畢業(yè)設(shè)計(jì)--氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　ZW-0.25/8-30氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化</p><p>　　ZW-0.25/8-30 NITROGEN GAS COMPRESSORS DESIGN AND OPTIMIZATION</p><p>　　學(xué)院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><

2、p>　　專業(yè)班級(jí)： 化設(shè)09-2 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 5 月 23 日</p><p>　　ZW-0.25/8-30氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化</p><p><b>　　摘

3、要</b></p><p>　　現(xiàn)在的活塞式壓縮機(jī)的種類繁多，工作效率以及使用中出現(xiàn)的故障和壽命的長(zhǎng)短等，都是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造應(yīng)注意的問題，例如氣閥的設(shè)計(jì)制造對(duì)壓縮機(jī)的效率影響很大，所以對(duì)壓縮機(jī)某個(gè)關(guān)鍵的部位的設(shè)計(jì)都很重要。本文就是闡述對(duì)氮?dú)鈮嚎s機(jī)的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化。 </p>

4、<p>　　根據(jù)已知數(shù)據(jù)和借去的相關(guān)參考資料書籍上的范例和相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了此種立式活塞式壓縮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和一些壓縮機(jī)零部件，以及可以從幾個(gè)方面能優(yōu)化它的設(shè)計(jì)。文章設(shè)計(jì)的ZW-0.25/8-30氮?dú)鈮嚎s機(jī)，該壓縮機(jī)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用十分的廣泛，帶來的效益也是無可厚非的。文章對(duì)此種壓縮機(jī)的總體和零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　然后對(duì)壓縮機(jī)的受力情況進(jìn)行了分析，進(jìn)而計(jì)算的到綜合活塞力分布情況和切向力

5、分布的相應(yīng)情況，繪制相應(yīng)的綜合活塞力和切向力曲線圖，在此過程中運(yùn)用了office中的word和excel，以及AutoCAD中的二維制圖繪制壓縮機(jī)裝配圖和零件圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)，動(dòng)力計(jì)算，熱力計(jì)算，部件設(shè)計(jì)，節(jié)能優(yōu)化</p><p>　　ZW-0.25/8-30 NITROGEN GAS COMPRESSORS DESIGN AND OPTIMIZATION</

6、p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Now the piston compressor are various and work efficiency and use of the fault occurred and the length of days, etc, are all compressor to design manufa

7、cturing problems should be paid attention to, such as the design of the air valve manufacturing to compressor, efficiency is affected, so for a key parts of the compressor design are all important. This paper is the pape

8、r design and optimization of nitrogen compressor. </p><p>　　According to the known data and lent to related reference material on the books of the example and related data, design the vertical piston compres

9、sor the overall structure and some compressor parts, and can from several aspects of the design that can optimize it. This article designs the ZW-0.25/8-30 nitrogen gas compressor, this compressor in each industry applic

10、ation field is widespread, the benefit is undisputable. Based on the general and parts of compressor the design. </p><p>　　And then to the stress of the compressor is analyzed, and then the calculation to th

11、e comprehensive piston force distribution and cutting force distribution to the corresponding situations, draw the corresponding comprehensive piston force and cut to force the graph, in the process of using office word

12、and excel, and the 2 d graphics rendering AutoCAD compressor parts drawing and assembly drawings. </p><p>　　KEYWARDS：Compressor, the dynamic calculation, thermodynamic calculation, and parts design, energy s

13、aving optimization </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要（中文）I</b></p><p><b>　　摘要（英文）II</b></p><p><b>　　1.概述1</b></p&g

14、t;<p>　　1.1活塞式壓縮機(jī)分類1</p><p>　　1.2活塞式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)3</p><p>　　1.3活塞式壓縮機(jī)工作原理3</p><p>　　1.3.1壓縮過程3</p><p>　　1.3.2排氣過程4</p><p>　　1.4活塞式壓縮機(jī)產(chǎn)品型號(hào)表示方法4</p

15、><p>　　1.5活塞式制冷壓縮機(jī)基本構(gòu)造4</p><p><b>　　1.5.1機(jī)體4</b></p><p><b>　　1.5.2曲軸4</b></p><p><b>　　1.5.3連桿4</b></p><p>　　1.5.4活塞組5

16、</p><p>　　1.5.5汽閥與軸封5</p><p>　　1.5.6能量調(diào)節(jié)裝置6</p><p>　　1.6活塞式壓縮機(jī)發(fā)展形勢(shì)及技術(shù)展望7</p><p>　　2 ZW-0.25/8-30氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)計(jì)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算8</p><p>　　2.1熱力學(xué)計(jì)算8</p><p

17、>　　2.1.1行程容積，氣缸直徑計(jì)算9</p><p>　　2.1.2活塞力、指示功率、軸功率的計(jì)算以及選配電動(dòng)機(jī)10</p><p>　　2.2動(dòng)力計(jì)算12</p><p>　　2.2.1已知條件和數(shù)據(jù)12</p><p>　　2.2.2壓縮機(jī)各級(jí)汽缸氣體力指示圖12</p><p>　　3壓縮機(jī)零

18、部件設(shè)計(jì)23</p><p>　　3．1活塞設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.1.1活塞基本尺寸計(jì)算25</p><p>　　3.2 曲軸設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.2.1 曲軸設(shè)計(jì)基本原則25</p><p>　　3.2.2曲軸機(jī)構(gòu)尺寸的計(jì)算25</p><p>　　3.3連

19、桿的計(jì)算步驟26</p><p>　　4連桿加工工藝規(guī)程27</p><p>　　4.1 連桿加工技術(shù)要求28</p><p>　　4.2 連桿的機(jī)械加工過程28</p><p>　　5壓縮機(jī)的節(jié)能優(yōu)化30</p><p>　　5．1壓縮機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)壓縮機(jī)節(jié)能的影響31</p><p>

20、　　5.2壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)對(duì)節(jié)能的影響32</p><p>　　5.2.2 壓縮機(jī)吸排氣緩沖器33</p><p>　　5.3壓縮機(jī)可靠性對(duì)壓縮機(jī)節(jié)能的影響33</p><p>　　5.5壓縮機(jī)氣閥對(duì)壓縮機(jī)節(jié)能的影響35</p><p>　　5.6活塞壓縮機(jī)活塞環(huán)對(duì)壓縮機(jī)節(jié)能的影響36</p><p>　　5.

