。全無油潤滑壓縮機(jī)其實(shí)是指所有運(yùn)動摩擦副均不采用液體潤滑劑潤滑，排出的壓縮氣體是潔凈無油的一種動力機(jī)械。其特征是由氣缸缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸、曲軸箱等組成；鋁合金或鑄

19、鐵缸體采用表面處理工藝提高了表面硬度；連桿的兩端采用軸承結(jié)構(gòu)提高了整機(jī)的使用壽命。采用自潤滑材料制成，不需添加潤滑油，排出的氣體不含油污，不污染作業(yè)環(huán)境和工作介質(zhì)，使壓縮機(jī)的工作范圍更加廣泛，適用一切需要高凈化氣源行業(yè)使用。根據(jù)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所采用的有油潤滑方式大體可分為兩種:飛濺潤滑和壓力潤滑。飛濺潤滑多用于小型無十字頭壓縮機(jī)中。其特點(diǎn)是氣缸與運(yùn)動部件的摩擦面均靠裝在連桿上的甩油桿，將油甩起飛濺到個潤滑部位進(jìn)行潤滑，氣缸和運(yùn)動部件的潤滑劑只能采用同一種潤滑油，氣缸內(nèi)帶油量較大。壓力潤滑多用于大、中型帶十字頭的壓縮機(jī)中。這種潤滑分為兩個獨(dú)立系統(tǒng)，即氣缸和填料部位是用供油壓力較高的注油器供油

20、潤滑，而其它運(yùn)動部件的潤滑則是靠油泵連續(xù)供油。鑒于前述內(nèi)容，由于本設(shè)計(jì)是微小型的壓縮機(jī)，考慮使用材料的成本，制造的工藝復(fù)雜程度等因素，本設(shè)計(jì)采用有油潤滑方式，并結(jié)合兩種有油潤滑方式各自的特點(diǎn)，具體采用飛濺潤滑方式。2.7 壓縮機(jī)驅(qū)動的選擇活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動包括驅(qū)動機(jī)和傳動裝置。驅(qū)動方式與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)的選擇有著密切的關(guān)系，在選擇壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)時，應(yīng)該同時考慮驅(qū)動方式的選擇?；钊綁嚎s機(jī)驅(qū)動機(jī)可分三類（1）電動機(jī)異步交流電動機(jī)或同步交流電動機(jī)；（2）活塞式發(fā)動機(jī)內(nèi)燃機(jī)或蒸汽機(jī)；（3）旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)。在活塞式壓縮機(jī)中，用得最普遍的是電動機(jī)驅(qū)動。以市場現(xiàn)有同類產(chǎn)

21、品為對照，本設(shè)計(jì)選擇電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)，傳動裝置為皮帶傳動綜上所述：本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式為W型，屬角度式壓縮機(jī)。此類壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，每個曲柄銷上裝有兩根以上的連桿，曲軸結(jié)構(gòu)簡單、軸向長度較短，并可采用滾動軸承，主要適用于中、小型及微型壓縮機(jī)。W型合理的列間夾角為，在此前提下，若能保證各列往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量相等，有利于慣性力的平衡。壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)方案示意圖如圖2.1所示，結(jié)構(gòu)方案采用兩級置中式結(jié)構(gòu)。電動機(jī)轉(zhuǎn)速取n=800r/min。作用方式選用單作用式，無十字頭。根據(jù)參數(shù)要求，取行程s=65mm。圖2.1 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)方案示意圖3 熱力學(xué)計(jì)算3.1 初步確定各級排氣壓力和排氣溫度3.1.1 初步確定各級壓力多級壓縮

22、過程中，常取各級壓力比相等，這樣各級消耗的功相等，而壓縮機(jī)的總耗功也最小。各級壓力比按下式確定。 （3-1）式中： 任意級的壓力比； 總壓力比； 級數(shù)。總壓力比：=1.3/0.1=13各級壓力比：在實(shí)際壓力比的分配中，為保證末級排氣溫度不致過高，可將末級（第二級）的壓力比取小些。即取=3.25則第一級的壓力比=13/3.25=4各級名義進(jìn)、排氣壓力及壓力比已經(jīng)調(diào)整后列表如下表3-1 各級名義進(jìn)、排氣壓力及壓力比級數(shù)名義進(jìn)氣壓力p1（MPa）名義排氣壓力p2（Mpa）名義壓力比0.10.440.4133.253.1.2 初步確定各級排氣溫度各級排氣溫度按下式計(jì)算 （3-2）式中：Td 級的排氣溫

