天然氣壓縮機(jī)畢業(yè)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　天然氣壓縮機(jī)畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　NATURAL GAS COMRRESSOR GRADUATION</p><p><b>　　DESIGN </b></p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 &

2、lt;/p><p>　　專業(yè)班級： 過控09—2 </p><p>　　學(xué)生姓名： ---- </p><p>　　指導(dǎo)教師： ------副教授 </p><p>　　2013年 6月 1 日</p><p>　　天然氣壓縮機(jī)畢業(yè)設(shè)計</p><p>&

3、lt;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)的一種，屬于容積式壓縮機(jī)，其是利用活塞在氣缸中的運(yùn)動對氣體進(jìn)行擠壓使氣體壓力提高。熱力計算、動力計算是壓縮機(jī)設(shè)計計算中基本又是最重要的一項(xiàng)工作，根據(jù)任務(wù)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(jī)的相關(guān)參數(shù)如級數(shù)、列數(shù)、氣缸尺寸、軸功率等以及經(jīng)過動力計算得到活塞式

4、壓縮機(jī)的受力情況。活塞式壓縮機(jī)熱力計算、動力計算的結(jié)果將為基礎(chǔ)設(shè)計及整體設(shè)計提供原始數(shù)據(jù)，其計算結(jié)果的精確程度體現(xiàn)了壓縮機(jī)的設(shè)計水平。</p><p>　　關(guān)鍵詞：活塞式壓縮機(jī)， 熱力計算，動力計算，整體設(shè)計</p><p>　　NATURAL GAS COMRRESSOR GRADUATION DESIGN </p><p><b>　　ABSTRACT

5、</b></p><p>　　Reciprocating compressor is a common type machine, used in the industry . Vertical compressors is a kind of reciprocating compressor, belong to the compressor , utilize the pistons in the

6、 cylinder moving to squeeze on the gas ,squeezed the gas pressure.Thermal calculation and dynamical computation is basic of compressor design’calculation, is also an important woke, according to medium, displacement, pre

7、ssure of task-book, by calculating getting related parameters of compressors, such as levels,</p><p>　　KEYWARDS：piston compressor，thermal calculation，dynamical computation，the overall design</p><p

8、><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 引言6</b></p><p>　　1.1壓縮機(jī)設(shè)計的意義6</p><p>　　1.2活塞壓縮機(jī)的工作原理6</p><p>　　1.3活塞壓縮機(jī)的分

9、類7</p><p>　　1.4壓縮機(jī)的發(fā)展前景8</p><p>　　1.5壓縮機(jī)設(shè)計說明9</p><p>　　第二章 總體設(shè)計9</p><p>　　2.1設(shè)計依據(jù)及參數(shù)9</p><p>　　2.2總體設(shè)計原則9</p><p>　　2.3結(jié)構(gòu)方案的選擇10</p&g

10、t;<p>　　2.3.1壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇10</p><p>　　2.3.2運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及選擇11</p><p>　　2.3.3級數(shù)選擇和各級壓力比的分配11</p><p>　　2.3.4轉(zhuǎn)速和行程的確定12</p><p>　　第三章 熱力計算13</p><p>　　3.1確定各

11、級的容積效率14</p><p>　　3.1.1確定各級的容積系數(shù)14</p><p>　　3.1.2選取壓力系數(shù)14</p><p>　　3.1.3選取溫度系數(shù)14</p><p>　　3.1.4 泄漏系數(shù)15</p><p>　　3.1.5確定容積效率15</p><p>　　3

12、.2確定析水系數(shù)15</p><p>　　3.3 確定各級行程容積15</p><p>　　3.4汽缸直徑的確定16</p><p>　　3.5實(shí)際行程容積16</p><p>　　3.6新的的容積系數(shù)及新的相對余隙16</p><p>　　3.8確定排氣溫度18</p><p>　

13、　3.9計算軸功率并選配電機(jī)18</p><p>　　第四章 動力計算19</p><p>　　4.1壓縮機(jī)中的作用力19</p><p>　　4.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動關(guān)系和慣性力19</p><p>　　4.3往復(fù)慣性力 往復(fù)摩擦力 旋轉(zhuǎn)摩擦力的計算20</p><p>　　第五章 汽缸部分的設(shè)計21&l

14、t;/p><p><b>　　5.1氣缸21</b></p><p>　　5.1.1結(jié)構(gòu)形式的確定21</p><p>　　5.1.2氣缸主要尺寸的計算21</p><p>　　5.1.3氣缸材料22</p><p><b>　　5.2氣閥22</b></p>

15、;<p>　　5.2.1氣閥的基本要求22</p><p>　　5.2.2閥設(shè)計的主要技術(shù)要求23</p><p>　　5.2.3閥的分類23</p><p>　　5.2.4閥設(shè)計的主要技術(shù)要求23</p><p><b>　　5.3活塞24</b></p><p>　　5

16、.3.1活塞的基本結(jié)構(gòu)型式24</p><p><b>　　5.4活塞環(huán)25</b></p><p>　　5.5活塞基本尺寸25</p><p>　　第六章 基本部件的設(shè)計26</p><p><b>　　6.1曲軸26</b></p><p>　　6.1.1 曲軸

17、結(jié)構(gòu)的選擇26</p><p>　　6.1.2曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計26</p><p>　　6.1.3曲軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定27</p><p>　　6.1.4曲軸材料28</p><p>　　6.1.5曲軸強(qiáng)度校核28</p><p><b>　　6.2連桿29</b></p>&

18、lt;p>　　6.2.1連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計29</p><p>　　6.2.2連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則29</p><p>　　6.2.3連桿尺寸計算30</p><p><b>　　第七章 軸承31</b></p><p>　　7.1 滾動軸承及其結(jié)構(gòu)確定31</p><p>　　第八章

19、聯(lián)軸器32</p><p><b>　　第九章 填料33</b></p><p>　　9.1 填料的基本要求33</p><p>　　9.2 填料的結(jié)構(gòu)33</p><p>　　9.3 材料選擇33</p><p>　　第十章 潤滑系統(tǒng)34</p><p>　　