21、7活塞壓縮機(jī)填料對(duì)壓縮機(jī)節(jié)能的影響37</p><p><b>　　結(jié)論38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　致謝40</b></p><p><b>　　1.概述</b></p>

22、<p>　　活塞式壓縮機(jī)的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機(jī)實(shí)際工作中的容積損失和能量損失（即理想工作過程），則活塞式壓縮機(jī)曲軸每旋轉(zhuǎn)一周所完成的工作，可分為吸氣、壓縮和壓縮過程、排氣過程。</p><p>　　1.1活塞式壓縮機(jī)分類</p><p>　　按壓縮級(jí)數(shù)分類，有單級(jí)壓縮和兩級(jí)壓縮。單級(jí)壓縮機(jī)是指壓縮過程中

23、制冷劑蒸氣由低壓至高壓只經(jīng)過一次壓縮。而所謂的兩級(jí)壓縮機(jī)，壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓要連續(xù)經(jīng)過兩次壓縮。 </p><p>　　按作用方式分類，有單作用壓縮機(jī)和雙作用壓縮機(jī)。其制冷劑蒸氣僅在活塞的一側(cè)進(jìn)行壓縮，活塞往返一個(gè)行程，吸氣排氣各一次。而雙作用壓縮機(jī)制冷劑蒸氣輪流在活塞兩側(cè)的氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮，活塞往返一個(gè)行程，吸、排氣各兩次。所以同樣大小的氣缸，雙作用壓縮機(jī)的吸氣量較單作用的大。但是由于雙作用壓縮機(jī)的

24、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而目前大都是采用單作用壓縮機(jī)。 </p><p>　　按制冷劑蒸氣在氣缸中的運(yùn)動(dòng)分類，有直流式和逆流式。所謂直流式是指制冷劑蒸氣的運(yùn)動(dòng)從吸氣到排氣都沿同一個(gè)方向進(jìn)行，而逆流式，吸氣與排氣時(shí)制冷劑蒸氣的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。從理論分析來看，直流式與逆流式相比，由于蒸氣在氣缸中溫度及比容的變化較少，故直流式性能較好。但是由于直流式壓縮機(jī)的進(jìn)汽閥需裝在活塞上，這樣便相對(duì)增加了活塞的長(zhǎng)度和重量，因而功的消耗就增

25、加、檢修也麻煩，所以目前生產(chǎn)的壓縮機(jī)大都采用逆流式。 </p><p>　　按氣缸中心線的位置分類，有立式壓縮機(jī)、臥式壓縮機(jī)、Ｖ型、Ｗ型和Ｓ型壓縮機(jī)等。立式壓縮機(jī)氣缸中心線呈垂直位置而臥式壓縮機(jī)氣缸中心線是水平的。Ｖ型、Ｗ型和Ｓ型是高速、多缸、現(xiàn)代型壓縮機(jī)，其速度一般為960～1440rad/min，氣缸數(shù)目多為２、4、6、8 四種，其中，字母表示氣缸的排列形式。 </p><p>　　活

26、塞式制冷壓縮機(jī)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征，還可分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。雖然構(gòu)造各異，但它們之間也有許多共同之處，只是其結(jié)構(gòu)特征不同。 </p><p>　　開啟式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特征在于：壓縮機(jī)的動(dòng)力輸入軸伸出機(jī)體外，通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)，并在伸出處用軸封裝置密封。目前，氨壓縮機(jī)和容量較大的氟利昂壓縮機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)形式。 </p><p>　　半封閉式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

27、壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)共用一主軸，并共同組裝于同一機(jī)殼內(nèi)，但機(jī)殼為可拆式，其上開有各種工作孔用蓋板密封。 </p><p>　　全封閉式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于：壓縮機(jī)與其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)主軸，二者組裝在一個(gè)焊接成型的密封罩殼中。這種壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，使用方便，振動(dòng)小、噪音小，廣泛使用在小型自動(dòng)化制冷和空調(diào)裝置中。</p><p>　　按壓縮機(jī)的排氣終壓力可分為： </p>

28、<p>　　A.低壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在3～10×105 Pa； </p><p>　　B.中壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在10～100×105 Pa； </p><p>　　C.高壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在100～1000×105 Pa； </p><p>　　D.超高壓壓縮機(jī)：排氣終了壓力在1000×105 Pa以上

29、。 </p><p>　　按壓縮機(jī)排氣量的大小可分為： </p><p>　　A.微型壓縮機(jī)：輸氣量在1 m3/min以下； </p><p>　　B.小型壓縮機(jī)：輸氣量在1～10 m3/min以下； </p><p>　　C.中型壓縮機(jī)：輸氣量在10 m3/min～100 m3/min； </p><p>　　D

30、.大型壓縮機(jī)：輸氣量在100 m3/min。 </p><p>　　按壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可分為： </p><p>　　A.低轉(zhuǎn)數(shù)壓縮機(jī)：在200 rad/min以下； </p><p>　　B.中轉(zhuǎn)數(shù)壓縮機(jī)：在200～450 rad/min； </p><p>　　C.高轉(zhuǎn)數(shù)壓縮機(jī)：在450～1000 rad/min。 </p>

31、<p>　　1.2活塞式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p><b>　　活塞壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　1、活塞壓縮機(jī)的適用壓力范圍廣，不論流量大小，均能達(dá)到所需壓力；</p><p>　　2、活塞壓縮機(jī)的熱效率高，單位耗電量少；</p><p>　　3、適應(yīng)性強(qiáng)，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，

32、能適應(yīng)較廣闊的壓力范圍和制冷量要求；</p><p>　　4、活塞壓縮機(jī)的可維修性強(qiáng)</p><p>　　5、活塞壓縮機(jī)對(duì)材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工較容易，造價(jià)也較低廉；</p><p>　　6、活塞壓縮機(jī)技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)；</p><p>　　7 、活塞壓縮機(jī)的裝置系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。</p>&l

33、t;p><b>　　活塞壓縮機(jī)的缺點(diǎn)</b></p><p>　　1、轉(zhuǎn)速不高，機(jī)器大而重；</p><p>　　2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修量大；</p><p>　　3、排氣不連續(xù)，造成氣流脈動(dòng)；</p><p>　　4、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大的震動(dòng)。</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)在各種場(chǎng)合，

34、特別是中小制冷范圍內(nèi)，成為應(yīng)用最廣、生產(chǎn)批量最大的一種機(jī)型。</p><p>　　1.3活塞式壓縮機(jī)工作原理</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機(jī)實(shí)際工作中的容積損失和能量損失（即理想工作過程），則活塞式壓縮機(jī)曲軸每旋轉(zhuǎn)一周所完成的工作，可分為吸氣、壓縮和壓縮過程、排氣過程。 </p>

35、<p>　　1.3.1壓縮過程 </p><p>　　活塞從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，吸、排汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體在密閉的氣缸中被壓縮，由于氣缸容積逐漸縮小，則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸內(nèi)氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過程一般被看作是等熵過程。</p><p>　　1.3.2排氣過程 </p><p>　　活塞繼續(xù)向上移動(dòng)，致使氣缸內(nèi)的氣體壓力大于排氣壓力，則排氣

