壓縮機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　0.42/150型空氣壓縮機(jī)</p><p>　　學(xué) 生：田 虎</p><p>　　學(xué) 號(hào)：08011010318</p><p>　　專 業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程</p><p>　　班 級(jí)：2008.3</p>&

2、lt;p>　　指導(dǎo)教師：唐克倫 </p><p>　　四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院</p><p><b>　　二O一二年六月</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　往復(fù)式壓縮機(jī)是工業(yè)上使用量大、面廣的一種通用機(jī)械。立式壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)

3、的一種，屬于容積式壓縮機(jī)，是利用活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)對(duì)氣體進(jìn)行擠壓，使氣體壓力提高。</p><p>　　熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中基本，又是最重要的一項(xiàng)工作，根據(jù)任務(wù)書(shū)提供的介質(zhì)、氣量、壓力等參數(shù)要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到壓縮機(jī)的相關(guān)參數(shù)，如級(jí)數(shù)、列數(shù)、氣缸尺寸、軸功率等，經(jīng)過(guò)動(dòng)力計(jì)算得到活塞式壓縮機(jī)的受力情況?；钊綁嚎s機(jī)熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算的結(jié)果將為各部件圖形以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供原始數(shù)據(jù)，其計(jì)算結(jié)果的精確程度體現(xiàn)了

4、壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)水平。</p><p>　　關(guān)鍵詞：活塞式壓縮機(jī); 熱力計(jì)算; 動(dòng)力計(jì)算;氣缸；曲軸</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Reciprocating compressor is a common type machine, used in the industry .V- type of pis

5、ton 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. </p><p>　　Thermal calculation an

6、d 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 l

7、evels, columns, size of cylinder, shaft power, by dynamical computation getting stressed status of a piston type compression, due to reduce the vibration is very important. heat calculation and dynamical computation of t

8、he piston type compressor, which is pr</p><p>　　Keywords: piston compressor; thermal calculation; dynamical computation; cylinder; cranksh目錄</p><p><b>　　摘要I</b></p><p>

9、　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 引 言1</b></p><p>　　1.1壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的意義1</p><p>　　1.2活塞壓縮機(jī)的工作原理1</p><p>　　1.3活塞壓縮機(jī)的分類(lèi)2</p><p>　　1.4壓縮機(jī)的發(fā)展前景2</p>

10、<p>　　1.5壓縮機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明3</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)5</p><p>　　2.2總體設(shè)計(jì)原則5</p><p>　　2.3結(jié)構(gòu)方案的選擇5</p><p>　　2.3.1氣缸排列型式的選擇6</p><p&

11、gt;　　2.3.2運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及選擇7</p><p>　　2.3.3級(jí)數(shù)選擇和各級(jí)壓力比的分配7</p><p>　　2.3.4轉(zhuǎn)速和行程的確定9</p><p>　　第三章 熱力計(jì)算11</p><p>　　3.1確定各級(jí)的容積效率11</p><p>　　3.1.1確定各級(jí)的容積系數(shù)11<

12、/p><p>　　3.1.2選取壓力系數(shù)12</p><p>　　3.1.4 泄漏系數(shù)13</p><p>　　3.2確定析水系數(shù)13</p><p>　　3.3 各級(jí)行程容積的確定14</p><p>　　3.4汽缸直徑的確定14</p><p>　　3.5實(shí)際行程容積15</p

13、><p>　　3.6各級(jí)名義壓力比15</p><p>　　3.7 排氣溫度16</p><p>　　3.8活塞力的計(jì)算16</p><p>　　3.9計(jì)算軸功率16</p><p>　　3.10 驅(qū)動(dòng)機(jī)的選擇17</p><p>　　第四章 動(dòng)力計(jì)算18</p><

14、;p>　　4.1壓縮機(jī)中的作用力18</p><p>　　4.1.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和慣性力18</p><p>　　4.1.2往復(fù)慣性力 往復(fù)摩擦力 旋轉(zhuǎn)摩擦力的計(jì)算19</p><p>　　4.1.3各級(jí)氣體力的計(jì)算20</p><p>　　4.1.4總活塞力及切向力28</p><p>　　

15、第五章 氣缸部分的設(shè)計(jì)33</p><p><b>　　5.1氣缸33</b></p><p>　　5.1.1結(jié)構(gòu)形式的確定33</p><p>　　5.1.2氣缸主要尺寸的計(jì)算33</p><p><b>　　5.2活塞34</b></p><p>　　5.2.1

16、活塞環(huán)34</p><p>　　5.2.2 活塞基本尺寸35</p><p>　　第六章 基本部件的設(shè)計(jì)37</p><p><b>　　6.1曲軸37</b></p><p>　　6.1.1 曲軸結(jié)構(gòu)的選擇37</p><p>　　6.1.2曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37</p>&

17、lt;p>　　6.1.3曲軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定37</p><p>　　6.1.4曲軸材料39</p><p>　　6.1.5曲軸強(qiáng)度校核39</p><p><b>　　6.2連桿39</b></p><p>　　6.2.1連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39</p><p>　　6.2.2 連桿尺寸計(jì)

18、算40</p><p><b>　　第七章 軸承45</b></p><p>　　7.1 滾動(dòng)軸承及其結(jié)構(gòu)確定45</p><p>　　第八章 聯(lián)軸器46</p><p>　　第九章 填料和刮油器47</p><p>　　9.1 填料的基本要求47</p><p&g

19、t;　　9.2 填料的結(jié)構(gòu)47</p><p>　　9.3 材料選擇47</p><p>　　第十章 氣路系統(tǒng)48</p><p>　　10.1 空氣濾清器48</p><p>　　10.2 液氣分離器、緩沖器和儲(chǔ)氣罐48</p><p>　　第十一章 潤(rùn)滑系統(tǒng)49</p><p>

20、　　第十二章 冷卻系統(tǒng)50</p><p><b>　　12.1概述50</b></p><p>　　12.2冷卻介質(zhì)的選擇50</p><p>　　第十三章 結(jié)語(yǔ)52</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)54</b></p><p><b>　　致謝5

21、7</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　壓縮機(jī)是用來(lái)提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械，屬于將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的工作機(jī)。它的種類(lèi)多、用途廣，有“通用機(jī)械”之稱。</p><p>　　1.1壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　在石化領(lǐng)域，往復(fù)式壓縮機(jī)主要是向大容量、