20、第十一章 冷卻系統(tǒng)34</p><p>　　11.1 冷卻方式34</p><p>　　11.2冷卻系統(tǒng)35</p><p>　　11.3冷卻設(shè)備35</p><p><b>　　結(jié)語37</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

21、<p>　　壓縮機(jī)是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械，屬于將原動機(jī)的動力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的工作機(jī)。它的種類多、用途廣，有“通用機(jī)械”之稱。</p><p>　　1.1壓縮機(jī)設(shè)計的意義</p><p>　　在石化領(lǐng)域，往復(fù)式壓縮機(jī)主要是向大容量、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(yùn)行的新型氣閥，提高氣閥壽命；在產(chǎn)品設(shè)計上，應(yīng)用熱力學(xué)、動力學(xué)理論，

22、通過綜合模擬預(yù)測壓縮機(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，采用計算機(jī)自動控制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行和聯(lián)機(jī)運(yùn)行；在動力領(lǐng)域，活塞式壓縮機(jī)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，螺桿和渦旋壓縮機(jī)開始占有一定的市場；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)，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，但市場份額正逐漸減小。本設(shè)計主要針對于船舶，機(jī)械，冶金，石油化工，特別是國防等

23、領(lǐng)域需求體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，小排量，高壓力的壓縮機(jī)。</p><p>　　1.2活塞壓縮機(jī)的工作原理</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)的工作原理見下圖1。在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動的活塞向右移動時，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力，吸氣閥開啟，外界氣體吸入缸內(nèi)，這個過程稱為壓縮過程。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出氣管道內(nèi)壓力后，排氣閥打開。壓縮氣體送至輸氣管內(nèi)，這個過程稱為排氣過程?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動是由電動機(jī)帶動

24、的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為滑動——活塞的往復(fù)運(yùn)動。 </p><p>　　這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過程結(jié)束時總有剩余容積存在。在下一次吸氣時，剩余容積內(nèi)的壓縮空氣會膨脹，從而減少了吸人的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。且由于剩余容積的存在，當(dāng)壓縮比增大時，溫度急劇升高。故當(dāng)輸出壓力較高時，應(yīng)采取分級壓縮。分級壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。 </p>

25、<p>　　圖 1 活塞式壓縮機(jī)工作原理圖 1 —排氣閥 2 —?dú)飧?3 —活塞 4 —活塞桿 5 —滑塊 6 —連桿 7 —曲柄 8 —吸氣閥9 —閥門彈簧 　　</p><p>　　具體訴述如下：當(dāng)曲軸被電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)時，通過連桿使活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)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(shè)有氣閥彈簧。汽缸內(nèi)的活塞由左向右移動時，缸內(nèi)容積增大，壓力下降，于是

26、吸氣管中壓力為的氣體便頂開吸入閥進(jìn)入缸內(nèi)，直到行程的下死點(diǎn)為止，這樣便完成了一個吸入過程。當(dāng)活塞從下死點(diǎn)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(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P時，氣體便頂開排氣閥進(jìn)入排氣管路，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，排氣閥在彈簧和排氣管中壓力的作用下關(guān)閉，壓縮機(jī)又開始下一個吸氣過程。如此周而復(fù)始，完成循環(huán)。&

27、lt;/p><p>　　1.3活塞壓縮機(jī)的分類</p><p>　　往復(fù)壓縮機(jī)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(fù)壓縮機(jī)；2、按氣體壓縮次數(shù)可分為單極、雙極和多級壓縮機(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、按壓縮氣體的種類可分為：空氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)、氫壓縮機(jī)等。</p>&l

28、t;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)到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，承擔(dān)起國家重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。在相關(guān)政策方面，為應(yīng)對全球性金融危機(jī)對我國經(jīng)濟(jì)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(jì)方案，重點(diǎn)調(diào)

29、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。在開拓國際市場方面，壓縮機(jī)行業(yè)應(yīng)積極而謹(jǐn)慎地探索自己的國際化道路。目前，壓縮機(jī)行業(yè)國際化步伐緩慢，尤其是在2009年一整年中，壓縮機(jī)出口形勢都不容樂觀，這主要表現(xiàn)在國內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平與國外同類企業(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)

30、集團(tuán)。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(jìn)一步發(fā)展，壓縮機(jī)市場需求前景依然看好。如大推力往復(fù)式壓縮機(jī)、工藝螺桿壓縮機(jī)、大排量無油壓縮機(jī)、高壓大排量壓縮機(jī)、機(jī)車配套壓縮機(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)，預(yù)計行業(yè)未來呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢。首先是結(jié)構(gòu)調(diào)整將有重大突破。當(dāng)前我國壓縮機(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)

31、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，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

32、重點(diǎn)培育自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)裝備研發(fā)力量。可以有計劃、有步驟地加強(qiáng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家工程技術(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)，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>　　與國外往復(fù)式壓縮機(jī)技術(shù)

33、水平相比，我國的主要差距為基礎(chǔ)理論研究差，產(chǎn)品技術(shù)開發(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)品還滿足不了國內(nèi)需求。</p><p>　　1.5壓縮機(jī)設(shè)計說明</p><p>　　本說明書包括活塞式壓縮機(jī)的總體設(shè)計，熱力、動力計算，壓縮機(jī)的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算，及潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)以及部件校核等內(nèi)容，還介紹了國內(nèi)已經(jīng)使用的

34、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。</p><p>　　由于本人的專業(yè)知識有限，本設(shè)計的誤差和缺點(diǎn)在所難免，希望老師批評指正，以期在以后加以充實(shí)完善。</p><p><b>　　第二章 總體設(shè)計</b></p><p>　　2.1設(shè)計依據(jù)及參數(shù)</p>&l