23、度，K； Ts 級的吸氣溫度，K； n 壓縮過程指數(shù)。在實(shí)際壓縮機(jī)中，壓縮過程指數(shù)可按以下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。對于大、中型壓縮機(jī)：對于微、小型空氣壓縮機(jī)：空氣絕熱指數(shù)=1.4，則，取=1.30各級名義排氣溫度計(jì)算結(jié)果列表如下。表3-2 各級排氣溫度級數(shù)名義吸氣溫度T1名義壓力比壓縮過程指數(shù)n名義排氣溫度T2KK2029341.301.377130403403133.251.301.3131384113.2 確定各級的進(jìn)、排氣系數(shù)3.2.1 計(jì)算容積系數(shù)容積系數(shù)是由于氣缸存在余隙容積，使氣缸工作容積的部分容積被膨脹氣體占據(jù)，而對氣缸容積利用率產(chǎn)生的影響。 （3-3）式中： 容積系數(shù)； 相對余隙容積；

24、壓力比。各級膨脹過程指數(shù)m按下表計(jì)算。表3-3 不同壓力下的值進(jìn)氣壓力（105Pa）任意值時k=1.40時1.51.21.541.254101.310301.35>301.40 根據(jù)不同的氣閥結(jié)構(gòu)，選用各級的相對余隙容積值。采用環(huán)狀氣閥時，一般值在下列范圍內(nèi)選?。旱蛪杭?，中壓級，高壓級。采用舌簧閥的微小型壓縮機(jī)，。影響的主要因素為（1）在相同的活塞線速度和排氣量情況下，高轉(zhuǎn)速短行程的相對余隙容積，要比低轉(zhuǎn)速長行程的相對余隙容積大得多。（2）氣閥在氣缸上的布置方式不同，相對余隙容積也不同。氣閥布置在氣缸端面上的相對余隙容積較小，氣閥徑向布置或傾向布置在氣缸的相對余隙容積較大。（3）各類型氣

25、閥，在安裝直徑相同時，具有不同的余隙容積。環(huán)狀閥比舌簧閥的相對余隙容積大。（4）一般直徑大的氣缸具有較小的余隙容積。（5）多級壓縮機(jī)中，高壓級的相對余隙容積要比低壓級的相對余隙容積大。根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，選用舌簧閥結(jié)構(gòu)，由上述經(jīng)驗(yàn)選取各級相對余隙容積：0.03，0.035。由此，各級計(jì)算如下3.2.2 確定壓力系數(shù)由于進(jìn)氣阻力和閥腔中的壓力脈動，使吸氣終了時氣缸內(nèi)的壓力低于名義進(jìn)氣壓力，從而產(chǎn)生的對氣缸利用率的影響。影響壓力系數(shù)的主要因素一個是吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時的彈簧力，另一個是進(jìn)氣管道中的壓力波動。在多級壓縮機(jī)中，級數(shù)愈高，壓縮系數(shù)應(yīng)愈大。對于進(jìn)氣壓力等于或接近大氣壓力的第一級，進(jìn)氣阻力

26、影響相對較大，可在范圍內(nèi)選取，第二級進(jìn)氣阻力相對于氣體壓力要小的多，可在范圍內(nèi)選取。故在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，選?。海?。3.2.3 確定溫度系數(shù)溫度系數(shù)的大小取決于進(jìn)氣過程中加給氣體的熱量，其值與氣體冷卻及該級的壓力比有關(guān)，一般。如果氣缸冷卻良好，進(jìn)氣過程中加入氣體的熱量少，則取較高值；而壓力比高，即氣缸內(nèi)的各處平均溫度高，傳熱溫差大，造成實(shí)際氣缸容積利用率低，取較低值。影響的因素包括（1）壓力比大者，取小值。（2）冷卻效果好時，取大值，水冷卻比風(fēng)冷卻的大。（3）高轉(zhuǎn)速比低轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)，大。（4）氣閥阻力小時，取大值。（5）大、中型壓縮機(jī)取大值，微、小型壓縮機(jī)取小值。考慮到本設(shè)計(jì)為油潤滑結(jié)構(gòu)，且為風(fēng)冷。