22、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發(fā)展；不斷開(kāi)發(fā)變工況條件下運(yùn)行的新型氣閥，提高氣閥壽命；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，應(yīng)用熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論，通過(guò)綜合模擬預(yù)測(cè)壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的性能；強(qiáng)化壓縮機(jī)的機(jī)電一體化，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行和聯(lián)機(jī)運(yùn)行； 在動(dòng)力領(lǐng)域，活塞式壓縮機(jī)目前占有主要市場(chǎng)。但隨著人們對(duì)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(jī)開(kāi)始占有一定的市場(chǎng)； 在制冷空調(diào)領(lǐng)域，往復(fù)式制冷壓縮機(jī)作為一種傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)，

23、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(yīng)用還比較廣泛，但市場(chǎng)份額正逐漸減小。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)于船舶，機(jī)械，冶金，石油，特別是國(guó)防等領(lǐng)域需求體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，小排量，高壓力的空壓機(jī)，ＣＺ－０.４２/１５０型空氣壓縮機(jī)其結(jié)構(gòu)性能正好能滿足以上要求。其設(shè)計(jì)成功量產(chǎn)之后將能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效應(yīng)。</p><p>　　1.2活塞壓縮機(jī)的工作原理</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)包括：構(gòu)架包括含有

24、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(gòu)架還包括了一個(gè)吸入室，壓縮室和一個(gè)曲柄室。冷卻室是孤立于吸入室。氣體是從構(gòu)架外面進(jìn)入吸入室?？尚D(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸支持整個(gè)構(gòu)架。凸輪安置在曲柄室內(nèi)?；钊峭ㄟ^(guò)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(fù)。密封構(gòu)件切斷冷卻室和外部的溝通，使得壓縮機(jī)氣缸蓋密封。通過(guò)引入一個(gè)互連的冷卻室和曲柄室。</p><p>　　當(dāng)曲軸被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿使活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)

25、運(yùn)動(dòng)。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(shè)有氣閥彈簧。汽缸內(nèi)的活塞由上向下移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)容積增大，壓力下降，于是吸氣管中壓力為P1的空氣便頂開(kāi)吸入閥進(jìn)入缸內(nèi)，直到行程的下死點(diǎn)為止，這樣便完成了一個(gè)吸入過(guò)程。當(dāng)活塞從下死點(diǎn)向上回行時(shí)，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(guān)閉，活塞繼續(xù)上行，缸內(nèi)容積不斷減小，壓力升高，當(dāng)缸內(nèi)壓力升到P2時(shí)，氣體便頂開(kāi)排氣閥進(jìn)入排氣管路，

26、活塞繼續(xù)上行，直到上死點(diǎn)。當(dāng)活塞由上死點(diǎn)向下死點(diǎn)回行時(shí)，排氣閥在彈簧和排氣管中壓力的作用下關(guān)閉，壓縮機(jī)又開(kāi)始下一個(gè)吸氣過(guò)程。如此周而復(fù)始，完成循環(huán)。</p><p>　　1.3活塞壓縮機(jī)的分類(lèi)</p><p>　　往復(fù)壓縮機(jī)分類(lèi)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(dòng)和雙動(dòng)往復(fù)壓縮機(jī)；2、按氣體壓縮次數(shù)可分為單極、雙極和多級(jí)壓縮機(jī)；3、按壓縮機(jī)所產(chǎn)生的最終壓力可分為低壓、中

27、壓和高壓壓縮機(jī)；4、按排氣量可以分為小型、中性和大型壓縮機(jī)；5、按壓縮氣體的種類(lèi)可分為：空氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)、氫壓縮機(jī)等。</p><p>　　1.4壓縮機(jī)的發(fā)展前景</p><p>　　隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，行業(yè)集中度有所提高，供貨進(jìn)一步向大企業(yè)集中，氣體壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)向布局逐步合理的新局面發(fā)展。通過(guò)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性重組的推進(jìn)，不少劣質(zhì)企業(yè)退出，優(yōu)秀企業(yè)已找準(zhǔn)定位，突出主業(yè)，不斷做大做強(qiáng)，達(dá)到

28、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，承擔(dān)起國(guó)家重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。在相關(guān)政策方面，為應(yīng)對(duì)全球性金融危機(jī)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響，早在09年年初，國(guó)家已經(jīng)制定了一系列的刺激經(jīng)濟(jì)方案，重點(diǎn)調(diào)整振興包括石化、冶金等氣體壓縮機(jī)的下游產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的十大產(chǎn)業(yè)。這些措施對(duì)氣體壓縮機(jī)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(jī)行業(yè)經(jīng)濟(jì)逐漸利好的主要原因。在開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)方面，壓縮機(jī)行業(yè)應(yīng)積極而謹(jǐn)慎地探索自己的國(guó)際化道路。目前，壓縮機(jī)行業(yè)國(guó)際化步伐緩慢，尤其是在2009年一整年中，壓

29、縮機(jī)出口形勢(shì)都不容樂(lè)觀，這主要表現(xiàn)在國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平與國(guó)外同類(lèi)企業(yè)存在一定差距，尤其是目前還沒(méi)有形成真正意義上的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型國(guó)際企業(yè)集團(tuán)。未來(lái)三年，我國(guó)石油、化工、冶金、船舶、環(huán)保、清潔能源等行業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展，壓縮機(jī)市場(chǎng)需求前景依然看好。如大推力往復(fù)式壓縮機(jī)、工藝螺桿壓縮機(jī)、大排量無(wú)油壓縮機(jī)、高壓大排量壓縮機(jī)、機(jī)車(chē)配套壓縮機(jī)、低噪聲船用</p><p>　　2010年，是壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的新起點(diǎn)，

30、預(yù)計(jì)行業(yè)未來(lái)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(guò)剩，低水平產(chǎn)能比重過(guò)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，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(wèn)題。第二，行業(yè)內(nèi)要大力推

31、動(dòng)共性技術(shù)研究開(kāi)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(kāi)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。可以有計(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(kāi)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(kāi)發(fā)，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)

32、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)存在一些不利于</p><p>　　與國(guó)外往復(fù)式壓縮機(jī)技術(shù)水平相比，我國(guó)的主要差距為基礎(chǔ)理論研究差，產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)能力低，工藝裝備和實(shí)驗(yàn)手段后，產(chǎn)品技術(shù)起點(diǎn)低，規(guī)格品種、效率、制造質(zhì)量可靠性差。另外，技術(shù)含量高和特殊要求的產(chǎn)品還滿足不了國(guó)內(nèi)需求。</p><p>　　1.5壓縮機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明</p><p&g

33、t;　　本說(shuō)明書(shū)包括活塞式壓縮機(jī)的總體設(shè)計(jì)，熱力、動(dòng)力計(jì)算，主機(jī)和輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，潤(rùn)滑，排氣量調(diào)節(jié)以及安裝調(diào)整等內(nèi)容，還介紹了國(guó)內(nèi)已經(jīng)使用的各種活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。此外，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)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。</p><p>　　由于本人的專業(yè)知識(shí)有限，本設(shè)計(jì)的誤差和缺點(diǎn)在所難免，希望老師批評(píng)指正，以期在以后加以充實(shí)完善。</p><p>&l