36、閥開啟，氣缸內(nèi)的氣體在活塞的推動(dòng)下等壓排出氣缸進(jìn)入排氣管道，直至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。此時(shí)由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關(guān)閉排氣結(jié)束。至此，壓縮機(jī)完成了一個(gè)由吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程組成的工作循環(huán)。此后，活塞又向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述三個(gè)過程，如此周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)。這就是活塞式制冷壓縮機(jī)的理想工作過程與原理。</p><p>　　1.4活塞式壓縮機(jī)產(chǎn)品型號(hào)表示方法</p><p>　

37、　每一臺(tái)壓縮機(jī)的基本型式都用一定的符號(hào)表示。這些符號(hào)亦稱為型號(hào)，單級(jí)產(chǎn)品型號(hào)主要由氣缸數(shù)目、所用制冷劑的種類、氣缸布置形式與氣缸直徑四個(gè)方面的內(nèi)容組成。</p><p>　　1.5活塞式制冷壓縮機(jī)基本構(gòu)造</p><p>　　活塞式制冷壓縮機(jī)主要由機(jī)體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等部件組成。</p><p><b>　　

38、1.5.1機(jī)體</b></p><p>　　機(jī)體：包括汽缸體和曲軸箱兩部分，一般采用高強(qiáng)度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個(gè)整體。它是支承汽缸套、曲軸連桿機(jī)構(gòu)及其它所有零部件重量并保證各零部件之間具有正確的相對(duì)位置的本體。汽缸采用汽缸套結(jié)構(gòu)，安裝在汽缸體上的缸套座孔中，便于當(dāng)汽缸套磨損時(shí)維修或更換。因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢修方便。</p><p><b>　　1.5.2曲軸&l

39、t;/b></p><p>　　曲軸：曲軸是活塞式制冷壓縮機(jī)的主要部件之一，傳遞著壓縮機(jī)的全部功率。其主要作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復(fù)合負(fù)載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采用40、45或50號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造，但現(xiàn)在已廣泛采用球墨鑄鐵（如QT50－1.5與QT60－2等）鑄造。 &l

40、t;/p><p><b>　　1.5.3連桿</b></p><p>　　連桿：連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并把動(dòng)力傳遞給活塞對(duì)汽體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。 </p><p>　　連桿體在工作時(shí)承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質(zhì)中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT40－10）鑄造，

41、桿身多采用工字形截面且中間鉆一長(zhǎng)孔作為油道。</p><p>　　連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，銷孔中加襯套以提高耐磨、耐沖擊能力。連桿小頭襯套常用錫磷青銅ZQSn10-1做成整體筒狀，外圓面車有環(huán)槽并鉆有油孔，內(nèi)表面開有軸向油槽。 </p><p>　　連桿大頭與曲軸連接。連桿大頭一般做成剖分式，以便于裝拆和檢修。為了改善連桿大頭與曲柄銷之間的磨損狀況，大頭孔內(nèi)一般均裝有軸承合金軸瓦即連

42、桿大頭軸瓦。連桿大頭軸瓦分薄壁和厚壁兩種，系列制冷壓縮機(jī)都采用薄壁軸瓦。軸瓦的上瓦與連桿油孔相應(yīng)的地方也開有油孔。 </p><p>　　連桿螺栓用于連接剖分式連桿大頭與大頭蓋。連桿螺栓是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中受力嚴(yán)重的零件，它不僅受反復(fù)的拉伸且受振動(dòng)和沖擊作用，很容易松脫和斷裂，以致引起嚴(yán)重事故。所以對(duì)連桿螺栓的設(shè)計(jì)、加工、裝配均有嚴(yán)格要求。連桿螺栓常用40Cr、45Cr鋼等制造，且采用細(xì)牙螺紋，其安裝時(shí)要求有一定的預(yù)

43、緊力，以免在載荷變化時(shí)連桿大頭上下瓦和曲柄銷之間松動(dòng)敲擊，加速機(jī)器零件的損壞。 </p><p><b>　　1.5.4活塞組</b></p><p>　　活塞組：活塞組是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱?；钊M在連桿帶動(dòng)下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而與汽缸等共同組成一個(gè)可變的工作容積，以實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣等過程。 </p><p>　　活塞——

44、活塞可分為筒形和盤形兩大類。我國(guó)系列制冷壓縮機(jī)的活塞均采用筒形結(jié)構(gòu)，它由頂部、環(huán)部和裙部三部分組成?；钊敳拷M成封閉汽缸的工作面。活塞環(huán)部的外圓上開有安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，環(huán)槽的深度略大于活塞環(huán)的徑向厚度，使活塞環(huán)有一定的活動(dòng)余地?；钊共吭谄字衅饘?dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。 </p><p>　　活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵?；诣T鐵活塞過去在制冷壓縮機(jī)中應(yīng)用較廣，但由于鑄鐵活塞的質(zhì)量大且導(dǎo)熱性能差，因此，近年來系列制冷

45、壓縮機(jī)的活塞都采用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性能好，表面經(jīng)陽(yáng)極處理后具有良好的耐磨性。但鋁合金活塞比鑄鐵活塞的機(jī)械強(qiáng)度低、耐磨性差也差。 </p><p>　　活塞銷——活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時(shí)承受復(fù)雜的交變載荷?；钊N的損壞將會(huì)造成嚴(yán)重的事故，故要求其有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和抗疲勞、抗沖擊的性能。因此，活塞銷通常用20號(hào)鋼、20Cr鋼或45號(hào)鋼制造。 </p>

46、<p>　　活塞環(huán)——活塞環(huán)包括汽環(huán)和油環(huán)。汽環(huán)的主要作用是使活塞和汽缸壁之間形成密封，防止被壓縮蒸氣從活塞和汽缸壁之間的間隙中泄漏。為了減少壓縮汽體從環(huán)的鎖口泄漏，多道汽環(huán)安裝時(shí)鎖口應(yīng)相互錯(cuò)開。油環(huán)的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的潤(rùn)滑油。汽環(huán)可裝一至三道，油環(huán)通常只裝一道且裝在汽環(huán)的下面，常見的油環(huán)斷面形狀有斜面式和槽式兩種，斜面式油環(huán)安裝時(shí)斜面應(yīng)向上。</p><p>　　1.5.5汽閥與軸封<

47、;/p><p>　　汽閥與軸封：汽閥是壓縮機(jī)的一個(gè)重要部件，屬于易損件。它的質(zhì)量及工作的好壞直接影響壓縮機(jī)的輸汽量、功率損耗和運(yùn)轉(zhuǎn)的可*性。汽閥包括吸氣閥和排氣閥，活塞每上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，吸、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機(jī)并使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個(gè)工作過程。由于閥門啟閉工作頻繁且對(duì)壓縮機(jī)的性能影響很大，因此汽閥需滿足如下要求：氣體流過閥門時(shí)的流動(dòng)阻力要小，要有足夠的通道截面，通道表面應(yīng)光滑，啟閉及時(shí)、關(guān)閉嚴(yán)密