27、故選?。?，。3.2.4 確定泄漏系數(shù)泄漏系數(shù)表示氣閥、活塞環(huán)、填料以及管道、附屬設(shè)備等因密封不嚴(yán)而產(chǎn)生的氣體泄漏對氣缸容積利用率的影響。泄漏系數(shù)的取值于氣缸的排列方式、氣缸與活塞桿的直徑、曲軸轉(zhuǎn)速、氣體壓力的高低以及氣體的性質(zhì)有關(guān)。對于一般有油潤滑壓縮機(jī)，；無油潤滑壓縮機(jī)，。影響的因素包括（1）大直徑氣缸，取大些，小直徑氣缸取小些。（2）有油潤滑壓縮機(jī)，取大些，無油潤滑時，取小些。（3）高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)，取大些，低轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)取小些。（4）壓力高，級數(shù)多，取小些相反可取大些。本設(shè)計(jì)為油潤滑，故選取：0.98，0.95。3.2.5 確定各級排氣系數(shù)按下式計(jì)算 （3-4）表3-4 各級排氣系數(shù)級數(shù)0.9

28、3480.94510.950.970.960.940.980.950.83550.81873.3 確定各級氣缸的行程容積3.3.1 凝析系數(shù)的確定當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)口含有水蒸氣（或其它蒸汽），氣體經(jīng)過壓縮，蒸汽的分壓將會提高，當(dāng)壓縮機(jī)的蒸汽分壓超過冷卻器氣體出口溫度下的飽和蒸汽壓時，氣體中的蒸汽將冷凝而析出水分。水分的析出會影響第一級以后各級的吸氣量。計(jì)算時，如不考慮水分的析出，將會使得實(shí)際壓力同計(jì)算結(jié)果不相同。進(jìn)口氣體的相對濕度以石家莊市的空氣相對濕度為準(zhǔn)，查文獻(xiàn)5附表56國內(nèi)各地空氣計(jì)算參數(shù)，以太原、天津等地的空氣平均相對濕度為參照，取。有、無水析出的判別式 則無水析出， （3-5） 則有水析出，

29、 （3-6）若本級前有水析出，則本級吸入的為飽和氣體，凝析系數(shù)可按下式計(jì)算 （3-7） 式中：分別為一級和i級在進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓, MPa； 分別為一級和i級的名義吸氣壓力，MPa； 分別為一級和i級進(jìn)口氣體的相對濕度。查文獻(xiàn)5表3-5得： MPa，MPa。已得：MPa ，MPa。第一級從大氣中吸氣，無析水問題，故。第二級析水系數(shù)為二級進(jìn)氣水蒸氣分壓小于二級進(jìn)氣溫度下的水蒸氣飽和蒸汽壓，故二級無水析出。3.3.2 抽氣系數(shù)的確定有抽氣，無抽氣。本設(shè)計(jì)中間無抽、加氣，故。3.3.3 壓縮機(jī)行程容積的確定壓縮機(jī)第級的氣缸行程容積按下式計(jì)算 （3-8）式中： 壓縮機(jī)的排氣量，m3/min； 壓

30、縮機(jī)第一級的排氣系數(shù)。多級壓縮機(jī)其余各級的氣缸行程容積按下式計(jì)算 （3-9）式中： 分別為一級和二級的名義吸氣壓力，MPa；分別為一級和二級的名義進(jìn)氣溫度, K； 壓縮機(jī)第二級的排氣系數(shù)； 壓縮機(jī)第二級的凝析系數(shù)；壓縮機(jī)第二級的抽氣系數(shù)。按給定排氣量范圍，取m3/min。則m3/min 壓縮機(jī)第二級的行程容積：m3/min3.3.4 確定氣缸直徑計(jì)算出各級氣缸的行程容積后，可按一下各式計(jì)算氣缸直徑。對于單作用氣缸 （3-10）對于雙作用氣缸 （3-11）式中：i級氣缸的行程容積, m3/min； s 活塞行程，m； n 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；z 同級氣缸數(shù)；d 活塞桿直徑，m。本設(shè)計(jì)采用單作