34、t;b>　　第二章 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)</p><p>　　公稱容積流量： 0.42m3/min</p><p>　　壓縮介質(zhì)： 空氣</p><p>　　進(jìn)氣壓力： 大氣壓</p>

35、<p>　　公稱排氣壓力： 15MPa(表)</p><p>　　排氣溫度： ＜180℃</p><p><b>　　2.2總體設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　設(shè)計(jì)活塞壓縮機(jī)應(yīng)符合以下基本原則：</p><p>　　a.滿足用戶提出的排氣量、排氣壓

36、力，及有關(guān)使用條件的要求。</p><p>　　b.有足夠長(zhǎng)的使用壽命（應(yīng)理解為壓縮機(jī)需要大修時(shí)間間隔的長(zhǎng)短），足夠高的使用可靠性（應(yīng)理解為壓縮機(jī)被迫停車(chē)的次數(shù)）。</p><p>　　c.有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　d.有良好的動(dòng)力平衡性。</p><p><b>　　e.維護(hù)檢修方便。</b></

37、p><p>　　f.盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料。</p><p>　　g.制造工藝性良好。</p><p>　　h.機(jī)器的尺寸小、重量輕。</p><p>　　2.3結(jié)構(gòu)方案的選擇</p><p>　　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(jí)數(shù)和列數(shù)；3）各級(jí)氣缸在列中的排列和各列曲柄錯(cuò)角的排列，

38、用上述因素組成的圖形，稱為結(jié)構(gòu)方案圖，即習(xí)慣上所說(shuō)的機(jī)器縱，橫剖面圖。</p><p>　　選擇壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，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(dòng)方式及占地面積等條件，從選擇機(jī)器的型式和級(jí)數(shù)入手，制訂出合適的方案。</p><p>　　壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。</p>

39、<p>　　2.3.1氣缸排列型式的選擇</p><p>　　根據(jù)氣缸排列的型式不同，有立式壓縮機(jī)、臥式壓縮機(jī)、對(duì)稱平衡型壓縮、對(duì)置型壓縮機(jī)及角度式壓縮機(jī)。角度式壓縮機(jī)，氣缸中心線具有一定的角度，但不等于零度和180℃。按氣缸中心線的位置不同，又可以分為W型、V型、L型和扇型。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)選擇一種較老的結(jié)構(gòu)：立式壓縮機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)在于：1）活塞工作表面不承受活塞

40、重量，因而氣缸和活塞的磨損比臥式的小且均勻，活塞環(huán)的工作條件有所改善，能延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。2）占地面積比較小。3）因?yàn)檩d荷使機(jī)身主要產(chǎn)生拉伸和壓縮應(yīng)力，所以機(jī)身的形狀簡(jiǎn)單，重量輕。4）往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力垂直作用在基礎(chǔ)上，而基礎(chǔ)抗垂直振動(dòng)的能力較強(qiáng)，所以它的尺寸較小。</p><p>　　2.1圖 三列立式氧氣壓縮機(jī)</p><p>　　2.3.2運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及選擇</p>

41、;<p>　　活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有：無(wú)十字頭和帶十字頭兩種，本設(shè)計(jì)為無(wú)十字頭。選擇無(wú)十字頭的理由是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，機(jī)械高度較低，相應(yīng)的機(jī)械重量較輕，一般不需要專門(mén)的潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)。但是無(wú)十字頭的壓縮機(jī)只能作成單作用的，所以，氣體容積的利用不充分（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(rùn)滑油量也難于控制。</p>&l

42、t;p>　　2.3.3級(jí)數(shù)選擇和各級(jí)壓力比的分配</p><p>　　工業(yè)用的氣體，有時(shí)需求較高的壓力，需采取多級(jí)壓縮。在選擇壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)時(shí)，</p><p>　　2.2圖 級(jí)中最佳壓力比ε0與相對(duì)壓力損失δ的關(guān)系曲線</p><p>　　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(jià)低。要使機(jī)器具有較高的熱效率。

43、則級(jí)數(shù)越多越好（各級(jí)壓縮比越小越好）。然而級(jí)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(jià)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(jí)數(shù)和各級(jí)壓力比。</p><p>　　δ是級(jí)中的相對(duì)壓力損失，一般平均的相對(duì)壓力損失值δ為10~20%，取δ=20%，查圖2得，δ0=2.75。</p><p><b>　　總壓縮比</b>&l

44、t;/p><p>　　∴ Z=ln151/ln2.75=4.95 </p><p>　　選擇壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)，通?？偸菑姆治龉ぷ鳁l件相同或相近的現(xiàn)有機(jī)器入手，來(lái)確定新集線器所需的級(jí)數(shù)。表2-1列出了工業(yè)上在各種操作條件下使用的壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)；應(yīng)該指出，表中所列的級(jí)數(shù)是考慮了各種具體情況而選取的，如排氣壓力為220公斤/厘米2的氦氫氣壓縮機(jī)，由于中間有兩段的壓力為工藝

45、流程所需要，因而取六級(jí)；3米2/分一下的微型空氣壓縮機(jī)，在排氣壓力為7公斤/厘米2時(shí)取一級(jí)，這是由于其工作是間歇的，并考慮到系列化的原因，所以表2-1只供選擇級(jí)數(shù)時(shí)參考。</p><p>　　表2-1 工業(yè)上常用的各種氣體壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)</p><p>　　為了盡量減小機(jī)器的體積和考慮到級(jí)數(shù)過(guò)高對(duì)設(shè)備的要求也大大提高，取Z =3級(jí)</p><p>　　根據(jù)工況的需要，

46、選擇級(jí)數(shù)為三級(jí)，按照等壓力比分配的原則，ε1=ε2=1511/3=5.32,但為使第一級(jí)由較高的容積系數(shù)，第一級(jí)的壓力比取稍低值，各級(jí)名義壓力及壓力比見(jiàn)表1。</p><p>　　表2-2 各級(jí)名義壓力及壓力比</p><p>　　2.3.4轉(zhuǎn)速和行程的確定</p><p>　　轉(zhuǎn)速，行程和活塞平均速度的關(guān)系：</p><p>　　式中 C

47、m——活塞平均速度（米/秒）；</p><p>　　n——壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分）；</p><p>　　S——活塞行程（米）。</p><p>　　表2-3活塞式壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表</p><p>　　小型壓縮機(jī)為使結(jié)構(gòu)緊湊和公司的相關(guān)要求，只能采用較小行程,取s=40mm。</p><p>　　近代壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n通常在