35、t;p>　　壓縮氣體：天然氣（主要成分甲烷）</p><p>　　容積流量：2m³/min</p><p>　　進(jìn)氣壓力：0.4MPa</p><p><b>　　排氣壓力：1MPa</b></p><p><b>　　吸氣溫度：25℃</b></p><p>

36、;<b>　　排氣溫度：≤60℃</b></p><p><b>　　冷卻方式：風(fēng)冷</b></p><p><b>　　2.2總體設(shè)計原則</b></p><p>　　設(shè)計活塞壓縮機(jī)應(yīng)符合以下基本原則：</p><p>　　a.滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力，及有關(guān)使用條件的

37、要求。</p><p>　　b.有足夠長的使用壽命（應(yīng)理解為壓縮機(jī)需要大修時間間隔的長短），足夠 </p><p>　　高的使用可靠性（應(yīng)理解為壓縮機(jī)被迫停車的次數(shù)）。</p><p>　　c.有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　d.有良好的動力平衡性。</p><p><b&

38、gt;　　e.維護(hù)檢修方便。</b></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>　　壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案選擇是指根據(jù)容積流量，吸排氣壓力，壓縮介質(zhì)

39、，具體使用條件等要求選定壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，冷卻方式，作用方式﹙單作用、雙作用、或級差式﹚，有無十字頭，級數(shù)，列數(shù)，級在列中曲柄錯角，汽缸中心線夾角，驅(qū)動機(jī)類型及傳動方式等。</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）級數(shù)和列數(shù)；3）各級氣缸在列中的排列和各列曲柄錯角的排列，用上述因素組成的圖形，稱為結(jié)構(gòu)方案圖，即習(xí)慣上所說的機(jī)器縱，橫剖面圖。</p><p&

40、gt;　　選擇壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案時，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。</p><p>　　2.3.1壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　根據(jù)氣缸中心線與地平面的相對位置不同，可分為立式壓縮機(jī)、臥式壓縮機(jī)、對動式壓縮機(jī)、對置式壓縮機(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

41、度，但不等于零度和180℃。按氣缸中心線的位置不同，角度式又可以分為L型、V型、W型、扇型和星型。</p><p>　　為了獲得較好的動力平衡性能，可選擇立式壓縮機(jī)，而且采用單作用汽缸。汽缸基本形式可分為:（1）單作用汽缸（2）雙作用汽缸（級差式汽缸﹚。另外，壓縮機(jī)采用風(fēng)冷方式。</p><p>　　選擇立式壓縮機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于：①活塞工作表面不承受活塞重量，因而氣缸和活塞的磨損比臥式的小且

42、均勻，活塞環(huán)的工作條件有所改善，能延長機(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)身的形狀簡單，重量輕。缺點(diǎn)是：①大型時高度大，需設(shè)置操作平臺，操作不方便；②管道布置困難；多級時級間設(shè)備占地面積大。所以，立式壓縮機(jī)現(xiàn)僅用于中、小型及微型，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)——活塞無需支承而僅需導(dǎo)向；此外，級數(shù)以少為宜，以避免管道布置的麻煩。</p>

43、<p>　　2.3.2運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及選擇</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)有：無十字頭和帶十字頭兩種，本設(shè)計為有十字頭。</p><p>　　原因：無十字頭壓縮機(jī)多用于小功率場合，尤其是要求輕便的移動式。經(jīng)后面設(shè)計知，本設(shè)計壓縮機(jī)功率大于1.1kW，不屬于小功率范疇。而壓縮機(jī)的功率主要是由電機(jī)提供的。同時國內(nèi)通常按功率大小將電機(jī)分為大型電機(jī)、中小型電機(jī)、小功率電機(jī)等

44、三大類。對于小功率電機(jī)的界定：依據(jù)“GB2900.27-1995電工名詞述語小功率電動機(jī)”標(biāo)準(zhǔn)定義，小功率電機(jī)是指折算到1500r/min時，最大連續(xù)定額不超過1.1kW的電動機(jī)，即1.1kW及以下電機(jī)統(tǒng)稱為“小功率電機(jī)”，它包含了人們通常所說的“分馬力電機(jī)”和“微電機(jī)”。由于它與人民生活休戚相關(guān)，已被列入國家強(qiáng)制性認(rèn)證目錄。小功率電機(jī)種類繁多，大致可分為三相異步電動機(jī)、三相電泵、洗衣機(jī)用電動機(jī)、空調(diào)器風(fēng)扇用電動機(jī)等27類。 無十

45、字頭與有十字頭的特點(diǎn)：無字頭壓縮機(jī)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但只能是單作用或級差式，與相同排量的有十字頭雙作用壓縮機(jī)相比，汽缸直徑大且靠活塞環(huán)密封氣體，因而泄露周長及泄露量大。無十字頭壓縮機(jī)的筒形活塞承受側(cè)向力，故活塞與汽缸間的摩擦和磨損較大，機(jī)械效率也較低。除非機(jī)身傳動部分也不采用油潤滑，否則十字頭壓縮機(jī)不能實(shí)現(xiàn)氣體的無油壓縮。</p><p>　　2.3.3級數(shù)選擇和各級壓力比的分配</p><

46、p>　　（1）對于大中型壓縮機(jī)在選擇級數(shù)時：</p><p>　?、購氖」Γ@得高效率觀念出發(fā)，初步確定所需級數(shù)和最佳壓縮比（按壓縮比確定級數(shù)可達(dá)較高效率），然后根據(jù)需要的總壓力比求得壓縮機(jī)級數(shù)。</p><p>　　式中： —總的壓縮比</p><p><b>　　—最佳壓力比</b></p><p>　　按上式

47、計算的值圓整后就是所求的級數(shù)。</p><p>　　其中多級壓縮最佳壓比分配是在中間冷卻效果，完善及不考慮中冷時存在的壓力損失條件下,按壓縮機(jī)理論耗功為最小來確定的。結(jié)論是各級壓比分配相等時為最佳。但實(shí)際中冷情況并非如此。</p><p>　　②在選擇壓縮機(jī)的級數(shù)時，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)器具有較高的效率。同時

