【正文】 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 摘要???????????????????????? Ⅰ Abstract????????????????????? Ⅱ 1 .空氣壓縮簡(jiǎn)介 ......................................... 1 活塞式空氣壓縮機(jī)的分類和工作原理 ................. 2 基本結(jié)構(gòu)與主要部件 ................................ 4 空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng) ............................... 11 技術(shù)特性與主要技術(shù)參數(shù) ........................... 12 2. 壓縮機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ............................. 14 技術(shù)現(xiàn)狀 ................................... 14 壓縮機(jī)的初步市場(chǎng)分析 ............................. 15 3 .空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)及改進(jìn)方案設(shè)計(jì) ........................ 16 主要研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)原則 ........................... 16 設(shè)計(jì)思路及整體設(shè)計(jì)方案 ........................... 17 4 .設(shè)計(jì)方案 ............................................ 23 硬件設(shè)計(jì) ........................................ 23 軟件設(shè)計(jì) ........................................ 28 ........................................... 33 總 結(jié) ................................................. 34 參考文獻(xiàn) ............................................... 35 致謝??????????????????????? 36 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 .空氣壓縮簡(jiǎn)介 空氣壓縮機(jī)顧名思義是將自由狀態(tài)下的空氣壓縮成具有一定壓力能 (即壓縮空氣 )的一種 機(jī)械。我們?cè)跈C(jī)械、礦山、建筑等領(lǐng)域利用壓縮空氣作為動(dòng)力風(fēng)源，驅(qū)動(dòng)各種風(fēng)動(dòng)工具 (如風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、氣動(dòng)扳手、氣力噴砂等 )，此時(shí)壓力一般在 ～ 。用來控制儀表及自動(dòng)化裝置時(shí)其壓力為 。交通運(yùn)輸業(yè)中利用壓縮空氣制動(dòng)車輛、啟閉門窗，壓力為 ～ 。紡織工業(yè)中利用壓縮空氣吹送緯紗以代替梭子，大中型發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，高壓空氣爆破勘探、采煤，魚雷發(fā)射，潛艇沉浮及打撈，氣墊船等等，均需用到不同壓力的壓縮空氣。在這些部門中，空壓機(jī)就成為必不可少的設(shè)備。 按照壓縮空氣的方式不同，空壓機(jī)通常 分為兩大類，一類是容積式，另一類是動(dòng)力式。鑒于本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)的壓縮機(jī)為活塞式空氣壓縮機(jī)，在此，我們只對(duì)活塞式空氣壓縮機(jī)作簡(jiǎn)單介紹。 活塞式空氣壓縮機(jī)的分類和工作原理 活塞式空氣壓縮機(jī)的分類 活塞 式空氣壓縮機(jī)的分類方法很多，通常有如下幾種分類方法。 按排氣壓力高低分為： 低壓空壓機(jī) 排氣壓力≤ 中壓空壓機(jī) ＜排氣壓力≤ 10MPa 高壓空壓機(jī) 10MPa＜排氣壓力≤ 100MPa 接排氣量大小分為： 小型空壓機(jī) 1m3／ min＜排氣量≤ 10m3／ min 中型空壓機(jī) 10m3／ min＜排氣量≤ 100m3／ min 大型空壓機(jī) 排氣量＞ 100m3／ min 空壓機(jī)的排氣量指吸入狀態(tài)自由氣體流量。 一般規(guī)定：軸功率＜ 15KW、排氣壓力≤ 為微型空壓機(jī)。 按氣缸中心線與地面相對(duì)位置分為： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 立式空壓機(jī) —— 氣缸中心線與地面垂直布置。 