48、以下范圍：</p><p>　　微型和小型： 1000-3000（轉(zhuǎn)/分）</p><p>　　中型： 500-1000（轉(zhuǎn)/分）</p><p>　　大型： 250-500 （轉(zhuǎn)/分) </p><p>　　取壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1500r/min</p><p>　　則，

49、，符合活塞平均速度。</p><p><b>　　熱力計(jì)算</b></p><p>　　壓縮機(jī)的熱力計(jì)算，是根據(jù)氣體的壓力，容積和溫度之間存在一定的關(guān)系，結(jié)合壓縮機(jī)的具體特性和使用要求而進(jìn)行的，其目的是要求得最有利的熱力參數(shù)(各級(jí)的吸排氣溫度，壓力，所耗動(dòng)力）和適宜的主要結(jié)構(gòu)尺寸（活塞行程，氣缸直徑等）。計(jì)算前做以下說(shuō)明：</p><p>　　

50、a. 壓力—在熱力計(jì)算中使用的壓力都是絕對(duì)壓力，為統(tǒng)一起見(jiàn)，本說(shuō)明除特別注明外，壓力均指絕對(duì)壓力。 </p><p>　　b. 溫度—在熱力計(jì)算中所采用的是絕對(duì)溫度，它以K來(lái)表示。</p><p>　　絕對(duì)溫度與攝氏溫度之間具有以下關(guān)系：</p><p>　　c. 比容—單位重量氣體所占容積。</p><p>　　理想氣體在不同溫度和壓力下

51、的重量。按下式計(jì)算：</p><p>　　3.1確定各級(jí)的容積效率</p><p>　　3.1.1確定各級(jí)的容積系數(shù)</p><p><b>　　相對(duì)余隙容積α</b></p><p>　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)，壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積值多在以下范圍內(nèi)：</p><p>　　壓力<20公斤/厘米2； α=

52、0.07~0.12；</p><p>　　壓力>20~321公斤/厘米2； α=0.12~0.16</p><p>　　微型壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積：</p><p>　　排氣量在0.2米3/分以下； α=0.088~0.10</p><p>　　排氣量在0.3米3/分以上； α=0.035~0.05</p><p&g

53、t;　　由于P=15.1MPa，則α=0.12~0.25，排氣量為qV=0.42m3, 則α=0.035~0.05，</p><p>　　所以，各級(jí)相對(duì)余隙容積α1=0.07 α2=0.13 α3=0.14；</p><p><b>　　膨脹指數(shù) m</b></p><p>　　對(duì)于雙原子氣體，從常壓進(jìn)氣的大，中型壓縮機(jī)第一級(jí)氣缸，根據(jù)壓

54、縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)范圍，選取的m值如下：</p><p>　　壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)：n<200(轉(zhuǎn)/分)，m=1.2~1.30</p><p>　　n>200(轉(zhuǎn)/分)，m=1.25~1.35</p><p>　　n >500(轉(zhuǎn)/分)，m=k</p><p>　　表3-1 不同壓力下的m值</p><p>　　本次設(shè)計(jì)

55、中氣體絕熱指數(shù)取k=1.25，根據(jù)吸入壓力值可知各級(jí)的膨脹系數(shù)m值如下：</p><p>　　m 1=1.125 m2=1.187 m3 =1.25；</p><p><b>　　容積系數(shù)：</b></p><p>　　3.1.2選取壓力系數(shù)</p><p>　　當(dāng)常壓吸氣時(shí)，λp=0.95-0.98，在循環(huán)壓

56、縮機(jī)的第一級(jí)和多級(jí)壓縮機(jī)的第二級(jí)，因吸氣壓力較高，即使同樣大小的壓力損失，相對(duì)壓力損失仍很小，這時(shí)λp=0.95-1.0。根據(jù)各級(jí)的吸入壓力選擇壓力系數(shù)如下：</p><p>　　λp1=0.95 λp2=0.98 λp3=1</p><p>　　3.1.3選取溫度系數(shù)</p><p>　　根據(jù)下圖所示關(guān)系選取溫度系數(shù)：</p>

57、<p>　　圖3-1 溫度系數(shù)λt與壓力比ε的關(guān)系</p><p>　　λt1=0.95 λt2=0.96 λt3=0.96 </p><p>　　3.1.4 泄漏系數(shù) </p><p>　　泄漏系數(shù)一般取值在0.90~0.98范圍，則λl1=0.94 λl2=0.95 λl3=0.95</p>

58、<p>　　綜上所述，容積系數(shù)： </p><p><b>　　3.2確定析水系數(shù)</b></p><p>　　第一級(jí)無(wú)水分析出 λ=1.0</p><p><b>　　第二級(jí) </b></p><p>　　干氣系數(shù) φ1=0.8 φ2=1.0

59、 φ3=1.0</p><p>　　取定一級(jí)進(jìn)氣溫度20Co,二級(jí)進(jìn)氣溫度40Co三級(jí)進(jìn)氣溫度30Co。由表2可得，</p><p>　　表3-2 飽和水蒸汽在1~70℃時(shí)的壓力P（kgf/cm2）與重度γ（kgf/m2）</p><p>　　當(dāng)T1=20Co時(shí), Psa1=2383Pa；當(dāng)T2=40Co ,則，Psa2=7520 Pa當(dāng)T3=30Co，則Psa3=

60、4325Pa</p><p>　　進(jìn)氣狀態(tài)下的排氣量 </p><p>　　3.3 各級(jí)行程容積的確定</p><p>　　壓縮機(jī)各級(jí)的氣缸行程容積按下式計(jì)算：</p><p>　　式中 ——壓縮機(jī)的排氣量（米3/分）；</p><p>　　——壓縮機(jī)的排氣系數(shù)，</p><p>　　多級(jí)壓縮

61、機(jī)其余各級(jí)的氣缸行程容積按下式計(jì)算：</p><p>　　式中 ——l級(jí)和i級(jí)的公稱吸氣壓力；</p><p>　　——l級(jí)和i級(jí)的公稱吸氣溫度；</p><p>　　——i級(jí)的排氣系數(shù)。</p><p>　　一級(jí)的形成容積 ： </p><p>　　二級(jí)的形成容積： 三級(jí)的形成容積：</p>&l

62、t;p>　　3.4汽缸直徑的確定</p><p><b>　　對(duì)于單作用氣缸：</b></p><p><b>　　氣缸直徑計(jì)算公式</b></p><p>　　——?dú)飧椎男谐倘莘e（米3/分）；</p><p>　　——活塞行程（米）；</p><p>　　——壓縮機(jī)的

