【正文】 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 1 緒論 本課題的研究?jī)?nèi)容 和 意義 壓縮機(jī) 是 將低壓氣體提升為高壓的一種從動(dòng)的 流體機(jī)械 。本設(shè)計(jì)采用的是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)， 按作用方式分類，有 單作用壓縮機(jī) 和 雙作用壓縮機(jī) 。但是由于雙作用壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而目前大都是采用單作用壓縮機(jī)。 圖 11曲軸連桿機(jī)構(gòu) 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 12偏心連桿機(jī)構(gòu) 所以本次設(shè)計(jì)采用曲軸連桿機(jī)構(gòu)。 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)。 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種壓縮機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域大顯身手。隨著人民生活水平的不斷提高，制冷空調(diào)業(yè)更是蓬勃興旺。 ]1[ 環(huán)狀閥、網(wǎng)狀閥大中型壓縮機(jī)： ?mv ~ sm/ 。所以本次設(shè)計(jì)選取轉(zhuǎn)速為 800r/min。 （ 4） 有良好的動(dòng)力平衡性。 （ 8） 機(jī)器的尺寸小、重量輕。缺點(diǎn)是：大型時(shí)高度大，需設(shè)置 操作平臺(tái)，操作不方便；管道布置困難，不易變型。其優(yōu)點(diǎn)是：管理維護(hù)方便；運(yùn)動(dòng)件和填料函數(shù)量小，可避免高壓填料函，機(jī)身曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；管路布置方便，廠房低。 對(duì)置式壓縮機(jī)是氣缸在曲軸兩側(cè)不同位的運(yùn)動(dòng)。 單級(jí)壓縮機(jī)，如冷凍壓縮機(jī)，視氣量大小采用 V型、 W 型及扇型均可。 二、級(jí)數(shù)和列數(shù)的選擇 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 級(jí)數(shù)的選擇 功耗最小，滿足排氣溫度，重量輕，造價(jià)低。 三、各列氣缸在列中的排列 四大原 則： 力求各列中最大活塞力相等或相近，力求同一列中內(nèi)外止點(diǎn)活塞力相等或相近。 綜合上述優(yōu)缺點(diǎn)及任務(wù)參數(shù)要求，本次設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)排氣量為 3m /min 屬于微型壓縮機(jī)，考慮到壓縮機(jī)參數(shù)等因素，所以選擇角度式壓縮機(jī)且為 W 型單作用式壓縮機(jī)如下圖 所示。 壓縮機(jī)級(jí)數(shù)的確定 表 31 往復(fù)壓縮機(jī)級(jí)數(shù)與壓力之間的關(guān)系 ]1[ 終壓 /MPa 15100 80150 級(jí)數(shù) 1 2 3 4 56 7 根據(jù)排氣壓力，壓縮 機(jī)的級(jí)數(shù)確定為單極壓縮 確定容積系數(shù) 相對(duì)余隙容積的大小，很大程度上取決于氣閥在氣缸上的布置方式，氣閥的結(jié)構(gòu)形式和級(jí)次，以及同一級(jí)次的行程缸徑比等。 根據(jù)溫度系數(shù)與壓力比的關(guān)系，取溫度系數(shù) t? =。 得泄漏系數(shù)： vl ???1 1? = （ ） 初步計(jì)算氣缸工作容積 工作容積： mn QVltpvh???? ???? （ ） 確定行程、缸徑及實(shí)際 行程容積 根據(jù)排氣量 mQ 和 ? 之間的關(guān)系： ??mQ （ ） 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 ?? ?ltpv ???? （ ） HnDQm 243?? （ ） 行程 H 即為 60mm ，轉(zhuǎn)速 n 為 800r/min，代入上式中得缸徑 D 為 ，所以圓整后為 80mm ，且圓整后的實(shí)際行程容積為 ?hV = m?? 。則： ?????? AAvv ?? （ ） 所以新的相對(duì)余隙容積： 0 2 5 111 ??????msv??? （ ） 計(jì)算缸內(nèi)實(shí)際壓力，確定最大活塞力 取進(jìn)、排氣相對(duì)壓力損失： ?s? ?d? 氣缸內(nèi)實(shí)際進(jìn)、排氣壓力： 255 /109 2 )0 7 ( mNP s ?????? ?dP 255 /103 3 )1 6 ( mN?????? 蓋側(cè)活塞面積為： ?dA 最大活塞力，垂直列上止點(diǎn)處： dsd APPF ??? )( （ ） 代入數(shù)據(jù)得最大活塞力為 。 取機(jī)械效率 ?m? ，所以軸功率為： kWN z ?? 電動(dòng)機(jī)的功率余度取 10%，則計(jì)算得所需要的功率是 。 等溫指示效率： ??s? %=% 等溫軸效率： ????s? %=% 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 4 壓縮機(jī)的動(dòng)力計(jì)算 這一章主要目的有兩個(gè)方面，一是求得施加在各零部件上的作用力以及這些力與曲柄轉(zhuǎn)角 θ 間的變化規(guī)律。 