48、，堅(jiān)韌、耐磨。 </p><p>　　軸封——軸封的作用在于防止制冷劑蒸汽沿曲軸伸出端向外泄漏，或者是當(dāng)曲軸箱內(nèi)壓力低于大氣壓時(shí)，防止外界空氣漏入。因此，軸封應(yīng)具有良好的密封性和安全可*性、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、并具有一定的使用壽命。 </p><p>　　軸封裝置主要有機(jī)械式和填料式兩種。目前常用的機(jī)械式軸封主要有摩擦環(huán)式和波紋管式。其中，國(guó)產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)大都采用摩擦環(huán)式軸封，這

49、種軸封由活動(dòng)環(huán)(摩擦環(huán)）、固定環(huán)、彈簧及彈簧座、壓圈和兩個(gè)“０”形耐油橡膠圈所組成。活動(dòng)環(huán)槽內(nèi)嵌一橡膠密封圈并與活動(dòng)環(huán)一同套裝在軸上，在彈簧力和壓圈的作用下，活動(dòng)環(huán)與橡膠圈一同被壓緊在軸上且使活動(dòng)環(huán)緊貼在固定環(huán)上。工作時(shí)彈簧座與彈簧、軸上橡膠密封圈及活動(dòng)環(huán)隨同曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，固定環(huán)及其上的橡膠圈則固定不動(dòng)。故工作時(shí)活動(dòng)環(huán)和固定環(huán)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，緊貼的摩擦面起防止制冷劑往外泄漏的密封作用，軸上橡膠圈用來密封軸與活動(dòng)環(huán)之間的間隙，固定環(huán)上的耐油橡

50、膠密封圈起防止軸封室內(nèi)潤(rùn)滑油外泄的作用。 </p><p>　　1.5.6能量調(diào)節(jié)裝置</p><p>　　能量調(diào)節(jié)裝置：在制冷系統(tǒng)中，隨著冷間熱負(fù)荷的變化，其耗冷量亦有變化，因此壓縮機(jī)的制冷量亦應(yīng)作必要的調(diào)整。壓縮機(jī)制冷量的調(diào)節(jié)是由能量調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)的，所謂壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)裝置實(shí)際上就是排氣量調(diào)節(jié)裝置。它的作用有二，一是實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的空載啟動(dòng)或在較小負(fù)荷狀態(tài)下啟動(dòng)，二是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的制冷量。

51、壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié)方法有：頂開部分汽缸的吸氣閥片；改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速；用旁通閥使部分缸的排氣旁通回吸氣腔，這種方法用于順流式壓縮機(jī)；改變附加余隙容積的大小。頂開汽缸吸氣閥片的調(diào)節(jié)方法是一種廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)方法，國(guó)產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)，均采用頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調(diào)節(jié)裝置， </p><p>　　頂開吸氣閥片能量調(diào)節(jié)裝置可分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油分配機(jī)構(gòu)三部分，主要由油分配閥、油缸、油活塞、拉桿、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、頂桿

52、和彈簧等部件組成。拉桿上有兩個(gè)凸圓，分別嵌在兩個(gè)汽缸套外部的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)中。若不向油缸中供油，由于油活塞左側(cè)彈簧的作用，油活塞處于油缸的右端位置，汽缸套外部的頂桿都是處在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)斜槽的最高位置，將吸汽閥片頂開，于是該汽缸卸載。當(dāng)壓力油經(jīng)油分配閥向油缸供油時(shí)，因油壓的作用，克服彈簧力使油活塞及拉桿向左移動(dòng)，并通過拉桿上的凸圓使轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，相應(yīng)地使頂桿在頂桿彈簧作用放下而下滑到斜槽的最低處，這時(shí)吸汽閥片在重力和彈簧力作用下降落在閥座上并可以

53、自由啟閉，則該汽缸處于工作狀態(tài)。 </p><p>　　壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于機(jī)器尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，油壓為零，因而全部汽缸的吸汽閥片都被頂桿頂開，汽缸不起壓縮作用，從而實(shí)現(xiàn)了空載啟動(dòng)。</p><p>　　1.6活塞式壓縮機(jī)發(fā)展形勢(shì)及技術(shù)展望 </p><p>　　制冷技術(shù)自19世紀(jì)中后期發(fā)展以來，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。我國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展起始于20世紀(jì)50年代，從最初消化吸收生產(chǎn)

54、的活塞式壓縮機(jī)到60年代自行設(shè)計(jì)制造多種類型和規(guī)格的制冷產(chǎn)品，使我國(guó)的制冷技術(shù)前進(jìn)了一大步。近年來，國(guó)外大公司紛紛進(jìn)入中國(guó)，或與中國(guó)企業(yè)合資，或獨(dú)資，使得中國(guó)制冷行業(yè)出現(xiàn)空前的繁榮，同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈，自1999年至2001年連續(xù)三年，中國(guó)的制冷產(chǎn)品的產(chǎn)銷量不斷攀升，各生產(chǎn)企業(yè)各盡其能，使現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備發(fā)揮 到極佳狀態(tài)無論是面對(duì)用戶的終端產(chǎn)品，還是與之配套的中間產(chǎn)品，各生產(chǎn)企業(yè)都深感今天的形勢(shì)不是永恒的，要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之

55、地，立足之本在于技術(shù)的不斷進(jìn)步。由于制冷行業(yè)的技術(shù)不涉及國(guó)家安全和尖端的技術(shù)，因此，發(fā)達(dá)國(guó)家的大公司在技術(shù)上沒有任何必要來封鎖中國(guó)，它們都拿出自己最先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品來參與競(jìng)爭(zhēng)，搶占市場(chǎng)，從而大大促進(jìn)了制冷技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品水平的提高，使得中國(guó)制冷產(chǎn)品與國(guó)際同步發(fā)展。國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)也借此大好時(shí)機(jī)，在消化吸收的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立自己的品牌，建立自己的研究開發(fā)中心，為企業(yè)的后續(xù)發(fā)展提供先進(jìn)的技術(shù)，如國(guó)內(nèi)的海爾、春蘭、慶安等均建立了自己的設(shè)計(jì)研究院。在

56、各種類</p><p>　　2010年，是壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的新起點(diǎn)，預(yù)計(jì)行業(yè)未來呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。首先是結(jié)構(gòu)調(diào)整將有重大突破。當(dāng)前我國(guó)壓縮機(jī)行業(yè)存在一系列深層次的結(jié)構(gòu)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；生產(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(wù)重；科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)；資源控制力不強(qiáng)，保障體系建設(shè)滯后等。這些深層次的結(jié)構(gòu)性矛盾，決定了2010年壓縮機(jī)行業(yè)必須下大力量，