31、用氣缸，連桿直接與活塞相連，無十字頭和活塞桿。故氣缸直徑為一級氣缸：二級氣缸：按國家標(biāo)準(zhǔn)圓整后：，。3.4 修正各級名義壓力和溫度在各級氣缸直徑計(jì)算出后，要按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。圓整后，各級的壓力和溫度會發(fā)生變化，需要進(jìn)行修正。3.4.1 確定圓整后各級的實(shí)際行程容積圓整后的行程容積用下式計(jì)算。 （3-12）m3/minm3/min3.4.2 計(jì)算各級壓力修正系數(shù)及 （3-13） （3-14）式中：、 同級吸、排氣的修正系數(shù)。因此，修正系數(shù)為3.4.3 修正后各級名義壓力及壓力比 （3-15） （3-16）式中：、 圓整前的i級名義吸、排氣壓力，105Pa； 、 圓整后的i級名義吸、排氣壓力，1

32、05Pa。105Pa105Pa表3-5 修正后各級名義壓力及壓力比級 次計(jì)算行程容積，m30.71810.1957實(shí)際行程容積，m30.73720.2修正系數(shù)kk+111.0051.005名義進(jìn)氣壓力0.10.40.402名義排氣壓力0.40.4021.3修正后的名義壓力比4.023.2343.4.4 修正后各級排氣溫度表3-6 修正后各級排氣溫度級數(shù)進(jìn)氣溫度，K壓力比壓縮過程指數(shù)n排氣溫度，K2934.021.31.3794043133.2341.31.3114103.5 計(jì)算活塞力3.5.1 計(jì)算氣缸進(jìn)排氣過程的平均壓力由文獻(xiàn)5查得：=6% =4% =9% =7%表3-7 氣缸內(nèi)進(jìn)、排氣過

33、程的平均壓力級數(shù)修正后名義壓力（MPa）相對壓力損失（%）1-s1+d氣缸內(nèi)實(shí)際壓力實(shí)際壓力比sd0.10.402690.941.090.0940.43824.6620.4021.3470.961.070.38591.3913.6053.5.2計(jì)算活塞力列的活塞力是各列氣缸中作用在活塞工作面積上的氣體壓力的代數(shù)和 （3-17）最大活塞力(氣體力)發(fā)生在內(nèi)、外止點(diǎn)處，規(guī)定：使連桿受拉為正，使連桿受拉為負(fù)。軸側(cè) （3-18）蓋側(cè) （3-19）式中：， 分別為同列缸各級的實(shí)際吸、排氣壓力，Pa； ， 分別為同列缸內(nèi)各級對應(yīng)級的軸側(cè)、蓋側(cè)活塞工作面積，m2。軸側(cè)活塞工作面積為 （3-20）蓋側(cè)活塞工作

34、面積為 （3-21）則 m2 m2表3-8 各列活塞力級次內(nèi)止點(diǎn)活塞力P(106N)軸側(cè)(+)蓋側(cè)(-)0.43820.0070850.0031050.0940.0070850.0006660.0024391.3910.0038470.0053510.38590.0038470.0014850.003866級次外止點(diǎn)活塞力P(106N)軸側(cè)(+)蓋側(cè)(-)0.0940.0070850.0006660.43820.0070850.003105-0.0024390.38590.0038470.0014851.3910.0038470.005351-0.003866一級最大活塞力為2439N，二級最

35、大活塞力為3866N。3.6 計(jì)算軸功率，選擇電機(jī)3.6.1 計(jì)算各級指示功率及總指示功率壓縮機(jī)在單位時間內(nèi)消耗于實(shí)際循環(huán)中的功稱為指示功率。對于理想氣體，各級的指示功率按下式計(jì)算 （3-22）對于實(shí)際氣體，各級的指示功率按下式計(jì)算： （3-23）式中：， 分別為級的名義吸、排氣壓力，Pa； ，分別為同列缸內(nèi)各級對應(yīng)級的軸側(cè)、蓋側(cè)活塞工作面積，m2。本設(shè)計(jì)中工質(zhì)為看做為理想氣體，故用式（3-22）計(jì)算=2747W=2803W壓縮機(jī)的總指示功率為=W3.6.2 壓縮機(jī)軸功率指示功率是壓縮機(jī)活塞作用于氣體的功率，屬內(nèi)功率。驅(qū)動機(jī)傳給壓縮機(jī)主軸的功率為軸功率，它除了提供內(nèi)部功率以外還要克服摩擦副之間