48、級數(shù)越多越好（各級壓縮比越小越好），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。同時實(shí)際上確定級數(shù)時往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，目前常見級數(shù)的分級范圍見下表。</p><p><b>　　表2分級范圍</b></p><p>　?。?）壓力比的分配：</p>

49、<p>　　確定級數(shù)后，各級壓力比的分配仍以省功為主。按等壓力比的規(guī)律，求得各級壓力比：</p><p>　　上式是以壓縮機(jī)回冷完善，絕熱壓縮，忽略余隙容積的影響（或認(rèn)為各級余隙容積相等）為假設(shè)前提下，對于實(shí)際氣體進(jìn)行壓縮比分配時必須考慮壓縮因子的影響。特別是在大型壓縮機(jī)中，為了充分利用一級汽缸容積系數(shù)和限制末級溫度，需對各級壓力比進(jìn)行必要的分配調(diào)整。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗(yàn)得知：</p>&

50、lt;p>　　∴對于本次壓縮機(jī)設(shè)計：根據(jù)上表，及總壓力比知，壓縮機(jī)的級數(shù)取一級比較合適。</p><p>　　2.3.4轉(zhuǎn)速和行程的確定</p><p>　　表1活塞式壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表</p><p>　　轉(zhuǎn)速，行程和活塞平均速度的關(guān)系：</p><p>　　式中 ——活塞平均速度（米/秒）；</p><p>

51、;　　——壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分）；</p><p>　　——活塞行程（米）。</p><p>　　中小型壓縮機(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=100mm。</p><p>　　近代壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n通常在以下范圍：</p><p>　　微型和小型： 1000-3000（轉(zhuǎn)/分）</p><p>　　

52、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=1000r/min，則：</p><p>　　查上表知，其符合活塞平均速度。</p><p><b>　　第三章熱力計算</b></p>

53、<p>　　壓縮機(jī)的熱力計算，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)(各級的吸排氣溫度，壓力，所耗動力）和適宜的主要結(jié)構(gòu)尺寸（活塞行程，氣缸直徑等）。計算前做以下說明：</p><p>　　a. 壓力—在熱力計算中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。 </p><p

54、>　　b. 溫度—在熱力計算中所采用的是絕對溫度，它以K來表示。</p><p>　　絕對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的重量。按下式計算：</p><p>　　3.1確定各級的容積效率</p><p>　　

55、3.1.1確定各級的容積系數(shù)</p><p>　　根據(jù)統(tǒng)計，壓縮機(jī)的相對余隙容積α值多在以下范圍內(nèi)：</p><p>　　壓力<2 MPa；α=0.07~0.12；</p><p>　　壓力>2～32.1MPa；α=0.12~0.16；</p><p>　　由于排氣壓力P=1MPa，則α=0.07～0.12，所以，取相對余隙容積α

56、=0.1 </p><p>　　表 2按等熵指數(shù)確定膨脹指數(shù)</p><p>　　本次設(shè)計中氣體絕熱指數(shù)取k=1.25，根據(jù)吸入壓力值可知各級的膨脹系數(shù)m值如下：</p><p>　　膨脹指數(shù)：m =1+0.62(k-1)=1.155 </p><p><b>　　∴ 容積系數(shù)：</b></p>&l

57、t;p>　　3.1.2選取壓力系數(shù)</p><p>　　設(shè)計計算中，壓力系數(shù)一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。</p><p>　　∴ 根據(jù)吸入壓力選擇壓力系數(shù)如下：λp=0.96 </p><p>　　3.1.3選取溫度系數(shù)</p><p>　　根據(jù)下圖3所示關(guān)系選取溫度系數(shù)：</p><p><b>

58、　　圖3 </b></p><p>　　∴ λt=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=0.95 </p><p>　　3.1.5確定容積效率</p><p>　　綜上所述，容積效率：

59、 </p><p><b>　　3.2確定析水系數(shù)</b></p><p>　　無水分析出，=1.0</p><p>　　3.3 確定各級行程容積</p><p>　　壓縮機(jī)各級的氣缸行程容積按下式計算：</p><p>　　式中 ——壓縮機(jī)的排氣量（米3/分）；</p>&

60、lt;p><b>　　——壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　行程容積 ： </b></p><p>　　3.4汽缸直徑的確定</p><p><b>　　氣缸直徑計算公式：</b></p><p>　　——?dú)飧椎男谐倘莘e（m3）；</p>&

61、lt;p>　　——活塞行程（mm）；</p><p><b>　　——活塞桿直徑；</b></p><p>　　取活塞桿直徑d=30mm </p><p><b>　　氣缸直徑：</b></p><p>　　∴ 根據(jù)汽缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整后氣缸直徑如下:D=140mm 。</p>

62、<p>　　活塞有效面積為: </p><p><b>　　3.5實(shí)際行程容積</b></p><p>　　3.6新的的容積系數(shù)及新的相對余隙</p><p>　　考慮到圓整值與計算值之間有差值，這里采用維持壓力比不變，調(diào)整相對余隙容積的方法，利用下式計算容積系數(shù) :</p><p>　　為上面已計算的

63、值0.026</p><p><b>　　∴新的容積系數(shù)為:</b></p><p><b>　　新的相對余隙:</b></p><p>　　3.7計算活塞力 </p><p>　　①計算實(shí)際吸排氣壓力 </p><p>　　各級進(jìn)排氣相對壓力損失取值，各級進(jìn)、

64、排氣壓力和實(shí)際壓力見下表。</p><p>　　表3 各級進(jìn)氣、排氣壓力與實(shí)際壓力比</p><p>　　②活塞力的計算 </p><p>　　首先計算蓋測和軸側(cè)活塞工作面積，見下表4；</p><p>　　表4蓋測和軸側(cè)活塞工作面積</p><p>　　止點(diǎn)氣體力計算見下表5。</p><p