63、轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）；</p><p><b>　　——同級(jí)氣缸數(shù)；</b></p><p>　　——活塞桿直徑（米）。</p><p><b>　　一級(jí)氣缸直徑： </b></p><p><b>　　二級(jí)氣缸直徑： </b></p><p><b&

64、gt;　　三級(jí)氣缸直徑： </b></p><p>　　做成3-1-2式壓縮機(jī)時(shí) 氣缸直徑如下</p><p><b>　　一級(jí)氣缸 </b></p><p>　　二級(jí)氣缸 </p><p><b>　　三級(jí)氣缸 </b></p>&l

65、t;p><b>　　圓整后氣缸直徑如下</b></p><p><b>　　3.5實(shí)際行程容積</b></p><p>　　3.6各級(jí)名義壓力比</p><p><b>　　修正系數(shù) </b></p><p>　　表3-3 各級(jí)公稱壓力比</p><

66、p>　　取進(jìn)氣相對(duì)壓力損失δs1=6.0% ，排氣相對(duì)壓力損失δd1=4.2%；δs2=2.3% δd2=1.4%</p><p><b>　　實(shí)際壓力 一級(jí)： </b></p><p>　　二三級(jí)實(shí)際壓力如下表：</p><p>　　表3-4 各級(jí)進(jìn)氣、排氣壓力與實(shí)際壓力比</p><p><b>

67、　　3.7 排氣溫度</b></p><p>　　Ts1=293.15K Ts2=313.15K Ts3=303.15K </p><p><b>　　一級(jí)排氣溫度 </b></p><p><b>　　二級(jí)排氣溫度 </b></p><p><b>　　三級(jí)排

68、氣溫度 </b></p><p><b>　　3.8活塞力的計(jì)算</b></p><p>　　表3-5 蓋側(cè)與軸側(cè)活塞工作面積及活塞力</p><p>　　表3-6 止點(diǎn)氣體力計(jì)算</p><p><b>　　3.9計(jì)算軸功率</b></p><p>　

69、　同理 N2=2.87KW N3=1.54KW</p><p><b>　　總指示功率</b></p><p>　　傳動(dòng)效率取 ηm=0.7 則軸功率</p><p>　　3.10 驅(qū)動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)包括驅(qū)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)方式和壓縮機(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

70、，在選擇壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)考慮驅(qū)動(dòng)方式的選擇。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)活塞式壓縮機(jī)的卻大多數(shù)是交流電動(dòng)機(jī)，而交流電動(dòng)機(jī)中又以鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)為最多。中、小功率的鼠籠式電動(dòng)機(jī)可按我國(guó)電動(dòng)機(jī)系列（JS、JK、JSQ等）選取。不管是異步電動(dòng)機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，共同的特點(diǎn)是啟動(dòng)電流大而啟動(dòng)力矩小。</p><p>　　,傳動(dòng)效率取 ηm=0.7 則軸功率</p>

71、<p>　　電機(jī)功率余度10%，</p><p>　　則電機(jī)功率取11kw。</p><p>　　所以，電機(jī)型號(hào)選取為1JB12-4。</p><p><b>　　第四章 動(dòng)力計(jì)算</b></p><p>　　4.1壓縮機(jī)中的作用力</p><p>　　圖4-1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)示意圖&l

72、t;/p><p>　　壓縮機(jī)中作用力的分析，是進(jìn)行壓縮機(jī)零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的依據(jù)，也是判斷這些力對(duì)壓縮機(jī)裝置影響的基礎(chǔ)。</p><p>　　壓縮機(jī)中主要的作用力有氣體壓力、曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和摩擦力。</p><p>　　4.1.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和慣性力</p><p>　　活塞的位移、速度和加速度可從曲柄連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系

73、和運(yùn)動(dòng)關(guān)系中確定。圖3表示曲柄連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系。</p><p>　　活塞位移x和曲柄轉(zhuǎn)角：</p><p><b>　　往復(fù)慣性力：</b></p><p>　　圖4-2 往復(fù)慣性力I按曲柄轉(zhuǎn)角α展開(kāi)圖</p><p>　　4.1.2往復(fù)慣性力 往復(fù)摩擦力 旋轉(zhuǎn)摩擦力的計(jì)算</p><p>　

74、　熱力計(jì)算數(shù)據(jù)：一級(jí)活塞直徑D11=130mm ，吸氣壓力ps1=0.094MPa，排氣壓力pd1=0.4265MPa，m=1.125。</p><p>　　二級(jí)活塞直徑D22=110mm，吸氣壓力ps2=0.392MPa，排氣壓力pd2=3.28MPa，m=1.187。</p><p>　　三級(jí)活塞直徑D33=25mm，吸氣壓力ps3=3.125MPa，排氣壓力pd3=15.31MPa，

75、m=1.25。</p><p>　　活塞行程s=40mm，轉(zhuǎn)速n=1500r/min，，過(guò)程指數(shù)n=1.25。</p><p><b>　　角速度：</b></p><p>　　在初步設(shè)計(jì)是估計(jì)最大往復(fù)質(zhì)量活塞的質(zhì)量mp=7kg</p><p>　　活塞位移x和曲柄轉(zhuǎn)角：</p><p><

76、b>　　往復(fù)慣性力：</b></p><p>　　往復(fù)摩擦力（各部分零件間的總摩擦功往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分占60%——70%現(xiàn)取中間值65%）：</p><p>　　旋轉(zhuǎn)摩擦力（一般旋轉(zhuǎn)摩擦力所消耗的功率占總的機(jī)械摩擦功率的30%——40%，現(xiàn)在取35%）：</p><p>　　4.1.3各級(jí)氣體力的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)氣缸

77、的排列方式（3—1—2），可知一三級(jí)是吸氣過(guò)程時(shí) 二級(jí)是壓縮過(guò)程。規(guī)定拉應(yīng)力為正值，壓應(yīng)力為負(fù)值。</p><p>　　一級(jí)氣體力的計(jì)算：余隙容積的行程S0=α1S=2.8mm，活塞面積Fg1=0.01277M2，壓縮機(jī)膨脹過(guò)程的多變指數(shù)，可取m'=1.125，壓縮機(jī)過(guò)程多變指數(shù)m=k=1.2，蓋側(cè)的氣體力為負(fù)值。進(jìn)氣壓力PS'=0.094MPa，排氣壓力Pd’ =0.4265MPa；膨脹過(guò)程；