srn / 8002602 ????? ??? （ ） 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 5 1 3 ????r smr / 1 07 3 22 ???? 取徑長(zhǎng)比： 4112030 ??? lr? （ ） 位移： )]s i n11(1)c os1[( 22 ??? xrX g ????? （ ） 速度： )2s in2(s in ???? ?? rv （ ） 加速度： )2c o s( c o s2 ???? ?? ra （ ） 表 42 活塞位移、速度、加速度 曲柄轉(zhuǎn)角 活塞位移 活塞 速度 活塞加速度 ? )(mmXg )/( smv )/( 2sma 0? 0 0 15? 30? 45? 60? 75? 90? 105? 120? 135? 150? 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 續(xù)表 42 曲柄轉(zhuǎn)角 活塞位移 活塞速度 活塞加速度 ? )(mmXg )/( smv )/( 2sma 165? 180? 60 0 195? 210? 225? 240? 255? 270? 285? 300? 315? 330? 345? 360? 0 0 氣體力的計(jì)算 氣體力指示圖 各氣缸的氣體力指示圖，一律以活塞行程 s 為橫坐標(biāo)，以氣缸中的氣體壓力 p 為縱坐標(biāo)。 （ 2）在橫坐標(biāo)上，定出相應(yīng)于余隙容積折合行程（即所占的假想活塞行程） mms ? 。 角 α可任意選取，但其值越小，則作圖點(diǎn)越多，作圖的精確性也越高。根據(jù)式 （ ） ，在表 43 中列出了不同多方指數(shù) m時(shí)，相應(yīng)于兩種 ?tg 值的 ?tg 值。 氣體力計(jì)算： 膨脹過程： mjdj xssPP )(00?? （ ） 進(jìn)氣過程： sj PP? （ ） 壓縮過程： mjsj xsssPP )(00??? （ ） 排氣過 程： dj PP? （ ） 本設(shè)計(jì)中膨脹系數(shù) m為 ， jx 是活塞位移， 0s 代表余隙容積的折合行程，由于本設(shè)計(jì)是單作用式壓縮機(jī)，所以只考慮蓋側(cè)氣體力。作用于運(yùn)動(dòng)件上的摩擦力其方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反。 30176。 150176。 270176。曲柄轉(zhuǎn)角（176。 運(yùn)動(dòng)部件分析計(jì)算 壓縮機(jī)的曲軸連桿機(jī)構(gòu)不僅要將驅(qū)動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng)，而且是傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。 曲軸一般用 40 或 45 優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造或用稀土球墨鑄鐵鑄造而成。曲柄和曲柄銷構(gòu)成的彎曲部分稱為曲拐。 平衡鐵的結(jié)構(gòu)及連接方式如下圖 所示 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 平衡鐵的結(jié)構(gòu)及連接方式 W 型壓縮機(jī)當(dāng)角度為 60?時(shí)以及各列質(zhì)量相等時(shí)，一階慣性力的合力為定值，方向隨曲柄一起旋轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)在工作時(shí)需要平衡的慣性力有兩部分：旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)慣性力。所以將平衡鐵的厚度改為 22 mm 時(shí)其質(zhì)量變?yōu)?72932，質(zhì)心變?yōu)?14，密度不變還是 ，所以此時(shí)偏心距為： 4 6 9 4 7 2 9 3 2 ??? 可以看出兩者接近，即視為平衡。由最大軸承支反力確定選用軸承型號(hào) 6307 深溝球軸承，所以主軸頸直徑為 35mm 。所以符合深溝球軸承 6307 的基本額定載荷。 氣閥組件如下圖 所示，主要由閥板、排氣閥片、升程限制器、吸氣閥片墊圈、內(nèi)六角螺釘組成。舌簧閥閥片運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)升程限制器和閥座的撞擊，使其自由端產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力，為了緩和這種撞擊，往往增加緩沖片。 活塞組件包括活塞、活塞環(huán)等。 mmPDt 4][ m a x ?? ? （ ） D 是氣缸直徑， maxP 是最大氣體壓力， ][? 是許用應(yīng)力。筒形活塞與氣缸之間的間隙很重要，間隙大時(shí)會(huì)造成曲軸箱中的油向氣缸里竄油，間隙小時(shí)易造成卡死或拉缸。 橫向布置的翅片，其尺寸（圖 ）可這樣來確定： 圖 氣冷式氣缸體上的翅片尺寸關(guān)系 h=14~30mm t=6~12mm s=4~8mm 4~2?m? mm 頂端厚 ~3mm 氣缸材料的選擇應(yīng)考慮到氣體性質(zhì)、壓力、溫度、加工性能以及經(jīng)濟(jì)性等，通常采用黑色金屬。