36、的機(jī)械摩擦功率，通常摩擦損失耗功都用機(jī)械效率表示，故軸功率為 （3-24）根據(jù)已有機(jī)器的統(tǒng)計(jì)，帶十字頭的大、中型壓縮機(jī)：小型不帶十字頭的壓縮機(jī)：高壓循環(huán)壓縮機(jī)：無油潤滑壓縮機(jī)的機(jī)械效率還要低些。另外如果主軸同時要驅(qū)動油泵或風(fēng)扇等，則要取下限。根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)，取，則W3.6.3 電機(jī)輸入功率對于中、小型壓縮機(jī)，若用皮帶、齒輪等傳動時，還要考慮傳動損失，則驅(qū)動機(jī)的效率為 （3-25）式中：傳動效率。一般皮帶傳動；齒輪傳動。一般驅(qū)動功率還應(yīng)留有（515）%的功率儲備，故驅(qū)動機(jī)的功率應(yīng)為 （3-26）本設(shè)計(jì)選用皮帶傳動，按10%的裕度計(jì)算。故kW所以選用Y系列Y132M-4，其功率為7.5 kW，滿載轉(zhuǎn)

37、速為1440r/min，主軸頸為38mm。4 主要零部件設(shè)計(jì)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的主機(jī)包括傳遞動力并將電動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)直線運(yùn)動的曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及來實(shí)現(xiàn)壓縮工作循環(huán)的氣缸、活塞以及密封等組件。下面將分別對各組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.1 活塞組件設(shè)計(jì)活塞組件與氣缸構(gòu)成了壓縮容積?；钊M件必須有良好的密封性，此外還要求（1）有足夠的強(qiáng)度和剛度。（2）活塞與活塞桿(或活塞銷)的連接和定位要可靠。（3）重量輕。兩列以上的壓縮機(jī)中應(yīng)根據(jù)慣性力平衡的要求配置各列活塞的重量。（4）制造工藝性好。對本設(shè)計(jì)來說，活塞組件的設(shè)計(jì)包括活塞環(huán)的設(shè)計(jì)、刮油環(huán)的設(shè)計(jì)、活塞的設(shè)計(jì)和活塞銷的設(shè)計(jì)。它們在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動，與

38、氣缸一起構(gòu)成了行程容積。4.1.1 活塞環(huán)設(shè)計(jì)活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間的縫隙用的零件。另外，它還起布油和導(dǎo)熱的作用。對活塞壞的基本要求是密封可靠和耐磨損。它是易損件，在設(shè)計(jì)中盡量用標(biāo)誰件和通用件，以利生產(chǎn)管理。在活塞式壓縮機(jī)中，活塞環(huán)是關(guān)鍵的零件之一，它設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響到壓縮機(jī)的排氣量、功率、密封性及可靠性，從而影響到壓縮機(jī)的使用成本。活塞環(huán)的材料及結(jié)構(gòu)尺寸的選擇對其壽命起至關(guān)重要的作用。4.1.1.1 活塞環(huán)的材料如果沒有特殊要求，活塞環(huán)一般用鑄鐵或合金鑄鐵制造。不同活塞環(huán)直徑宜選用的灰鑄鐵牌號見表4-1。對于小直徑活塞環(huán)或高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)用的活塞環(huán)，可選用合金鑄鐵制造。表4-1 灰鑄