57、突出抓好結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，認(rèn)真解決影響壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的重大問題。第二，行業(yè)內(nèi)要大力推動(dòng)共性技術(shù)研究開發(fā)，掌握核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。當(dāng)前，壓縮機(jī)行業(yè)共性技術(shù)的科研經(jīng)費(fèi)投入不足，研究開發(fā)力量薄弱。2010年，各企業(yè)應(yīng)加大在我國(guó)重點(diǎn)培育自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)裝備研發(fā)力量?？梢杂杏?jì)劃、有步驟地加強(qiáng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程技術(shù)研究中心、行業(yè)科研院所等共性技術(shù)研究開發(fā)平臺(tái)的建設(shè)，重點(diǎn)支持原創(chuàng)性技術(shù)、共性技術(shù)及戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)，

58、并培養(yǎng)一支既精通基礎(chǔ)技術(shù)又熟悉行業(yè)技術(shù)的高科技人才隊(duì)伍，努力掌握核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和重 要產(chǎn)品的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。第三，進(jìn)入加快發(fā)展制造服務(wù)業(yè)階段。當(dāng)前，壓縮機(jī)行業(yè)存在一些不利</p><p>　　2 ZW-0.25/8-30氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)計(jì)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算</p><p><b>　　2.1熱力學(xué)計(jì)算</b></p><p>　　已知進(jìn)氣壓力為

59、0.8 Mpa，終壓為3 MPa, 首先計(jì)算總壓力比ε=3.75，參閱資料可初步選定該壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)Z=2。，選擇級(jí)數(shù)選取二級(jí)比較合適，為了保證被壓縮介質(zhì)的純度，所以該壓縮機(jī)選擇的是立式結(jié)構(gòu)，而且Ⅰ、Ⅱ級(jí)采用雙作用汽缸。壓縮機(jī)采用水冷方式。因?yàn)橐阎~定排氣量為0.25 m3/min < 1 m3/min,所以該壓縮機(jī)為微型的，取轉(zhuǎn)速n=1000r/min ，行程s=100mm。</p><p>　　2.1.1

60、行程容積，氣缸直徑計(jì)算</p><p>　　初步確定各級(jí)名義壓力 </p><p>　　根據(jù)工況的需要選擇計(jì)數(shù)為兩級(jí)，按照等壓比的分配原則，3.751/2 =1.94但為使第一級(jí)有較高的容積系數(shù)，第一級(jí)的壓力比取稍低值，各級(jí)名義壓力級(jí)壓力表如下：</p><p><b>　　表2-1</b></p><p><b

61、>　?、诖_定各級(jí)容積系數(shù)</b></p><p>　?、?確定各級(jí)容積系數(shù)。由表3-2查得絕熱指數(shù)為K=1.4,取各級(jí)相對(duì)余隙容積和膨脹指數(shù)如下：</p><p>　　= 0.035 =0.04 </p><p>　　=1+0.75（k-1）=1.30 =1+0.88（k-1）

62、=1.35 </p><p><b>　　得 ： </b></p><p>　　λv2=0.973 </p><p>　　=1-0.035X(1.881/1.30-1)</p><p><b>　　=0.978 </b></p><p>　　Ⅱ.選取壓力系數(shù)： 0.

63、97 0.99 </p><p>　?、?選取溫度系數(shù)： 0.975 0.98 </p><p>　　Ⅳ.選取泄露系數(shù)： 0.90 0.92 </p><p>　?、?確定容積效率： </p><p><b>　　得： </b></p><p>　　0.832

64、 0.868 </p><p>　?、?確定析水系數(shù)第一級(jí)無水析出，故=1.0。而且各級(jí)進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓由文獻(xiàn)查的 </p><p>　　25°C 3229 Pa 35°C 5733 Pa</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　=(8x105-0

65、.8x3229)x1.2/(15x105-5733)</p><p><b>　　=1.0</b></p><p>　?、?確定各級(jí)行程容積</p><p>　　=0.25/(1000x0.832)</p><p>　　=0.0003 m3 </p><p>　　=（0.25×8x

66、105×308×1.0）/（1000×15×105×298×0.868）</p><p>　　=0.00016 m3</p><p>　?、?確定氣缸直徑，行程和實(shí)際行程容積 已知轉(zhuǎn)速n=1000r/min。取行程s=100mm。得活塞平均速度： </p><p>　　=sn/30=3.33 m/s<

67、;/p><p>　　取得活塞桿直徑d=30mm，得：</p><p><b>　　=0.0486 m</b></p><p>　　根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整的=50mm ，實(shí)際行程容積為=0.00032 m3 ?；钊行娣e為=0.0032 m2 </p><p><b>　　同理得：</b></p

68、><p>　　= 0.0383 mm , 根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整的=38 mm ，實(shí)際行程容積為=0.00016 m3 ?；钊行娣e為=0.0016 m2 </p><p>　　考慮到圓整值與計(jì)算值之間有差值，這里采用維持壓力比不變，調(diào)整相對(duì)余隙容積的方法，利用下式計(jì)算容積系數(shù)：</p><p>　　計(jì)算得新的容積系數(shù)為 ：</p><p>　

69、　=0.917 =0.992 </p><p>　　在通過下式計(jì)算新的相對(duì)余隙</p><p>　　結(jié)果為： </p><p>　　0.13 0.012 </p><p>　　2.1.2活塞力、指示功率、軸功率的計(jì)算以及選配電動(dòng)機(jī)</p><p>　　2.1.2.1活塞力&l

70、t;/p><p>　　各級(jí)進(jìn)、排氣相對(duì)壓力損失取值： </p><p>　　0.025 0.053 </p><p>　　0.021 0.046 </p><p>　　因總的進(jìn)排氣壓力損失得：</p><p>　　0.078 0.067 </p><p&

71、gt;　　計(jì)算實(shí)際吸排氣壓力：</p><p>　　8×105 N/m2 15×105 N/m2 </p><p>　　(1-0.025) ×8×105 (1+0.053) ×15×105</p><p>　　=7.8×10

72、5 N/m2 =15.8×105 N/m2 </p><p>　　=15×105 N/m2 =30×105 N/m2 </p><p>　　=(1-0.021) ×15×105 =(1+0.046) ×30×1

73、05 </p><p>　　=14.7×105 N/m2 =31.38×105 N/m2</p><p><b>　　計(jì)算實(shí)際壓力比：</b></p><p>　　= 2.03 = 2.13 </p><p>

74、;　　活塞力的計(jì)算 首先計(jì)算蓋側(cè)和軸側(cè)活塞工作面積見下表：</p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　止點(diǎn)氣體力計(jì)算見下表：</p><p><b>　　表2-3</b></p><p>　　從以上最大活塞力（2863.8 N=0.29t）來看，初選活塞桿直徑30是合適的。