65、><b>　　表5止點(diǎn)氣體力計算</b></p><p><b>　　3.8確定排氣溫度</b></p><p>　　因?yàn)榕艢鈮毫Σ惶?，所以天然氣可以看做理想氣體，由于采用風(fēng)冷的方式，近似的認(rèn)為壓縮指數(shù)為：</p><p><b>　　取 ， </b></p><p&g

66、t;　　∴ 排氣溫度： </p><p>　　3.9計算軸功率并選配電機(jī)</p><p><b>　　各級指示功率為：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　∴ 總的指示功率</b></p><p>　　

67、取機(jī)械效率 =0.94 則軸功率</p><p>　　取電機(jī)功率余度10％，則電動機(jī)功率取17KW。</p><p><b>　　第四章 動力計算</b></p><p>　　4.1壓縮機(jī)中的作用力</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)度和剛度計算的依據(jù)，也是判斷這些力對壓縮機(jī)裝置影響的基礎(chǔ)。

68、</p><p>　　壓縮機(jī)中主要的作用力有氣體力、曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動時產(chǎn)生的慣性力和摩擦力。</p><p>　　4.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動關(guān)系</p><p>　　圖4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)中活塞、連桿以及曲柄的運(yùn)動關(guān)系可以根據(jù)下圖4求得。圖中</p><p>　　曲柄旋轉(zhuǎn)通過連桿帶動活

69、塞沿直線AB作往復(fù)運(yùn)動，連桿的運(yùn)動時隨著曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和隨活塞的往復(fù)運(yùn)動合成，其中活塞離曲柄旋轉(zhuǎn)中的最遠(yuǎn)位置A點(diǎn)為外止點(diǎn)，最近位置B點(diǎn)為內(nèi)止點(diǎn)。曲柄銷中心D至旋轉(zhuǎn)中心O距離為r,即曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑。</p><p>　　另外，為了便于計算，我們這里規(guī)定，當(dāng)曲柄與汽缸中心線的夾角時，活塞位于外止點(diǎn)處，此時活塞位移為0。當(dāng)曲柄與汽缸中心線之間的夾角為任意角時，活塞位移如下：</p><p>　　

70、當(dāng)時，,活塞位于外止點(diǎn)處；當(dāng)，，活塞位于內(nèi)止點(diǎn)處。由上式可求出任意角時活塞的位移。設(shè)相對余隙容積折合長度為，其中S為活塞行程，為相對余隙容積。</p><p>　　通常認(rèn)為壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n是等速的，故旋轉(zhuǎn)角速度為：</p><p>　　對位移求一階導(dǎo)數(shù)，得活塞的速度為：</p><p>　　對位移求二階導(dǎo)數(shù)，得活塞加速度a為：</p><p>

71、<b>　　簡化后可得：</b></p><p>　　簡化后的公式表明活塞作一階簡諧運(yùn)動和二階簡諧運(yùn)動的合運(yùn)動。</p><p>　　4.3各種作用力的計算</p><p>　　熱力計算數(shù)據(jù)：活塞直徑D=140mm ，吸氣壓力=0.4MPa，排氣壓力=1MPa，膨脹指數(shù)m=1.155。</p><p>　　活塞行程s=1

72、00mm，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，取連桿比。</p><p>　　在初步設(shè)計是估計最大往復(fù)質(zhì)量活塞的質(zhì)量</p><p><b>　?、贇怏w力：</b></p><p>　　作用在活塞上的氣體力，為活塞兩側(cè)氣體壓力與相應(yīng)活塞有效面積的乘積的代數(shù)和。這里規(guī)定，軸側(cè)氣體力使曲柄連桿機(jī)構(gòu)受拉伸為正，蓋側(cè)氣體力使曲柄連桿機(jī)構(gòu)受壓縮為負(fù)。汽缸內(nèi)的氣體

73、壓力隨活塞運(yùn)動，即隨曲柄轉(zhuǎn)角變化，變化規(guī)律可由壓力指示圖或過程方程得到?；钊趬嚎s、膨脹過程中任意角時的氣體力大小可用下式計算。</p><p>　　式中 ——任意角時汽缸內(nèi)氣體壓力，；</p><p>　　——活塞的有效面積，。</p><p>　　計算蓋側(cè)氣體力時，用代替；計算軸側(cè)氣體力時，用代替。</p><p><b>　　

74、②慣性力</b></p><p>　　慣性力只有往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量引起的往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量引起的旋轉(zhuǎn)慣性力。其中為整個壓縮機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化在往復(fù)運(yùn)動部分的總質(zhì)量，為轉(zhuǎn)化在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部分的總質(zhì)量。</p><p><b>　　a.往復(fù)慣性力：</b></p><p><b>　　b.旋轉(zhuǎn)慣性力：</b></p&

75、gt;<p><b>　?、勰Σ亮?lt;/b></p><p>　　a.往復(fù)摩擦力（各部分零件間的總摩擦功往復(fù)運(yùn)動部分占60%——70%現(xiàn)取中間值65%）：</p><p>　　為第i列的指示功率，</p><p>　　為壓縮機(jī)的機(jī)械效率，</p><p><b>　　s為活塞行程，</b>

76、;</p><p><b>　　n為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　∴ 代入數(shù)據(jù)： </b></p><p>　　b.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>　　式中：為機(jī)械效率，取值為0.94</p>

77、;<p>　　r為活塞曲柄半徑，其取值根據(jù)下面曲柄的計算結(jié)果</p><p><b>　　∴ 代入數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　?、芫C合活塞力 </b></p><p>　　壓縮機(jī)中的氣體力、往復(fù)慣性力、往復(fù)摩擦力都是沿汽缸中心線方向作用的，將他們的代數(shù)和稱為列的綜合活塞力。</p>

78、<p>　　第五章 汽缸部分的設(shè)計</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)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，氣缸的結(jié)構(gòu)可以有各種各樣的形式。</p><p><b>　　設(shè)計

79、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>　?、谝哂辛己玫睦鋮s，在有油潤滑的氣缸中，工作表面應(yīng)有良好的潤滑狀態(tài)。</p><p>　?、郾M可能減少氣缸內(nèi)的余隙容積和氣體阻力。</p><p>　?、芙Y(jié)合部分的連接和密封要可靠。</p><