39、鐵活塞直徑與鑄鐵牌號關(guān)系活塞環(huán)直徑，mm灰鑄鐵牌號HT300或HT250HT200或HT250HT200本設(shè)計(jì)采用的活塞環(huán)材料為灰鑄鐵，牌號為HT250。4.1.1.2 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)有4種：直切口式、斜切口式、搭接口式、組合式。 （1）直切口式。該結(jié)構(gòu)加工簡單，但壓縮機(jī)氣體泄漏量大，因此一般很少采用。 （2）斜切口式。該結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)氣體泄漏量及加工難易程度介于直切口式與搭接口式之間，使用最為廣泛。大部分進(jìn)口壓縮機(jī)及國產(chǎn)壓縮機(jī)的活塞環(huán)均采用該結(jié)構(gòu)。 （3）搭接口式。該結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)氣體泄漏量很少，加工最復(fù)雜，一般用于壓力較大的場合。本設(shè)計(jì)采用直切口式。4.1.1.3 活塞環(huán)環(huán)數(shù)的

40、確定活塞環(huán)的數(shù)目按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算： （4-1）式中：活塞環(huán)兩邊的最大壓差，105Pa?；钊h(huán)的數(shù)目按上述公式進(jìn)行計(jì)算后，根據(jù)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的行程進(jìn)行圓整。，取=2。，取=3。4.1.1.4 主要尺寸的確定 （1）徑向厚度t徑向厚度t一般取t=（1/221/36）D。D為活塞環(huán)外徑（mm），且大直徑活塞環(huán)的t取小值，小直徑活塞環(huán)的t取大值，最后應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。mm，取=4mm。mm，取=3mm。（2）軸向厚度h軸向厚度h一般取h=（0.41.4）t。較小值用于大直徑活塞環(huán)，較大值用于小直徑活塞環(huán)和壓差較大的活塞環(huán)，最后應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。 mm，取=3mm。 mm，取=3mm。（3）開口熱間隙開口熱間隙按下

41、式計(jì)算 （4-2）式中：活塞環(huán)外徑，mm； 活塞工作時的溫度，通常取排氣溫度，； 在檢驗(yàn)尺寸時活塞環(huán)本身的溫度，通常取室溫20； 活塞環(huán)材料的線膨脹系數(shù)（1/），鑄鐵/。mm，取=0.6mm。mm，取=0.5mm。（4）自由開口寬度A查文獻(xiàn)資料1得：A1=11.8mm A2=7.5mm根據(jù)已知的條件=95mm，=70mm，選用文獻(xiàn)1中的標(biāo)準(zhǔn)活塞環(huán)。圖4.1 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)簡圖4.1.2 刮油環(huán)設(shè)計(jì)在單作用的氣缸中，為了防止曲軸內(nèi)的潤滑油竄入氣缸，要采用刮油環(huán)。刮油環(huán)的工作面有鋒利的邊緣，以便把氣缸上的潤滑油刮下，刮下的油順著活塞上的導(dǎo)油孔導(dǎo)出。為把潤滑油引出，在環(huán)中間加工出圓弧形槽。在設(shè)計(jì)中，刮

42、油環(huán)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，以利于生產(chǎn)管理。根據(jù)一、二級活塞直徑查文獻(xiàn)1表4-36選擇刮油環(huán)的型號和尺寸見圖4.2、圖4.3。圖4.2 一級活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)簡圖圖4.3 二級油環(huán)的結(jié)構(gòu)簡圖4.1 .3 活塞的設(shè)計(jì)對于小型、微型無十字頭的壓縮機(jī)，活塞銷與連桿直接相連。當(dāng)壓縮機(jī)工作時，側(cè)向力將活塞壓向氣缸表面，這樣側(cè)向力主要由活塞群部承受。此時為防止活塞的外表面造成氣缸的損傷，通常銷座附近的群部略向下凹?；钊綁嚎s機(jī)中采用的活塞基本結(jié)構(gòu)型式有：簡形、盤形、級差式、組合式、柱塞等。（1）筒形活塞：用于小型無十字頭壓縮機(jī)，通過活塞銷與連桿連結(jié)。（2）盤形活塞：用于低壓中壓氣缸中。為了減輕重量，一般鑄成空心