78、 ；進(jìn)氣過(guò)程P=PS；壓縮過(guò)程 ；排氣過(guò)程P=Pd；蓋側(cè)氣體力Pi=-PFg1。計(jì)算結(jié)果如下表4-1。</p><p>　　二級(jí)氣體力的計(jì)算： 余隙容積的行程S0=α1S=5.2mm，活塞面積Fg1=0.003768M2，壓縮機(jī)膨脹過(guò)程的多變指數(shù)，可取m'=1.187，壓縮機(jī)過(guò)程多變指數(shù)m=k=1.2，蓋側(cè)的氣體力為負(fù)值。進(jìn)氣壓力PS'=0.39

79、2MPa，排氣壓力Pd’ =3.280MPa；膨脹過(guò)程 ；進(jìn)氣過(guò)程P=PS；壓縮過(guò)程 ；排氣過(guò)程P =Pd；蓋側(cè)氣體力Pi=PFg1。計(jì)算結(jié)果如下表4-2。</p><p>　　三級(jí)氣體力的計(jì)算： 余隙容積的行程S0=α1S=2.8mm，活塞面積Fg1=0.01277M2，壓縮機(jī)膨脹過(guò)程的多變指數(shù)，可取m'=1.2，壓縮機(jī)過(guò)程多變指數(shù)m=k=1.2，蓋

80、側(cè)的氣體力為負(fù)值。進(jìn)氣壓力PS'=0.094MPa，排氣壓力Pd’ =0.4265MPa；膨脹過(guò)程； </p><p>　　進(jìn)氣過(guò)程P=PS ；壓縮過(guò)程； ；排氣過(guò)程P=Pd；蓋側(cè)氣體力Pi=-PFg1。計(jì)算結(jié)果如下表4-3。</p><p>　　4.1.4總活塞力及切向力</p><

81、;p>　　總活塞力Pii等于各級(jí)氣體力，往復(fù)摩擦力，旋轉(zhuǎn)摩擦力及往復(fù)慣性力之和。</p><p>　　切向力，結(jié)果如下表4-4。</p><p><b>　　計(jì)算結(jié)果如下表:</b></p><p>　　圖4-3 活塞受力圖</p><p>　　由上圖可以得出活塞受到的最大活塞力F=8.275KN</p>

82、;<p><b>　　4.2飛輪距的確定</b></p><p>　　根據(jù)切向力的與轉(zhuǎn)角α的相對(duì)關(guān)系 畫(huà)出力比例圖?？v坐標(biāo)表示切向力，橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)角α按圓周的周長(zhǎng)展開(kāi)，即πS。圖形長(zhǎng)度選用l=360毫米。</p><p><b>　　長(zhǎng)度比例R:</b></p><p>　　力比例：mt=100公斤/毫米&l

83、t;/p><p>　　由圖5 可求得 Tm=2714.44N</p><p>　　幅度面積F=1917mm2</p><p>　　按下表取不均勻度δ=0.0125</p><p>　　表4-5 各種驅(qū)動(dòng)方式的值</p><p>　　又由n，π可得平均切向力</p><p><b>　　所以

84、</b></p><p><b>　　飛輪距</b></p><p><b>　　氣缸部分的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1氣缸 </b></p><p>　　氣缸是活塞式壓縮機(jī)中的組成壓縮容積的主要部分。根據(jù)壓縮機(jī)所達(dá)到壓力，排氣量，壓縮機(jī)的結(jié)

85、構(gòu)方案，壓縮氣體的種類(lèi)，制造氣缸的材料以及制造廠的習(xí)慣等條件，氣缸的結(jié)構(gòu)可以有各種各樣的形式。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)氣缸的要點(diǎn)是：</b></p><p>　　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。</p><p>　　2>要具有良好的冷卻，在有油潤(rùn)滑的氣缸中，工作表面應(yīng)有良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。</p&g

86、t;<p>　　3>盡可能減少氣缸內(nèi)的余隙容積和氣體阻力。</p><p>　　4>結(jié)合部分的連接和密封要可靠。</p><p>　　5>要有良好的制造工藝性和裝拆方便。</p><p>　　6>氣缸直徑和閥座安裝孔等尺寸應(yīng)符合“三化”要求。</p><p>　　5.1.1結(jié)構(gòu)形式的確定</p>

87、;<p>　　氣缸因工作壓力不同而選用不同強(qiáng)度的材料，這個(gè)設(shè)計(jì)工作壓力150kgf/cm2低于200kgf/cm2，本設(shè)計(jì)采用水冷空氣壓縮機(jī)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(duì)氣缸結(jié)構(gòu)形狀的限制較小，所以鑄鐵氣缸的形式較多。極差式的鑄鐵氣缸，根據(jù)級(jí)在氣缸中的布置方式和氣缸的尺寸，可以制成整體式和分段的。本設(shè)計(jì)的氣缸由一二級(jí)氣缸和三級(jí)氣缸組成。</p><p>　　在水冷氣缸中，應(yīng)

88、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</p><p>　　排氣閥用冷卻水隔開(kāi)，以保證氣缸有較高的吸氣系數(shù)。</p><p>　　5.1.2氣缸主要尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　一二級(jí)氣缸的壁厚</b></p><p>　　氣缸布置在氣缸蓋上，氣缸形狀較簡(jiǎn)單且用高強(qiáng)度鑄鐵，取。&

89、lt;/p><p>　　壁厚的附加項(xiàng)a，其值按0.5~0.8cm選擇，則a=8mm。</p><p>　　∴ ，則</p><p><b>　　三級(jí)氣缸的壁厚</b></p><p>　　氣缸布置在氣缸蓋上，氣缸形狀較簡(jiǎn)單且用高強(qiáng)度鑄鐵，，取。

90、壁厚的附加項(xiàng)a，其值按0.5~0.8cm選擇，則a=8mm。</p><p>　　∴ </p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　5.2活塞</b></p><p>　　活塞可分為筒形和盤(pán)形兩

91、大類(lèi)。我國(guó)系列 壓縮機(jī)的活塞均采用筒形結(jié)構(gòu)，它由頂部 ，環(huán)部和群部三部分組成?；钊敳拷M成封閉氣缸的工作面?；钊h(huán)部的外圓上開(kāi)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)由一定的活動(dòng)余地?；钊共吭跉飧字衅饘?dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。</p><p>　　活塞材料一般為鋁合金或鑄鐵?；诣T鐵活塞過(guò)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，今年來(lái)系列制冷壓縮機(jī)的活塞都采用鋁合金活

92、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。</p><p>　　活塞與氣缸構(gòu)成了壓縮容積?；钊仨氂辛己玫拿芊庑?， 此外還有要求：1，有足夠的強(qiáng)度和剛度；2活塞與活塞銷(xiāo)的連結(jié)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。</p><p><b&g