80、p>　?、菀辛己玫闹圃旃に囆院脱b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><p>　　氣缸因工作壓力不同而選用不同強(qiáng)度的材料，本設(shè)計采用風(fēng)冷壓縮機(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，

81、根據(jù)級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)計的氣缸為一級氣缸。</p><p>　　5.1.2氣缸主要尺寸的計算</p><p><b>　　①氣缸的壁厚</b></p><p>　　氣缸布置在氣缸蓋上，氣缸形狀較簡單且用高強(qiáng)度鐵,許用拉伸應(yīng)力 ，取。壁厚的附加項(xiàng)a，其值按0.5～0.8cm選擇，則a=8mm。則計算得:

82、 </p><p><b>　　∴ 取</b></p><p><b>　?、谶B接法蘭壁厚</b></p><p><b>　　5.1.3氣缸材料</b></p><p>　　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(shè)計的工作壓力低于5.8MPa，取用灰鑄

83、鐵HT20-40、HT25-47</p><p><b>　　5.2氣閥</b></p><p>　　現(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、閉的自動閥。自動閥由閥座、運(yùn)動密封組件、彈簧、升程限制器等零件組成。</p><p>　　圖5 活塞式壓縮機(jī)自動閥的組成</p><p>　　1—閥座；2

84、—閥片；3—彈簧；4—升程限制器</p><p>　　5.2.1氣閥的基本要求</p><p>　　氣閥是活塞式壓縮機(jī)重要部件之一，它的工作直接關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。對氣閥的基本要求如下：</p><p>　?、偈褂闷谙揲L，不能由于閥片或彈簧的損壞而引起壓縮機(jī)非計劃停車。</p><p>　?、跉怏w通過氣閥時的能量損失小，以減少壓

85、縮機(jī)動力消耗。對于固定式長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)尤為重要。</p><p>　?、蹥忾y關(guān)閉時具有良好的密封性，減少氣體的泄漏量。</p><p>　?、荛y片起、閉動作及時和迅速，而且要完全開啟，以提高機(jī)器效率和延長和使用壽命。</p><p>　?、輾忾y所引起的余隙容積要小，以提高氣缸容積效率。</p><p>　　以此，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便

86、、易于維修、氣閥零件標(biāo)注化、通用化水平要高。</p><p>　　5.2.2閥設(shè)計的主要技術(shù)要求</p><p>　　閥座密封表面要經(jīng)過研磨，內(nèi)外邊緣要倒鈍；氣閥組裝后要進(jìn)行泄漏檢查。</p><p>　　一般環(huán)狀閥片和網(wǎng)狀閥片熱處理硬度為RC46～52，同一閥片的硬度差不超過3個單位。在閥片精磨后要進(jìn)行補(bǔ)充回火，其溫度不超過第一次回火溫度。</p>

87、<p>　　用30CrMnSiA鋼板制造的環(huán)狀閥片，金相組織為回火馬氏體。</p><p>　　5.2.3閥的分類 </p><p>　　壓縮機(jī)自動閥按運(yùn)動密封組件的特點(diǎn)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。</p><p>　　此壓縮機(jī)設(shè)計采用環(huán)狀閥，因?yàn)榄h(huán)狀閥制

88、造簡單，工作可靠，可改變環(huán)數(shù)來適應(yīng)各種氣量要求，它適用于各種壓力、轉(zhuǎn)數(shù)的壓縮機(jī)。</p><p>　　5.2.4閥設(shè)計的主要技術(shù)要求</p><p>　　閥座密封表面要經(jīng)過研磨，內(nèi)外邊緣要倒鈍；氣閥組裝后要進(jìn)行泄漏檢查。</p><p>　　一般環(huán)狀閥片和網(wǎng)狀閥片熱處理硬度為RC46～52，同一閥片的硬度差不超過3個單位。在閥片精磨后要進(jìn)行補(bǔ)充回火，其溫度不超過第一

89、次回火溫度。</p><p>　　用30CrMnSiA鋼板制造的環(huán)狀閥片，金相組織為回火馬氏體。</p><p><b>　　5.3活塞</b></p><p>　　活塞是活塞式壓縮機(jī)主要的一個零部件，它與氣缸配合形成壓縮容積?；钊c活塞環(huán)刮油環(huán)活塞桿或活塞銷等主要零件構(gòu)成活塞組件?；钊煞譃橥残魏捅P形兩大類。我國系列壓縮機(jī)的活塞均采用筒形結(jié)構(gòu)

90、，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)由一定的活動余地?；钊共吭跉飧字衅饘?dǎo)向作用并承受側(cè)壓力，且其上設(shè)有活塞銷座。</p><p>　　活塞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，今年來系列制冷壓縮機(jī)的活塞都采用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優(yōu)點(diǎn)是

91、質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性能好，表面經(jīng)陽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>　　活塞設(shè)計時必須滿足下列的要求：</p><p>　?、俦仨氂辛己玫拿芊庑裕?</p><p>　?、谟凶銐虻膹?qiáng)度和剛度；</p><p>　　③活塞與活塞銷的連結(jié)和定位要可靠；</p><p&g

92、t;　?、苤亓恳p，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；</p><p><b>　?、葜圃旃に囆院?。</b></p><p>　　5.3.1活塞的基本結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)中采用的活塞基本結(jié)構(gòu)型式有:筒形、盤形、級差式、組合式、柱塞等。對于小型無十字頭的壓縮機(jī)一般選用筒形活塞。所以本設(shè)計選用筒形活

93、塞。</p><p>　　筒形活塞的主要結(jié)構(gòu)尺寸如右圖所示：</p><p>　　圖6筒形活塞主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　　5.4活塞環(huán)</b></p><p>　　活塞環(huán)的計算：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</p><p>　　還起布油和導(dǎo)熱的作用。對活塞環(huán)的