角度式空壓機(jī) —— 氣缸中心線與地面成一定角度（ V型、 W型、 L 型等）。 臥式空壓機(jī) —— 氣缸中心線與地面平行，氣缸布置在曲軸一側(cè)。 對(duì)動(dòng)平衡式空壓機(jī) — — 氣缸中心線與地面平行，氣缸對(duì)稱布置在曲軸兩側(cè)。 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為： 單作用 —— 氣體僅在活塞一側(cè)被壓縮。 雙作用 —— 氣體在活塞兩側(cè)被壓縮。 水冷式 —— 指氣缸帶有冷卻水夾套，通水冷卻。 風(fēng)冷式 —— 氣缸外表面鑄有散熱片，空氣冷卻。 固定式 —— 空壓機(jī)組固定在地基上。 移動(dòng)式 —— 空壓機(jī)組置于移動(dòng)裝置上便于搬移。 有油潤(rùn)滑 —— 指氣缸內(nèi)注油潤(rùn)滑，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油循環(huán)潤(rùn)滑。 無油潤(rùn)滑 —— 指氣缸內(nèi)不注油潤(rùn)滑，活塞和氣缸為干運(yùn)轉(zhuǎn)，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由潤(rùn)滑油循環(huán)潤(rùn)滑。 按氣缸的排列方法 分類 串聯(lián)式壓縮機(jī)：幾個(gè)氣缸依次排列于同一根軸 全無油潤(rùn)滑 —— 氣缸內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均無油潤(rùn)滑。 此外還分為有十字頭（中小型無油空壓機(jī)）、無十字頭（ V、 W 型低壓微型空壓機(jī)）；單級(jí)壓縮、兩級(jí)或多級(jí)壓縮。 活塞式空氣壓縮機(jī)的工作原理 氣體壓力 p是指氣體分子對(duì)單位面積器壁撞擊次數(shù)和撞擊強(qiáng)度。其大小由單位容積內(nèi)分子數(shù)目 n。、相對(duì)分子質(zhì)量 m以及分子速度的平方均值 v178。決定，即 P=n? mv178。/3 由上式可知，要提高氣體壓力 有兩個(gè)途徑：一是增加單位容積內(nèi)氣體分子的數(shù)目，另一個(gè)是提高氣體溫度以提升氣體分子運(yùn)動(dòng)速度。 [4]基于工作條件顯示燈原因，一般不采用后者。因此，活塞式壓縮機(jī)的工作原理主要是通過增加單位容積內(nèi)氣體分子的數(shù)目來提升氣體壓力的。 [6]壓縮機(jī)的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，氣缸中所進(jìn)行的各過程總和為一個(gè)循環(huán)，稱為工作循環(huán)。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 壓縮過程 ：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。 排氣過程 ：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)。這就是活塞式空氣壓縮機(jī)的理想工作過程與原理。 基本結(jié)構(gòu)與主要部件 活塞式空氣壓縮機(jī)基本機(jī)構(gòu) （一） 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)空氣壓縮的主要部件，由氣缸、氣閥、活塞組件等組成 。氣缸呈圓筒形，在氣缸蓋（及氣缸座）上設(shè)有若干吸氣閥與排氣閥?；钊汕B桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，子啊氣缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 L型運(yùn)輸機(jī)有兩個(gè)氣缸，通常垂直列為一級(jí)缸，水平列為二級(jí)缸?？諝馕胍患?jí)氣缸經(jīng)過壓縮后，進(jìn)入中間冷卻器降溫，再進(jìn)入二級(jí)氣缸壓縮，最后排出到輸氣管路供使用。 （二） 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由曲軸、連桿、十字頭（用于雙作用壓縮機(jī)，單作用壓縮機(jī)為連桿）組成，用于傳遞動(dòng)力，將曲軸大的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲軸的曲拐上裝有一個(gè)或多個(gè)連桿，連桿的另一端與只能在滑道內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的十字頭（對(duì)單作用壓縮機(jī)為在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞） 連接。 [4]這樣，旋轉(zhuǎn)的曲軸使連桿擺動(dòng)，傳到十字頭（活塞）并使之作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過活塞桿使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)氣體做功。 （三） 機(jī)身 機(jī)身上支承和安裝著整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作機(jī)構(gòu)，又兼作潤(rùn)滑油箱用。曲軸用軸承支承在機(jī)身上。對(duì)于雙作用壓縮機(jī)，機(jī)身上兩個(gè)滑道又支托著十字頭，兩個(gè)邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 氣缸分別固定在 L 型機(jī)身的兩臂上。 圖 空壓機(jī)機(jī)體 活塞式壓縮機(jī)的主要零部件 活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)雖然繁多，但其主要組成部分基本相同。一臺(tái)完整的壓縮機(jī)組包括兩大部分，一為主機(jī)，一為輔機(jī)。主機(jī)包括機(jī)身、中體、氣缸組件、傳動(dòng)部件、活 塞組件、氣閥和密封組件以及驅(qū)動(dòng)機(jī)等；輔機(jī)包括潤(rùn)滑油系統(tǒng)、級(jí)間冷卻系統(tǒng)、輔助管路系統(tǒng)等。下面就壓縮機(jī)的主要零部件作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。 （一） 氣缸 氣缸是構(gòu)成壓縮容積實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的主要部件。為了能夠承受氣體壓力，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度；由于活塞在其中運(yùn)動(dòng)，內(nèi)壁承受摩擦，應(yīng)有良好的內(nèi)潤(rùn)滑及耐磨性；為了逸散氣缸中進(jìn)行功熱轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的熱量，應(yīng)有良好的冷卻措施；為了減少氣流阻力，提高效率，吸排氣閥要合理布置?？傊?，氣缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材質(zhì)和加工要求較高。 氣缸通常采用水作為冷卻介質(zhì)。它是由環(huán)形的缸體、缸蓋及缸座組成；吸、邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 排氣閥配置在缸蓋與 缸座是哪個(gè)；缸體有三層壁，除了構(gòu)成工質(zhì)容積的一層壁外，還有構(gòu)成水道及氣道的兩層壁；缸體上設(shè)置潤(rùn)滑油接管；氣缸軸側(cè)設(shè)置防止泄露的填料函；缸蓋上設(shè)置調(diào)節(jié)氣量裝置。 氣缸水隔套的作用是供冷卻水帶走壓縮過程產(chǎn)生的熱量，改善氣缸壁的潤(rùn)滑條件和氣閥的工作條件，并使氣缸壁溫度均勻，減少氣缸變形。水套的布置除了冷卻缸壁、填料函等處外，還要冷卻氣閥。為了避免在水套內(nèi)形成死角和氣隙，以提高傳熱效果，冷卻水一般是從氣缸一端的最下部進(jìn)入水套，從氣缸另一端 最高點(diǎn)引出。另外為了清洗水套內(nèi)部的芯泥 在缸體上有時(shí)還開設(shè)了一些手孔。 （二） 曲軸 連桿機(jī)構(gòu) 1. 曲軸 曲軸是活塞式壓縮機(jī)中重要的運(yùn)動(dòng)部件之一。它在工作中接受驅(qū)動(dòng)機(jī)（一般以轉(zhuǎn)矩形式）輸入的動(dòng)力，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)作用力，有時(shí)氣體而做功。它周期性地承受著氣體壓力和慣性力，因而產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力和轉(zhuǎn)矩應(yīng)力。它不僅應(yīng)該具有足夠的疲勞強(qiáng)度，而且還應(yīng)該具有足夠的剛性和耐磨性。 一根曲軸至少具有三個(gè)部分，即主軸頸、曲柄和曲柄銷。曲柄和曲柄銷構(gòu)成的彎曲部分稱為曲拐。根據(jù)需要一根曲軸可以由一個(gè)或幾個(gè)曲拐所組成。 曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)中所需的潤(rùn)滑油通常是從軸承處通過主軸頸加入的，并通過曲軸內(nèi)部加工的孔道引至曲拐銷 ?？椎酪话汩_有斜油孔和直油孔兩種。直油孔的優(yōu)點(diǎn)是在經(jīng)過圓角過渡部分時(shí)，不影響該處的強(qiáng)度，但一般情況下加工比較復(fù)雜，清洗油孔也不方便。斜油孔加工清洗方便，但消弱了曲軸強(qiáng)度。 [4] 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 2. 連桿 連桿是連接曲軸與十字頭（活塞）的部件，它將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其一端與曲軸相連，稱為連桿大端，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；另一端與十字頭（活塞）相連，稱為連桿小端，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；中間部分稱為連桿體，作擺動(dòng)。 [9] 連桿的形式有開式連桿閉式連桿、叉式連桿