75、而且向軸和離軸行程活塞力比較均衡。</p><p><b>　　確定各級(jí)排氣溫度 </b></p><p>　　因?yàn)榕艢鈮毫Σ惶?所以空氣可以看作理想氣體，等熵指數(shù)為K=1.4，由于采用水冷的方式，近似的認(rèn)為各級(jí)壓縮指數(shù)為</p><p>　　=1.30 =1.5 </p><p>　　取=298 K ,

76、 =308 K排氣溫度由式</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　= 350.9 K =395.3 K </p><p>　　2.1.2.2指示功率、軸功率的計(jì)算以及選配電動(dòng)機(jī)</p><p><b>　　各級(jí)指示功率為：</b></p><p>

77、<b>　　得：</b></p><p>　　3.17kW 3.63kW </p><p>　　總的指示功率為： </p><p><b>　　6.8kW</b></p><p>　　因?yàn)槲⑿蛪嚎s機(jī)=0.82~0.90 所以取機(jī)械效率=0.90</p><p>&l

78、t;b>　　即軸功率為：</b></p><p><b>　　7.6kW </b></p><p>　　取機(jī)械功率余度10%，則電機(jī)功率取8.3kW，型號(hào)為Y160L-6(額定功率為11kW)</p><p><b>　　2.2動(dòng)力計(jì)算</b></p><p>　　2.2.1已

79、知條件和數(shù)據(jù)</p><p>　　根據(jù)第一部分熱力計(jì)算的結(jié)果，得出所用數(shù)據(jù)如下所示：</p><p>　　活塞行程：s = 100 mm</p><p>　　轉(zhuǎn) 速：n = 1000 r/min</p><p>　　2.2.2壓縮機(jī)各級(jí)汽缸氣體力指示圖</p><p>　　設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)為雙缸作用二級(jí)壓縮機(jī)，各級(jí)汽

80、缸參數(shù)及力學(xué)情況已知，則相應(yīng)一些部分可以簡(jiǎn)化，作汽缸的動(dòng)力計(jì)算?，F(xiàn)用作圖法作汽缸示功圖。</p><p>　　2.2.2.1動(dòng)力計(jì)算基本數(shù)據(jù)</p><p><b>　　表2-4蓋側(cè)活塞力</b></p><p>　　2.2.2.2作圖法繪制綜合活塞力圖</p><p>　　（1） 將設(shè)計(jì)示功圖展開在橫坐標(biāo)為2s的綜合活

81、塞力圖上，縱坐標(biāo)與設(shè)計(jì)示功圖中的力的比例尺相同。</p><p>　?。?） 按勃列克斯近似作圖法在展開的設(shè)計(jì)示功圖下方作兩個(gè)半圓找出行程s與曲柄銷轉(zhuǎn)角的關(guān)系，轉(zhuǎn)角每等份取</p><p>　?。?） 列出一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表</p><p>　　曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料取</p><p>　　曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： </p>

82、<p>　　曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：mm</p><p>　　由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為0.494 kN,取3 kN</p><p>　　由公式 代入數(shù)據(jù) </p><p>　　往復(fù)質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為：</p><p><b>　　（2-3）</b>&l

83、t;/p><p>　　現(xiàn)將查得與和I的值如表3.2所示</p><p>　　表2-5 一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表</p><p>　　資料來源：[4] （單位：N mm）</p><p>　　列出二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表</p><p>　　曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料取

84、</p><p>　　曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： </p><p>　　曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：mm</p><p>　　由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為2.86 kN,取5 kN</p><p>　　由公式 代入數(shù)據(jù) </p><p>　　往復(fù)質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為：</

85、p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　現(xiàn)將查得與和I的值如表3.2所示</p><p>　　表2-6 二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表</p><p>　　資料來源：[4] （單位：N mm）</p><p>　?。?）計(jì)算往

86、復(fù)摩擦力</p><p><b>　　查資料知：</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　= 68.6 N</b></p><p>　　2 = 78.57 N </p><p>　　向軸行程，往復(fù)運(yùn)動(dòng)

87、摩擦力為正；離軸行程，往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦力為負(fù)。</p><p>　?。?）將同一曲柄轉(zhuǎn)角下的慣性力I、往復(fù)摩擦力及氣體力P(軸側(cè)和蓋側(cè))進(jìn)行代數(shù)相加，求出各級(jí)綜合活塞力P∑。</p><p>　　以下為各級(jí)綜合活塞力曲線圖：</p><p>　　2.2.2.3切向力圖</p><p>　?。?）第一級(jí)切向力曲線的繪制</p><

88、;p>　　確定飛輪矩之前,需作出壓縮機(jī)各列的切向力圖.先求出各個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角處的切向力值,然后以曲柄轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)作出的切向力曲線稱為切向力圖.用作圖法求得的綜合活塞力通常是以行程為等分的，而切向力圖是以角度為等分的,因此,在求得各點(diǎn)的切向力之前,需將綜合活塞力圖上的位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角,然后在綜合活塞力圖上取得作用在曲柄銷上的連桿力 (分解成切向力T和徑向力R)。</p><p>　　式中：---代表活塞力&l

89、t;/p><p>　　按曲柄轉(zhuǎn)角求得的綜合活塞力乘以因子,即得轉(zhuǎn)角時(shí)的切向力值,其值可按資料《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》表3-4取出。作切向力圖 以縱坐標(biāo)表示切向力,其比例尺與活塞綜合力相同,橫坐標(biāo)為按圓周長(zhǎng)的展開得到的平滑線.取240mm表示100。</p><p>　　由于存在旋轉(zhuǎn)摩擦力的影響，可得：</p><p>　　選取比例尺：力比例尺： 長(zhǎng)度比例： </p&

90、gt;<p>　　將橫坐標(biāo)向下移動(dòng)相當(dāng)于的距離和總切向力曲線以移動(dòng)后的新橫坐標(biāo)為計(jì)算依據(jù)。按上公式計(jì)算各點(diǎn)切向力，然后根據(jù)疊加值繪制第一級(jí)總切向力圖。第一級(jí)切向力和綜合活塞力如表2-7。</p><p>　　表2-7 綜合活塞力和切向力值</p><p>　　資料來源：[4] （單位：N mm）</p><p>　　⑵第二級(jí)切向力曲線

91、的繪制</p><p>　　按⑴中公式計(jì)算各點(diǎn)切向力，然后根據(jù)疊加值繪制第二級(jí)總切向力圖。第二級(jí)切向力和綜合活塞力如表2-8</p><p>　　表2-8 綜合活塞力和切向力值</p><p><b>　　資料來源：[4]</b></p><p>　?、煽偳邢蛄η€的繪制</p><p>　　將兩

92、級(jí)的切向力疊加如表2-9</p><p><b>　　表2-9總切向力值</b></p><p><b>　?。▎挝唬篘 mm）</b></p><p>　　下圖為壓縮機(jī)各級(jí)切向力曲線圖：</p><p><b>　　下圖為總切向力圖：</b></p><p