94、基本要求是密封可靠和耐磨損。</p><p>　　活塞環(huán)個數(shù)可按下面經(jīng)驗(yàn)公式估算：</p><p>　　式中： Z-活塞環(huán)個數(shù)</p><p>　　ΔP-需要密封的壓力差，MPa。</p><p>　　表6密封壓力差與活塞環(huán)數(shù)關(guān)系</p><p>　　由可知各級活塞的活塞環(huán)個數(shù)</p><p>

95、<b>　　一級 取 Z=2</b></p><p><b>　　5.5活塞基本尺寸</b></p><p><b>　　活塞環(huán)部尺寸：</b></p><p>　　活塞直徑：D=140mm</p><p>　　活塞環(huán)的徑向厚度t：</p><p>&

96、lt;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>　　活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離：</p><p><b>　　∴取C=8mm</b></p><p><

97、;b>　　活塞環(huán)之間的距離：</b></p><p><b>　　∴取C1=5mm</b></p><p>　　第六章基本部件的設(shè)計</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

98、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，一般只有兩個主軸承。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)計采用曲拐軸。</p><p>　　6.1.2曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　曲軸設(shè)計基本原則：</b>&l

99、t;/p><p>　?、偾S的軸頸要有適當(dāng)?shù)某叽纾古溆玫妮S承能有勝任的負(fù)荷能力</p><p>　?、谇S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>　　③曲軸要有足夠的剛度。軸頸偏轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過許用值，以保證軸承可靠的工作。在采用懸掛電機(jī)結(jié)構(gòu)時，電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的繞度應(yīng)不超過許用值，以保證電機(jī)正常工作。</p>

100、;<p>　　6.1.3曲軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　基于以上幾項(xiàng)要求，對于曲拐軸主要尺寸初步確定如下：</p><p><b>　　圖7曲柄的主要尺寸</b></p><p><b>　?、偾N直徑D</b></p><p>　　P為壓縮時的最大活塞力，P=10KN<

101、;/p><p>　　∴為保證安全 取D=55mm</p><p><b>　?、?主軸頸直徑D1</b></p><p><b>　　，取D1=60mm</b></p><p>　?、圯S頸長度：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>&l

102、t;b>　?、?曲柄厚度t：</b></p><p><b>　　，取t=35mm</b></p><p><b>　?、耷鷮挾萮</b></p><p><b>　　，取h=70mm</b></p><p>　　曲柄銷距主軸頸中心線的距離 S'=5

103、0mm</p><p><b>　　因此符合標(biāo)準(zhǔn)。</b></p><p><b>　?、哌^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>

104、;　　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，近年來由于鑄造技術(shù)的發(fā)展，采用稀土鎂球墨鑄鐵鑄造曲軸的越來越多。制造曲軸可以節(jié)省原材料和大量減少加工工時，并且有條件把曲軸的形狀設(shè)計地更合理。本次設(shè)計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>　　為使計算簡單，對曲軸的受力情況先作如下簡化假定：</p><p>　

105、　①對于多支承曲軸，作為在主軸承中點(diǎn)處被切開的分段筒支梁考慮；</p><p>　?、谶B桿力集中作用在曲柄銷中點(diǎn)處；</p><p><b>　?、勐匀セ剞D(zhuǎn)慣性力；</b></p><p><b>　?、苈匀デS自重。</b></p><p>　　本次壓縮機(jī)設(shè)計軸承不容易斷裂，只進(jìn)行剛度校核。<

106、;/p><p><b>　?、澎o強(qiáng)度校核</b></p><p>　　曲軸的材料是球墨鑄鐵，，所以滿足靜強(qiáng)度要求。</p><p><b>　?、破趶?qiáng)度校核</b></p><p>　　，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。符合條件，滿足要求。</p><p><b>　　6.2連桿

107、</b></p><p>　　6.2.1連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　圖8連桿桿體主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　1—小頭；2—桿體；3—大頭；4—連桿螺栓；5—大頭蓋；6—連桿螺母</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)動轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動的機(jī)件。</p><p&g

108、t;　　連桿包括桿體、大頭、小頭三部分，如圖。桿體的截面有圓形、環(huán)形、矩形、工字形等。圓形截面的桿體，機(jī)械加工最方便，但在同樣強(qiáng)度時，具有最大的運(yùn)動質(zhì)量，適用于低速、大型以及小批生產(chǎn)的壓縮機(jī)。工字形截面的桿體在同樣強(qiáng)度時，具有最小的運(yùn)動質(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)。本設(shè)計由于轉(zhuǎn)速較高，選擇工字形截面連桿。</p><p>　　6.2.2連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則</p>

109、<p><b>　　連桿的定位：</b></p><p>　　為了防止連桿在運(yùn)動時的左右擺動，以及考慮曲軸的熱膨脹引起的軸向移動對連桿的影響，連桿必須加以定位，定位的方法有大頭定位與小頭定位兩種。</p><p>　　大頭定位是在連桿大頭軸頸兩端面與曲軸銷的配合端面采用較小的配合間隙（約0.2～0.5毫米）；而在小頭襯套端面與活塞銷的配合端面則取較大的間隙(

110、約為2～5毫米)。小頭定位是在小頭襯套端面與活塞銷的配合端面采用0.20～0.50毫米的配合間隙，而在大頭端面與曲柄銷的配合端面，取2～5毫米的間隙。</p><p>　　6.2.3連桿尺寸計算</p><p>　?、龠B桿長度L的確定：</p><p>　　連桿長度L，由曲柄半徑R與連桿長度L的比值決定。λ愈大，壓縮機(jī)的外形愈小，愈容易使連桿在運(yùn)動時與滑道壁相碰；λ

111、值小了的話，就會使壓縮機(jī)的外形愈大；所以選取要適當(dāng)。</p><p>　　因?yàn)楸敬卧O(shè)計要求結(jié)構(gòu)緊湊的立式壓縮機(jī)，選取</p><p>　　行程s=100 mm ，曲柄半徑</p><p><b>　　∴ 連桿長度L：</b></p><p>　?、谶B桿小頭襯套尺寸的確定:</p><p><