43、的。兩個端面用加強(qiáng)筋互相連結(jié)，以增加剛性。（3）級差式活塞：用在串聯(lián)兩個以上壓縮級的級差式氣缸中。（4）隔距環(huán)組合型活塞：高壓級中，活塞環(huán)徑向厚度與它的直徑的比值，比一般情況取得大些，以提高活塞環(huán)彈力和它對氣缸表面的比壓。（5）柱塞：活塞直徑很小時，采用活塞環(huán)密封在制造上有困難。因此采用不帶活塞環(huán)的柱塞結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用筒型活塞。4.1.3.1 活塞材質(zhì)的選取根據(jù)參考文獻(xiàn)1表4-20，選擇本設(shè)計(jì)一級氣缸的材質(zhì)為HT200，二級氣缸的材質(zhì)為HT200。4.1.3.2 活塞結(jié)構(gòu)尺寸的確定 不計(jì)密封環(huán)和刮油環(huán)高度時的活塞高度 （4-3）式中：最大側(cè)向力；為連桿徑長比，為最大活塞力；D活塞直徑，m；k1

44、 筒形活塞支撐面的許用比壓，0.15 MPa 0.30MPa。取0.2MPa，=1/4.5不計(jì)密封環(huán)和刮油環(huán)高度時的一級活塞高度m=28.5mm不計(jì)密封環(huán)和刮油環(huán)高度時的二級活塞高度m=61.4mm活塞的總高度 （4-4）式中：n，m活塞環(huán)數(shù)；h，h3活塞環(huán)的軸向高度，mm。一般取=（1-2）h。根據(jù)刮油環(huán)的設(shè)計(jì)知：=4.5mm一級活塞高度：mm二級活塞高度：mm活塞總高度一般與活塞直徑D的關(guān)系為 （4-5）一級活塞高度范圍： mm二級活塞高度范圍： mm綜上所述：取一級活塞高度=72mm，取二級活塞高度=72mm?；钊斆嬷恋谝坏阑钊h(huán)的距離為 （4-6）一級活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離 m

45、m二級活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離 mm取=6mm，=6mm?；钊h(huán)之間的距離為 （4-7）一級活塞活塞環(huán)之間的距離mm二級活塞活塞環(huán)之間的距離mm取，。裙座到底邊的距離約為 （4-8）一級活塞裙座到底邊的距離mm二級活塞裙座到底邊的距離mm活塞銷中心線到底邊距離約為 （4-9）一級活塞活塞銷中心線到底邊距離mm，取為32 mm。二級活塞活塞銷中心線到底邊距離mm，取為32 mm?；钊N孔徑均為20 mm?；钊幕窘Y(jié)構(gòu)見圖4.4。圖4.4 活塞示意圖4.1.4 活塞銷的設(shè)計(jì)4.1.4.1 活塞銷的材料 活塞銷連接了活塞和連桿，在活塞運(yùn)動過程中，承受連桿的重量和連桿作用在活塞銷的力，所以活塞銷

46、要有足夠的強(qiáng)度和剛度。綜合考慮選擇20Cr。4.1.4.2 活塞銷的主要結(jié)構(gòu)尺寸活塞銷的尺寸，根據(jù)最大活塞力作用下活塞銷投影工作面上的許用比壓初步確定后，按彎曲和剪切作用校核其強(qiáng)度。活塞銷的計(jì)算尺寸如圖6所示。 （4-10）式中：pmax最大活塞力，N；d 活塞銷直徑，m； l0 連桿銅套長度，按l0 (1.11.4)d的范圍選取； k2 活塞銷許用比壓，活塞力始終在一個方向時，k2120×105Pa 150×105Pa；活塞力的方向有變化時，k2150×105Pa 250×105Pa。因?yàn)榛钊τ凶兓?，取k2 200105Pa。則一級活塞銷，d0.01

47、05m10.5mm，取d20mm二級活塞銷：，d0.0133m13.3mm，取d20mm活塞銷座處的表面壓力按下式確定 （4-11）式中：d如圖6所示，為活塞銷外徑，mm； 活塞銷在一側(cè)銷座中的支撐長度，mm。表面壓力的許用值活塞銷在銷座中為緊固支撐，鑄鐵活塞35 Mpa40MPa。鑄鋁活塞20 MPa25MPa。一級活塞：d20mm，取20mm，則 MPa，在允許范圍內(nèi)。二級活塞：d20mm，取10mm，則 MPa，在允許范圍內(nèi)。圖4.5 活塞銷計(jì)算示意圖圖4.6 活塞銷座計(jì)算尺寸進(jìn)行彎曲驗(yàn)算時，把活塞銷看作兩端自由支撐的梁，與連桿接觸長度l0上承受均布載荷，中間截面的彎曲應(yīng)力最大，其值為