93、>　　2.2.2.4計(jì)算飛輪矩</p><p>　　求平均切向力：量得總切向力曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積</p><p><b>　　平均切向力為：</b></p><p>　　由前述代入數(shù)據(jù)得： </p><p>　　校核作圖誤差，按熱力計(jì)算得到的平均切應(yīng)力是：</p><p><b&

94、gt;　　作圖誤差： </b></p><p>　　允許誤差，故作圖合格。</p><p><b>　　表2-10</b></p><p><b>　　所以： </b></p><p>　　計(jì)算飛輪矩，根據(jù)式： </p><p>　　—— 旋轉(zhuǎn)不均勻度，壓縮機(jī)采

95、用聯(lián)軸器聯(lián)接查資料，取，代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：</p><p><b>　　3壓縮機(jī)零部件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3．1活塞設(shè)計(jì)</b></p><p>　　活塞組件介紹活塞組件包括活塞、活塞環(huán)、活塞桿等他們?cè)谄字凶魍鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，與氣缸一起構(gòu)成壓縮容積根據(jù)活塞的作用和它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及受力特點(diǎn)，對(duì)活塞的主要要求是：

96、有足夠的強(qiáng)度、剛度，耐磨性好，密封性好，重量輕，活塞與其連接的傳遞動(dòng)力元件（如活塞桿）營(yíng)連接可靠。根據(jù)結(jié)構(gòu)式的不同，活塞可分為筒形活塞、盤形活塞、極差式活塞及柱狀活塞等集中形式。</p><p><b>　　筒形活塞</b></p><p>　　筒形活塞用于無十字頭的單作用低壓壓縮機(jī)中，形如筒形。連桿小頭通過活塞銷與活塞連接并帶動(dòng)活塞工作?；钊敳肯喈?dāng)于周邊支撐的平板

97、，在活塞柱體上部開有幾道環(huán)形槽，稱為活塞環(huán)槽，用于裝入活塞環(huán)，以保證活塞工作時(shí)，對(duì)氣缸壓縮容積的密封。由于筒形活塞在汽缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，靠曲軸連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從曲軸箱中甩油進(jìn)行飛濺式潤(rùn)滑，因此，在活塞環(huán)與活塞銷孔之間的筒體上開有裝刮油環(huán)的環(huán)形槽（有的開在筒體下部，亦稱裙部）。筒體的圓柱面也是承壓面，用以承受側(cè)壓力并引起導(dǎo)向作用。筒體承壓表面粗糙度值Ra一般為0.4~0.2μm。</p><p><b>

98、　　盤形活塞</b></p><p>　　盤形活塞用于有十字頭的雙作用汽缸中。為減輕重量，常制成中空結(jié)構(gòu)?；钊麅啥嗣骈g設(shè)有筋板以增強(qiáng)端面的剛性?；钊膱A柱面上開有活塞環(huán)槽。</p><p><b>　　極差式活塞</b></p><p>　　極差式活塞為兩個(gè)以上不同直徑不同級(jí)次活塞的組合。它除了具有一般活塞相似的結(jié)構(gòu)之外，還具有結(jié)構(gòu)

99、緊湊，重量輕的特點(diǎn)。為減少泄露損失，可把低壓級(jí)至于靠近軸測(cè)。為了能夠自動(dòng)調(diào)整各活塞之間的徑向位移和角位移，有利于自動(dòng)對(duì)中定心和減少磨損，通常將高壓級(jí)活塞與基本部分的連接做成球行關(guān)節(jié)并能有一定徑向位移間隙。</p><p><b>　　組合式活塞</b></p><p>　　組合式活塞與一般活塞的區(qū)別是：組合活塞的每一個(gè)活塞環(huán)槽是由直徑一大一小的兩個(gè)隔距環(huán)所組成，活塞環(huán)

100、隨隔距環(huán)依次裝配時(shí)順序裝入。這是因?yàn)樵诟邏杭?jí)中活塞環(huán)直徑較小，而環(huán)的徑向厚度又較大，即采用了隔距環(huán)和活塞環(huán)組合裝配方式</p><p><b>　　柱塞</b></p><p>　　柱塞是不帶活塞環(huán)的簡(jiǎn)單圓柱結(jié)構(gòu)。適用于高壓級(jí)小直徑氣缸。柱塞與氣缸間隙的密封一般有兩種：一種是靠柱塞與氣缸的間隙和柱塞上開有的環(huán)形溝槽行成曲折密封，另一種是不帶溝槽的光柱，靠填料密封。&l

101、t;/p><p><b>　　活塞桿</b></p><p>　　活塞桿要有足夠的強(qiáng)度，剛度穩(wěn)定性。在活塞桿的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核中，要進(jìn)行疲勞、穩(wěn)定以及連接凸肩處所受的擠壓應(yīng)力校核。耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度要求。在結(jié)構(gòu)上盡量減少應(yīng)力集中的影響。保證連接可靠，防止松動(dòng)?；钊慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要便于活塞的拆裝。</p><p><b>　　

102、活塞環(huán)</b></p><p>　　活塞環(huán)是壓縮機(jī)中主要的易損件之一。其用途是密封活塞和氣缸的間隙，防止氣體從壓縮容積的一側(cè)漏向另一側(cè)。</p><p>　　3.1.1活塞基本尺寸計(jì)算</p><p>　　根據(jù)第二章計(jì)算得出的級(jí)活塞直徑分別為</p><p>　　50 mm 38 mm </p><p&

103、gt;　　選取第1氣缸設(shè)計(jì)活塞,由式 , 得出</p><p>　　活塞高度 H=0.850=40mm</p><p>　　活塞端面厚度mm 活塞桿直徑=30 mm</p><p><b>　　3.2 曲軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 曲軸設(shè)計(jì)基本原則</p><p>　

104、　1.曲軸的軸頸要有適當(dāng)?shù)某叽?，使配用的軸承能有勝利的負(fù)荷能力；</p><p>　　2.曲軸要有足夠的強(qiáng)度，以承受交變彎曲與交變扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用。曲軸的各危險(xiǎn)斷面，尤其是高度應(yīng)力集中現(xiàn)象存在的軸頸和曲柄過度圓角處，要進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　3.曲軸要有足夠的剛度。軸頸偏轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過許用值以保證軸承可靠地工作。在采用懸掛電動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的撓度不應(yīng)超過許用值，以保證電機(jī)正常

105、工作。</p><p>　　3.2.2曲軸機(jī)構(gòu)尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　1.曲柄銷的直徑：</b></p><p><b>　　cm</b></p><p>　　式中 P——最大活塞力（N）</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選定曲柄銷的直徑為 </p>