93、t;　　活塞式壓縮機(jī)中采</b></p><p>　　用的活塞基本結(jié)構(gòu)型式有:筒形、盤(pán)形、級(jí)差式、組合式、柱塞等。本次設(shè)計(jì)采用極差式（3-1-2)。</p><p><b>　　5.2.1活塞環(huán)</b></p><p>　　活塞環(huán)的計(jì)算：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(duì)活塞環(huán)的基本要求是密

94、封可靠和耐磨損。</p><p>　　活塞環(huán)個(gè)數(shù)可按下面經(jīng)驗(yàn)公式估算： </p><p>　　式中 Z-活塞環(huán)個(gè)數(shù)</p><p>　　ΔP-需要密封的壓力差，MPa。</p><p>　　表5-1密封壓力差與活塞環(huán)數(shù)關(guān)系</p><p>　　由可知各級(jí)活塞的活塞環(huán)個(gè)數(shù)</p><p>

95、;<b>　　一級(jí) 取 Z=4</b></p><p><b>　　二級(jí) 取Z=3</b></p><p><b>　　三級(jí) 取Z=8</b></p><p>　　5.2.2 活塞基本尺寸</p><p><b>　　一級(jí)活塞環(huán)部尺寸：</b>&l

96、t;/p><p>　　活活塞直徑：D=130mm</p><p>　　活塞環(huán)的徑向厚度t：</p><p><b>　　∴取t=4mm</b></p><p>　　活塞環(huán)的軸向高度h：</p><p><b>　　，取h=4mm</b></p><p>　

97、　活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離：</p><p><b>　　，取C=8mm</b></p><p><b>　　活塞環(huán)之間的距離：</b></p><p><b>　　，取C1=5mm</b></p><p><b>　　環(huán)部高度為</b></p&

98、gt;<p><b>　　二級(jí)活塞環(huán)部尺寸：</b></p><p>　　活塞活塞直徑：D=110mm</p><p><b>　　環(huán)的徑向厚度t：</b></p><p><b>　　∴取t=4mm</b></p><p>　　活塞環(huán)的軸向高度h：</p&

99、gt;<p><b>　　，取h=4mm</b></p><p><b>　　刮油環(huán)的軸向高度：</b></p><p><b>　　，取h3=6mm</b></p><p>　　活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離：</p><p><b>　　，取C=8mm

100、</b></p><p><b>　　活塞環(huán)之間的距離：</b></p><p><b>　　，取C1=5mm</b></p><p><b>　　活塞環(huán)部高度： </b></p><p><b>　　三級(jí)活塞環(huán)部尺寸：</b></p&g

101、t;<p>　　活塞直徑：D=25mm</p><p>　　活塞環(huán)的徑向厚度t：</p><p><b>　　∴取t=1mm</b></p><p>　　活塞環(huán)的軸向高度h：</p><p><b>　　，取h=1mm</b></p><p>　　活塞頂面至第一

102、道活塞環(huán)的距離：</p><p><b>　　，取C=2mm</b></p><p><b>　　活塞環(huán)之間的距離：</b></p><p><b>　　，取C1=1mm</b></p><p><b>　　活塞環(huán)部高度：</b></p>&

103、lt;p>　　活塞頂部的強(qiáng)度計(jì)算，可將活塞頂部作為圓周固定的圓板來(lái)計(jì)算：對(duì)于無(wú)加強(qiáng)筋的鑄鐵活塞[σB]≤300~350Kg/cm2，取[σB]=300 Kg/cm2</p><p><b>　　，取t=8mm</b></p><p>　　極差式活塞除環(huán)部外的尺寸取行程S，為了確保壓縮機(jī)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求 ， 取L1=L2=42mm.</p><p

104、>　　綜合一二三級(jí)活塞尺寸，極差式活塞總尺寸</p><p><b>　　基本部件的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　6.1曲軸</b></p><p>　　6.1.1 曲軸結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　壓縮機(jī)曲軸有兩種基本型式，即曲柄軸和曲拐軸。曲柄軸結(jié)構(gòu)，連同電機(jī)軸一起，一般只有

105、兩個(gè)主軸承。曲拐軸在制造安裝方面，雖較曲柄軸為差，但是采用曲拐軸的壓縮機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。此外，采用曲拐軸的壓縮機(jī)，在氣缸列數(shù)設(shè)置方面幾乎不受限制，便于滿足流程要求。本設(shè)計(jì)采用曲拐軸。</p><p>　　6.1.2曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　曲軸設(shè)計(jì)基本原則：</b></p><p>　　曲軸的軸頸要有適當(dāng)?shù)某叽?，使?/p>

106、用的軸承能有勝任的負(fù)荷能力</p><p>　　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2處，要進(jìn)行強(qiáng)度校核</p><p>　　曲軸要有足夠的剛度。軸頸偏轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)許用值，以保證軸承可靠的工作。在采用懸掛電機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的繞度應(yīng)不超過(guò)許用值，以保證電機(jī)正常工作。</p><p>　　6.1.3曲軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p>

107、<p>　　基于以上幾項(xiàng)要求，對(duì)于曲拐軸主要尺寸初步確定如下：</p><p>　　圖6-1曲柄的主要尺寸</p><p><b>　　1 曲柄銷(xiāo)直徑D</b></p><p>　　P為壓縮時(shí)的最大活塞力，P=11.483KN</p><p>　　，為保證安全 取D=55mm</p><p

108、><b>　　2 主軸頸直徑D1</b></p><p><b>　　，取D1=60mm</b></p><p>　　3 軸頸長(zhǎng)度：根據(jù)選取軸承寬度略大些 軸承： 根據(jù)主軸頸直徑 取 d=55mm</p><p><b>　　4 曲柄厚度t：</b></p><p>

109、;<b>　　，取t=35mm</b></p><p><b>　　5 曲柄寬度h</b></p><p><b>　　，取h=70mm</b></p><p>　　曲柄銷(xiāo)距主軸頸中心線的距離 S'=50mm</p><p><b>　　因此符合標(biāo)準(zhǔn)</

110、b></p><p><b>　　6 過(guò)渡圓半徑</b></p><p><b>　　取r=5mm</b></p><p><b>　　6.1.4曲軸材料</b></p><p>　　壓縮機(jī)上用的較多，制造經(jīng)驗(yàn)較成熟的，是中碳鋼鍛造曲軸，近年來(lái)由于鑄造技術(shù)的發(fā)展，采用稀土