112、b>　　圖9 小頭襯套</b></p><p>　　連桿小頭襯套內(nèi)徑按活塞銷決定：d=22mm</p><p>　　連桿小頭近年來采用襯套的結(jié)構(gòu)，襯套的厚度s以及寬度b選取: </p><p><b>　　，取s=1.6mm</b></p><p>　　b=(1～1.4)d=（1~1.4）×5

113、5=55~77mm，取b=60mm</p><p>　　小頭襯套與活塞銷的間隙：</p><p>　　小頭襯套材料多采用銅合金。</p><p>　?、圻B桿大頭內(nèi)徑按曲軸決定：d=55mm</p><p><b>　?、苓B桿寬度B的確定</b></p><p>　　從工藝上考慮連桿大小頭寬度取相等

114、。對于連桿寬度取B=0.9b 式中b為軸瓦的寬度；對于大頭定位時，為大頭寬度，對于小頭定位時，則為小頭襯套寬度。</p><p>　　，取B=54mm </p><p>　　6.3軸承及其結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　壓縮機(jī)常用的軸承有滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承使用、維護(hù)方便，機(jī)械效率較高，結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但由專業(yè)廠制造，價格也不很貴，而且通用化標(biāo)準(zhǔn)化

115、程度很高?；瑒虞S承的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便、精度高、振動小、安裝方便。一般中、小型壓縮機(jī)適宜采用滾動軸承；大型壓縮機(jī)及多支承的壓縮機(jī)普遍采用滑動軸承。本設(shè)計是小型壓縮機(jī)，采用圓錐滾子軸承。</p><p>　　滾動軸承使用、維護(hù)方便，機(jī)械效率較高，結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但由專業(yè)廠制造，價格也不很貴，而且通用化，標(biāo)準(zhǔn)化程度很高。此壓縮機(jī)選用圓錐滾子軸承，能同時承受軸向載荷和徑向載荷的聯(lián)合作用。</p><

116、;p><b>　　軸承內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　, p—最大活塞力</b></p><p>　　，取D=60mm軸承代號：</p><p>　　根據(jù)GB/T297—1994查得圓錐滾子軸承：</p><p>　　軸承代號：30212</p><p>　

117、　d: 60mm </p><p>　　D:110mm </p><p><b>　　B:22mm</b></p><p><b>　　6.4聯(lián)軸器</b>&

118、lt;/p><p><b>　　圖10 彈性聯(lián)軸器</b></p><p>　　壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)的連接，一般分為：1）壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)為同一軸的直連；2）壓縮機(jī)與原動機(jī)兩軸間有速比的皮帶傳動；3）壓縮機(jī)與原動機(jī)兩軸間沒有速比的聯(lián)軸器連接。</p><p>　　對于中、小型壓縮機(jī)與電動機(jī)的連接，多采用彈性與半彈性的聯(lián)軸器。常用的彈性圈柱銷聯(lián)軸器及彈性聯(lián)軸

119、器（如圖），后一種聯(lián)軸器適用于高速、起動頻繁的情況下，安裝時允許在徑向上與轉(zhuǎn)角上有稍許偏移。彈性圈柱銷聯(lián)軸器通常以不裝圈的一半為主動軸。我國已有彈性圈柱銷聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)，見JB108—60。它的缺點(diǎn)是加工要求較高，壽命較低，彈性圈常易損壞。為了提高壽命，我國維修工人在實(shí)踐中創(chuàng)造了木銷聯(lián)軸器。經(jīng)過幾年來的使用，可代替彈性圈柱銷聯(lián)軸器，且結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，軸向允許有較大的竄動。其中的木銷材料可采用：玻璃布層壓板，環(huán)氧酚醛玻璃布棒，酚醛布棒，酚醛

120、層壓板，胡桃木，榆木，白樺木等。以上材料可以就地取材， 因此深受廣大工人歡迎。</p><p>　　聯(lián)軸器根據(jù)傳遞的扭矩，轉(zhuǎn)數(shù)及連接的直徑，可按JB108—60選取，一般不需計算。如需計算時，主要是校核聯(lián)軸器中彈簧圈工。作表面的擠壓應(yīng)力σc，柱銷的彎曲應(yīng)力σ。</p><p>　　6.5填料的基本要求</p><p>　　填料是阻止氣缸內(nèi)氣體自活塞桿與氣缸之間泄漏的

121、組件。填料的要求是密封性能好并耐用。它是易損件，故設(shè)計中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化或通用化的元件，以便于生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率，降低成本。</p><p>　　6.5.1 填料的結(jié)構(gòu)</p><p>　　壓縮機(jī)中的填料，都是借助于氣體的壓力差來獲得自緊密封的。根據(jù)氣體的壓差、性質(zhì)、密封要求的高低、及其結(jié)構(gòu)的不同和使用上的習(xí)慣，選擇不同類型的密封圈。</p><p>　　密封圈主

122、要有平面和錐形兩類，前者用于低、中壓，后者用于高壓。本次設(shè)計的壓力為低壓，所以選擇平面密封圈。</p><p>　　由于低壓三瓣密封圈適用于壓力差在10公斤/厘米2以下的密封，故采用三瓣密封圈，</p><p>　　且該元件結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。該密封圈為單向斜口，由于它對活塞桿的比壓不均勻，銳角的一方比壓較大，因此其內(nèi)圈磨損也不均勻，主要發(fā)生在銳角的一方。密封圈磨損后，在相鄰兩瓣接口處不可

123、避免的留有間隙，無法阻擋氣體的泄漏。</p><p><b>　　6.5.2材料選擇</b></p><p>　　平面密封圈一般用HT20-40灰鑄鐵。</p><p>　　第七章潤滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)</p><p>　　7.1潤滑系統(tǒng)的選擇</p><p>　　壓縮機(jī)中，在零件相互滑動部位，如活塞