形狀簡(jiǎn)單、直徑小于 75mm的 氣缸，全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 球墨鑄鐵容許工作壓力達(dá) 25 /10320 mN? 材料在低溫下具有冷脆性，但在 25?C 至 50?C 范圍內(nèi)鑄鐵的沖擊韌性并無明顯變化，所以當(dāng)溫度為 30?C 以上時(shí)，仍可應(yīng)用一般鑄鐵或鋼。 氣缸的壁厚，由于本設(shè)計(jì)氣缸材料選用 HT200，所以低壓的鑄造氣缸通常由兩方面的因素確定：一是氣缸是個(gè)壓力容器，必須滿足強(qiáng)度要求。確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y112M2,即電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)是 2級(jí)，轉(zhuǎn)速為 2890r/min，額定功率為 4Kw。該活塞式壓縮機(jī)由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)組通過曲軸連桿機(jī)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊本€運(yùn)動(dòng)，完成吸氣、壓縮、排氣過程，將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能充分轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能。對(duì)此 深有感觸：僅僅 掌握 書本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合實(shí)際情況運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和 掌握 知識(shí) ，還有要查閱大量的資料和文獻(xiàn)才能是自己更加充實(shí)，學(xué)到的知識(shí)也更多 。 因?yàn)?創(chuàng)新設(shè)計(jì) 在我們以后的工作生活中至關(guān)重要 ，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識(shí)的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面能力 ，為將來的工作奠定扎實(shí)。 現(xiàn)在我 們 學(xué)到的知識(shí) 很局限 ，知識(shí)面 很狹 窄，以后還有待加強(qiáng)訓(xùn)練和實(shí)踐 ，不斷的前進(jìn)。這使我不但了解了一個(gè)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)也了解了一個(gè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過程。和其它形式的壓縮機(jī)相比，該壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，每個(gè)曲拐上裝有兩根以上的連桿，使曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、長(zhǎng)度較短，通過一系列壽命計(jì)算可以采用 6307 深溝球軸承。為此低壓級(jí)通?？砂聪铝嘘P(guān)系確定氣缸內(nèi)壁厚度 s。 氣缸鏡面的長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)第一道及最后一道活塞環(huán)在內(nèi)外止點(diǎn)的位置而定，并且應(yīng)比活塞環(huán)的極限位置短 1~2mm，鏡面長(zhǎng)度以外的氣缸直徑應(yīng)略大一些。 壓縮一般氣體的氣缸，工作壓力不大于 25 /1030 mN? ，可采用 HT200 等。 小型和微型壓縮機(jī)，氣缸一般做成單作用式，并且由空氣進(jìn)行冷卻。 銷座的長(zhǎng)度按許用的比壓確定： mmkd PDl s 10][ m a x2 ?? （ ） 對(duì)于鋁銷座取 25 /10)1 3 01 0 0(][ mNk ??? 。 筒形活塞主要尺寸確定及材料 本設(shè)計(jì)已確定采用單作用氣缸，故選用筒形活塞，材料選為 ZL102。 圖 舌簧閥的組成 舌簧閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量輕，因此廣泛用于微型高速壓縮機(jī)中。 圖 氣閥組件圖 簧片閥廣泛用于微型空壓機(jī)。氣閥是重要的易損件之一，它直接關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 曲軸的受力較為復(fù)雜，兩拐以上的曲 軸常是多支點(diǎn)的靜不定系統(tǒng)，且四列以上時(shí)可能伴有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的附加應(yīng)力，所以這里運(yùn)用分段計(jì)算法，即從相鄰兩軸承中間切開，形成一個(gè)獨(dú)立的曲拐，單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算即可。 連桿力計(jì)算公式： ??? 22 s in1c os ??? pplFFF （ ） 沿曲軸半徑的法向力計(jì)算公式： )s in1 s in(c os 22 2 ?? ??? ??? pFZ （ ） 表 51 連桿力和沿曲軸半徑的法向力計(jì)算 曲柄轉(zhuǎn)角 活塞力 連桿力 法向力 α pT lF Z 0? 9143 9143 9143 15? 4635 4645 4399 全