111、鎂球墨鑄鐵鑄造曲軸的越來(lái)越多。制造曲軸可以節(jié)省原材料和大量減少加工工時(shí)，并且有條件把曲軸的形狀設(shè)計(jì)地更合理。本次設(shè)計(jì)中曲軸材料選用球墨鑄鐵。</p><p>　　6.1.5曲軸強(qiáng)度校核</p><p>　　為使計(jì)算簡(jiǎn)單，對(duì)曲軸的受力情況先作如下簡(jiǎn)化假定：1）對(duì)于多支承曲軸，作為在主軸承中點(diǎn)處被切開(kāi)的分段筒支梁考慮；2）連桿力集中作用在曲柄銷(xiāo)中</p><p>　　點(diǎn)

112、處；3）略去回轉(zhuǎn)慣性力；4）略去曲軸自重。</p><p>　　本次壓縮機(jī)設(shè)計(jì)軸承不容易斷裂，只進(jìn)行剛度校核。</p><p><b>　　6.2連桿 </b></p><p>　　6.2.1連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　連桿是將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸，又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件。<

113、/p><p>　　連桿包括桿體、大頭、小頭三部分。桿體的截面有圓形、環(huán)形、矩形、工字形等。工字形截面的桿體在同樣強(qiáng)度時(shí)，具有最小的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，但其毛坯必須用模鍛或鑄造，適用于高速及大批量生產(chǎn)的壓縮機(jī)。圓形截面的桿體，機(jī)械加工最方便，但在同樣強(qiáng)度時(shí)，具有最大的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，適用于低速、大型以及小批生產(chǎn)的壓縮機(jī)。本次設(shè)計(jì)最大活塞力P=1.14噸，所以采用圓形截面的桿體。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用

114、大頭組合式連桿，大頭和連桿分別制造，最后用螺栓緊固到一起。小頭部分：活塞與連桿采用球頭連桿的連接方式，舍去傳統(tǒng)的活塞銷(xiāo)連接方式，從而有效的降低機(jī)器外形尺寸。</p><p>　　6.2.2 連桿尺寸計(jì)算</p><p><b>　　連桿長(zhǎng)度L的確定</b></p><p>　　連桿長(zhǎng)度L，由曲柄半徑R與連桿長(zhǎng)度L的比值決定。λ愈大，壓縮機(jī)的外形

115、愈小，愈容易使連桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)與滑道壁相碰；λ值小了的話，就會(huì)使壓縮機(jī)的外形愈大；所以選取要適當(dāng)。</p><p>　　因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)緊湊的臥式壓縮機(jī)，所以，選取</p><p>　　行程s=40 mm ，曲柄半徑</p><p><b>　　∴ 連桿長(zhǎng)度L： </b></p><p>　　連桿桿體的主要尺寸確定<

116、;/p><p>　　連桿厚度B=25mm</p><p>　　桿體中間截面的尺寸：</p><p>　　當(dāng)量直徑 ，對(duì)于活塞力p>2噸的高速，桿體為工字形截面，系數(shù)選取2.14~2.20；桿體為圓形截面，系數(shù)選取為2.30~2.45。</p><p><b>　　所以選擇 </b></p><p&g

117、t;<b>　　∴ 取 面積</b></p><p>　　小頭部分假設(shè)還是選擇活塞銷(xiāo)，，F(xiàn)max為最大活塞；[k]為活塞銷(xiāo)的許用壓比。當(dāng)活塞力始終作用于一個(gè)方向時(shí)，[k]<12-15MPa；當(dāng)活塞力由變化時(shí)[k]<15-25MPa；當(dāng)活塞銷(xiāo)固定在連桿上時(shí)[k]<36-45MPa；</p><p>　　活塞銷(xiāo)許用壓比[k]<12-15MPa

118、；最大活塞力Fmax=11.484KN；</p><p>　　取d=45mm 本設(shè)計(jì)小頭部分不做成活塞銷(xiāo)的形式，而采用球頭連接，球頭外徑d=45mm。其他的計(jì)算還是按活塞銷(xiāo)來(lái)計(jì)算。</p><p><b>　　活塞銷(xiāo)孔 取mm</b></p><p>　　桿體截面為圓形截面：</p><p><b>　　在處，

119、；</b></p><p><b>　　在處，； </b></p><p>　　連桿大頭蓋的尺寸確定</p><p>　　因?yàn)槭菆A形的截面，所以系數(shù)取最小值或中間值，這里取最小值 </p><p><b>　　∴ ， </b></p><p>　　

120、A-A截面的厚度： </p><p>　　B-B截面的厚度： </p><p>　　連桿小頭的截面：其中D-D 與C-C截面一樣</p><p>　　當(dāng)活塞力P<2噸時(shí)，因活塞銷(xiāo)比壓要求，尺寸可稍大些，</p><p><b>　　∴</b></p><p><b>　

121、　螺栓在大頭體內(nèi)長(zhǎng)度</b></p><p><b>　　圖7 大頭螺栓結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p>　　連桿螺栓要求強(qiáng)度高,塑性好的材料，螺母的材料可以與其不同。</

122、p><p>　　表12 常用連桿螺栓及螺母的材料</p><p><b>　　連桿螺栓的直徑： </b></p><p>　　取 選擇螺栓為M12×1.5</p><p>　　連桿螺栓長(zhǎng)度的確定：螺栓總長(zhǎng)度（不包括螺栓頭）：</p><p><b>　　，取</b>&

123、lt;/p><p>　　連桿螺栓的個(gè)數(shù)Z=2連桿的材料選取45鍛鋼，連桿螺栓的材料選用40Cr鋼。</p><p>　　6.2.3連桿的校核</p><p><b>　　連桿的慣性半徑i：</b></p><p><b>　　柔度：</b></p><p><b>　　

124、桿體拉應(yīng)力：</b></p><p>　　系數(shù)C：根據(jù)下表，選擇40Cr，</p><p>　　表 常用連桿材料的C值</p><p><b>　　慣性矩：</b></p><p>　　連桿擺動(dòng)平面縱彎應(yīng)力：</p><p><b>　　桿體的長(zhǎng)度L1：</b>

125、</p><p><b>　　慣性矩：</b></p><p>　　垂直于連桿擺動(dòng)平面縱彎應(yīng)力：</p><p>　　在連桿擺動(dòng)平面總應(yīng)力：</p><p>　　垂直于連桿擺動(dòng)平面總應(yīng)力：</p><p>　　大頭蓋截面A-A的抗彎截面模數(shù)：</p><p>　　截面A-A

126、彎曲應(yīng)力：</p><p>　　大頭蓋截面B-B的抗彎截面模數(shù)：</p><p>　　截面B-B重心到連桿螺栓軸線距離：</p><p>　　截面B-B與連桿螺栓軸線的夾角：</p><p>　　截面B-B彎曲應(yīng)力：</p><p>　　截面B-B拉壓應(yīng)力：</p><p><b>