48、（4-12）式中：Pmax最大活塞力，N； l 活塞銷座支撐長度中點(diǎn)間的距離，mm； l0 連桿軸承的寬度，mm； d0 活塞銷中心孔徑，mm，一般取d0=(0.60.7)d。許用彎曲應(yīng)力：碳素鋼90 MPa；合金鋼150 MPa。一級活塞連桿小頭的寬度l024mm；活塞銷中心孔徑選擇d08mm；連桿銅套與活塞銷座之間應(yīng)留出一定間隙，取間隙為8mm，=3mm。則活塞銷總長為 （4-13）一級活塞銷：=80mm二級活塞銷：mm一級活塞銷MPa二級活塞銷MPa活塞銷的材料為20Cr，是合金鋼，一、二級活塞銷的在允許范圍內(nèi)。截面-上的剪切應(yīng)力為 （4-14）許用剪切應(yīng)力：碳素鋼50 MPa；合金鋼1

49、00 MPa?；钊N的材料為20Cr,為合金鋼，100 MPa。一級活塞銷：MPa 100 MPa，在允許范圍內(nèi)；二級活塞銷：MPa 100 MPa，在允許范圍內(nèi)。4.2 氣缸的設(shè)計(jì)4.2.1 基本結(jié)構(gòu)型式及選材氣缸是活塞式壓縮機(jī)中組成壓縮容積的主要部分。根據(jù)壓縮機(jī)所要達(dá)到的壓力、排氣量、壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案、壓縮氣體的種類、制造氣缸的材料以及制造廠的習(xí)慣等條件，氣缸的的結(jié)構(gòu)可以有各種各樣的形式。設(shè)計(jì)氣缸的要點(diǎn)是（1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。工作表面具有良好的耐磨性。（2）要有良好的冷卻；在有油潤滑的氣缸中，工作表面應(yīng)有良好的潤滑狀態(tài)。（3）盡可能減小氣缸內(nèi)的余隙容積和氣體阻力。（4）結(jié)合部分的連

50、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(yīng)符合“三化”要求。為了保證工作的可靠性，壓縮機(jī)列中的所有氣缸都要有較高的同心性。為此氣缸上一般都設(shè)有定位凸肩。定位凸肩導(dǎo)向面應(yīng)與氣缸工作表面同心，而且結(jié)合平面要與中心線垂直。由于活塞和活塞環(huán)在氣缸工作表面上滑行，使氣缸工作表面受到摩損，而且當(dāng)活塞在止點(diǎn)位置時，速度等于零，靠壓縮容積一側(cè)的第一道活塞環(huán)的比壓很大，有可能咬在工作面上，所以此處的磨損最大。因此應(yīng)恰當(dāng)?shù)倪x擇活塞環(huán)和氣缸工作面之間硬度和配合。本次設(shè)計(jì)在氣缸工作表面加上細(xì)微的珠光體組織，硬度達(dá)HB170以上，使活塞環(huán)的硬度比氣缸工作表面的硬度高（1020） HB。當(dāng)工作表面的Ra的上限值為12.5時磨損最小，但用普通的加工方法很難達(dá)到這樣的光潔度。因此本次設(shè)計(jì)無十字頭的壓縮機(jī)表面的Ra的上限值為6.3即可。氣閥在氣缸上的布置方式對氣缸的結(jié)構(gòu)有很大影響。本次設(shè)計(jì)氣閥關(guān)鍵是通道截面要大、余隙容積要小、安裝和修理要方便。因此本次設(shè)計(jì)選用舌簧閥，為了簡化氣缸的結(jié)構(gòu)，氣閥安裝在氣缸蓋上，氣閥的中心線與氣缸中心線平行布置氣閥在兩氣缸蓋上。這時氣閥與氣缸連通通道引起的余隙容積較小，氣流暢通。單作用氣缸的潤滑點(diǎn)布置在靠壓縮容積側(cè)第一道活塞環(huán)掃過距離的中間位置，而且氣缸一般都有指示器接管。為了防止氣體