106、;<p><b>　　2.主軸頸直徑：</b></p><p>　　計(jì)算主軸頸選定直徑為38 mm。</p><p><b>　　3.軸頸長(zhǎng)度：</b></p><p>　　軸頸長(zhǎng)度要與軸承寬度相適應(yīng)，在非定位軸處，軸頸直圓柱部分要的長(zhǎng)度要比軸承寬度適當(dāng)大些，使軸頸與軸承沿軸線方向有相互常動(dòng)的余地，以適應(yīng)制造

107、偏差和曲柄熱膨脹的影響。</p><p><b>　　4.曲柄厚度：</b></p><p><b>　　5.曲柄寬度：</b></p><p>　　3.3連桿的計(jì)算步驟</p><p>　　① 連桿大頭軸瓦的計(jì)算</p><p>　?、?連桿小頭軸瓦的計(jì)算</p>

108、;<p><b>　　③ 連桿的計(jì)算</b></p><p><b>　?、?連桿螺栓的計(jì)算</b></p><p>　　3.3.1 主要尺寸計(jì)算</p><p><b>　　資料來源：[4]</b></p><p><b>　　4連桿加工工藝規(guī)程<

109、;/b></p><p>　　4.1 連桿加工技術(shù)要求</p><p>　　連桿是重要零件，加工不正確會(huì)使大頭軸瓦、小頭襯套、曲軸主軸瓦、活塞與氣缸或十字頭與滑道等摩擦性質(zhì)變壞，磨損加快，功率損失加大，壽命降低，甚至發(fā)生沖擊、咬死、燒壞和被迫停車，所以對(duì)連桿的加工提出一定的技術(shù)要求，主要要求如下：</p><p>　?、判☆^孔的公差帶為H7，粗糙度為Ra1.6

110、～0.4um,大頭孔的公差帶當(dāng)采用薄壁軸瓦為H7,粗糙度為Ra1.6～0.8 um以上,當(dāng)采用厚壁軸瓦時(shí)為H9,粗糙度不大于Ra1.6um。</p><p>　　⑵螺桿孔的公差帶為H9,粗糙度為Ra1.6 um。</p><p>　　⑶連桿體大小頭孔圓柱度不底于7級(jí)。</p><p>　　⑷連桿體大小頭孔周軸心線在軸心線公共平面上的平行度不底于6級(jí)，在連桿橫向剖面上

111、的平行度不底于7級(jí)。</p><p>　?、蛇B桿大頭孔軸心線對(duì)其端面的垂直度為7級(jí)。</p><p>　?、蔬B桿螺栓孔軸心線的縱向平行度不底于9級(jí)。</p><p>　?、诉B桿螺栓孔軸心線與支承面的垂直度應(yīng)不底于7級(jí)。</p><p>　　4.2 連桿的機(jī)械加工過程</p><p>　　連桿毛坯的鍛造工藝有兩種方案：連

112、桿體與連桿蓋分開鍛造或者連成一整體鍛造，分開鍛金屬纖維方向是連續(xù)的（圖4-1a）,具有較高的強(qiáng)度，工作時(shí)不易變形，而整體鍛造的連桿（圖4-1b）在隨后的切斷加工后，金屬纖維是割斷的，擔(dān)可提高材料利用率。當(dāng)沒有足夠壓力噸位的鍛壓設(shè)備時(shí)，或者某些結(jié)構(gòu)的連桿（圖4-1c），其桿蓋中間有凹坑，無法整體鍛造，只有分開鍛造。</p><p>　　圖4-1整體鍛與分開鍛連桿的纖維方向</p><p>　

113、　表5-1為連桿機(jī)械加工的一個(gè)全過程。毛坯為模鍛，大頭孔在精加工完畢后切開，小頭孔在壓入襯套后在精加工襯套孔，這樣就容易保證它們的最終尺寸精度與相互位置精度。由于該連桿大、小頭具有落差，故增加車削小頭兩端面的工序。一般，連桿蓋與連桿體不能互換，該工藝過程適合于年產(chǎn)數(shù)千件的成批生產(chǎn)。</p><p>　　表4-1 連桿機(jī)械加工工藝過程</p><p>　　對(duì)于普通碳鋼，鍛后要正火，以改善金相

114、組織、機(jī)械性能和消除內(nèi)應(yīng)力，此種正火是鍛件獲得最后組織的熱處理，而對(duì)于合金鋼鍛造毛坯，則是先退火，后粗加工，然后在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。鑄造連桿桿身為減輕重量一般采取工字形截面，且鑄造后其桿身不進(jìn)行機(jī)械加工，材料利用率高。</p><p>　　對(duì)于球墨鑄鐵連桿毛坯的熱處理視材料的牌號(hào)而定，有的是退火（對(duì)QT40-10），有的則是正火加回火（對(duì)于QT60-5-3），均在機(jī)械加工之前進(jìn)行。</p>&l

115、t;p>　　5壓縮機(jī)的節(jié)能優(yōu)化　</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)具有適應(yīng)較寬的能量范圍、熱效率高和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多、對(duì)濕行程敏感、振動(dòng)大和運(yùn)行平穩(wěn)性較差。分析其節(jié)能方法，可以從一下幾方面進(jìn)行： </p><p>　?。?）減少消耗與壓縮氣體能量的途徑：增大氣閥流通面積；選擇最佳的氣閥彈簧；減小相對(duì)余隙容積；增大吸排氣腔容積以減少氣流脈動(dòng)。 </p>

116、;<p>　　（2）減少消耗與克服運(yùn)動(dòng)零件摩擦功率的途徑：活塞及活塞環(huán)之間為往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦，所占摩擦功率比例較大。因此，減少這些零件之間的摩擦，具有明顯的節(jié)能效果。首先應(yīng)該確定最佳的活塞環(huán)數(shù)，活塞環(huán)數(shù)越多摩擦功率越大，但有利于減少氣體的泄露，所以需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出最佳結(jié)果；其次是合理設(shè)計(jì)活塞環(huán)的斷面形狀、活塞環(huán)額高度和寬度的比值以及倒角的形狀；第三是配合尺寸、表面光潔度以及潤(rùn)滑的確定。減少消耗與克服電動(dòng)機(jī)各種損失。<

117、;/p><p>　　目前我國(guó)現(xiàn)有大約4800多萬臺(tái)泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)在運(yùn)行，年耗電量占全國(guó)用電量的40％左右。節(jié)能環(huán)保潛力很大。我國(guó)2008年總發(fā)電量為34600億kwh，壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)耗電約13840萬億kwh，由于設(shè)備維護(hù)水平低，運(yùn)行效率低，年浪費(fèi)電力達(dá)700多億kwh。壓縮機(jī)占70%，為近500kwh.。壓縮機(jī)的節(jié)電對(duì)國(guó)家和對(duì)企業(yè)都有很大的效益。 當(dāng)節(jié)能減排事業(yè)在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展的時(shí)候，壓縮機(jī)的節(jié)能問題不斷有