【正文】 分成單列和多列兩類。 臥式及對稱平衡型壓縮機(jī)較多 用于大、中型壓縮機(jī)；立式僅用于中小型且中型壓縮機(jī)主要用于無油淪滑； L型、 V型、 W型、星型等角度式壓縮機(jī)適用于中小型和微型。、 60176。時(shí)，用裝平衡重的方法只能平衡掉一階往復(fù)慣性力合力的一部分。無十字頭結(jié)構(gòu)簡單緊湊及其高度較低，相應(yīng)的機(jī)器重量較輕，一般不需要專門的淪滑機(jī)構(gòu)。因此，無十字頭壓縮機(jī)只在小功率范圍內(nèi)使用。特別是工藝流程的壓縮機(jī)，要求機(jī)械長期運(yùn)轉(zhuǎn)，所以多用帶十字頭的壓縮機(jī)。 級(jí)數(shù)選擇及各級(jí)壓力比分配 工業(yè)用氣體有較高的壓力，多 采用多級(jí)壓縮， 這樣可以 降低排氣溫度 ， 提高氣缸容積系數(shù) ， 降低作用在活塞上的活塞力 也 節(jié)省功率消耗。對于易燃、易爆等特殊氣體及無油潤滑的壓縮機(jī)，級(jí)數(shù)選擇主要是受排氣 溫度的限制，再兼顧其他原則 [10] 本設(shè)計(jì)為 ，根據(jù)市場常用壓縮機(jī)形式與宜采用的級(jí)數(shù)關(guān)系，選擇級(jí)數(shù)為二級(jí)。立式結(jié)構(gòu) 和 臥式結(jié)構(gòu)可以制成單列和多列壓縮機(jī)； 對稱平衡型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機(jī)，且列數(shù)通常是偶數(shù)；對置型結(jié)構(gòu)卻 制成多列壓縮機(jī)。 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的確定 轉(zhuǎn)數(shù)和行程的選取對機(jī)器的尺寸、制造難易和成本有重大影響，并且還直接影響機(jī)器的效率、壽命和動(dòng)力特性。 綜合考慮壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速取 n=1000 r/min. 氣閥的選取 氣閥 是 活塞式壓縮機(jī)的重要部件之一，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： (1)使用壽命長 (只閥片和彈簧的壽命長 )； (2)氣體通過氣閥時(shí)能量損失小 ； (3)氣閥關(guān)閉時(shí)具有良好的密封性 ； (4)閥片起、閉動(dòng)作及時(shí)和迅速， 且需完全開啟 ； (5)氣閥所引起的余隙容積要??； (6) 還要求結(jié)構(gòu)簡單，制造方便， 舌簧閥 故 綜合考慮壓縮機(jī)氣閥選用舌簧閥 。飛濺潤滑多用于小型無十字頭壓縮機(jī)中，其特點(diǎn)是氣缸和運(yùn)動(dòng)部件的潤滑面都靠裝在連桿上的甩桿油，將油甩起飛濺到潤 滑部位，氣缸和運(yùn)動(dòng)部件的潤滑劑只能采用一種潤滑油，氣缸內(nèi)帶油量較大。驅(qū)動(dòng)方式與壓縮機(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，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。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 7 頁 共 52 頁 3 熱力學(xué)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù) 熱力學(xué)計(jì)算的任務(wù)： 根據(jù)氣體壓力、容積和溫度之間存在的熱力學(xué)關(guān)系，結(jié)合壓縮機(jī)的具體特性和使用要求 確定壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式及 合理的熱力參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù) 。個(gè)別小型壓縮機(jī)由于氣閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)，也可高達(dá) 6m/s 。 選擇壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí) ， 通常應(yīng)遵循慣性力不超過活塞力原則（因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件的強(qiáng)度是按活塞力來計(jì)算的）。 2i 1 ? ?? () 式中： i? ——各級(jí)名義壓力比； 2p ——排氣壓力， MPa； 1p ——進(jìn)氣壓力， MPa。最末一級(jí)也常取較小的壓力比，以防止在氣量調(diào)節(jié)時(shí)，末級(jí)壓力比可能增大到超過一般允許值，造成末級(jí)超溫。 在實(shí)際壓縮過程中，對微、小型壓縮機(jī)， ( ~ )nk? ，各級(jí)氣體的等熵指數(shù)近似取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 ? （雙原子）， 此處根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值 n= 和 k=。 各級(jí)熱力學(xué)系數(shù) 容積系數(shù) 容積系數(shù)可按下式進(jìn)行計(jì)算： 1mv 1 ( 1)? ? ?? ? ? () 式中： v? ——容積系數(shù)； ?——壓力比； ?——相對余隙容積； 級(jí)數(shù) p1(MPa) p2（ MPa） δs δd ps(MPa) pd(MPa) ε39。 （ 2） 氣閥在氣缸上的布置方式不同，相對余隙容積 不同。 膨脹過程指數(shù) m 愈小，膨脹所占體積愈大，容積系數(shù)愈小。 對于空氣冷卻式壓縮機(jī)，因?yàn)槭芾滹L(fēng)溫度的限制，不可能將氣體冷卻到一級(jí)進(jìn)氣溫度，導(dǎo)致回冷不完善。因而對進(jìn)氣過程來說，進(jìn)氣時(shí)壓力 的下降，等于損失了進(jìn)氣量，所以可 認(rèn)為壓力系數(shù) p? = s1pp 表示了由于壓力降低使氣量減小的程度。 T? 的大小取決于氣體吸熱的多少，吸熱愈多 T? 愈小。這種內(nèi)泄漏不影 響壓縮機(jī)的進(jìn)氣量和排氣量，但是影響循環(huán)流動(dòng)所涉及的各個(gè)級(jí)的進(jìn)入氣量和排出氣量，并且使級(jí)間壓力的分布發(fā)生變化，壓縮機(jī)的功耗也有所增加。 參照以上原則，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)取值范圍選擇溫度系數(shù)如下： l1? = l2? = 排氣系數(shù) 排氣系數(shù)是容積系數(shù)、壓力系數(shù)、溫度系數(shù)和泄漏系數(shù)幾個(gè)系數(shù)的總稱，可根據(jù)公式 算出： d V p T l? ? ? ? ?? （ ） 則 d1? = ? ? ? = d2? = ? ? ? = 各級(jí)氣缸的行程容積 壓縮機(jī)的排氣量 在壓縮機(jī)排氣端測得的單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積值，換算到壓縮機(jī)吸氣條件 下的數(shù)值 稱為排氣量。當(dāng)濕氣體中的水汽分壓大于該溫度下的水汽飽和壓力時(shí)，便會(huì)有一部分水汽凝結(jié)成水然后在液 汽 分離器中分離析出，即所謂凝析。 如果計(jì)算結(jié)果滿足 1 b bpp??? ? ? ?? ，則表明從 I 級(jí)排出的氣體經(jīng)冷卻后并無水汽析出。 根據(jù)空氣焓濕圖得 I 級(jí)相對濕度 1I? = 先根據(jù)式 來判定有無水析出： I 級(jí)無析水問題 ： 1 1?? ? Ⅱ 級(jí)： ? ? ? = Ⅱ 級(jí)亦無水析出； 因此： 2?? = 1。V = 4 121szD? = 23 .1 4 0 .1 1 0 .0 6 5 14? ? ? = 3m /次 h239。 表 修正后各級(jí)名義壓力及壓力比 級(jí) 次 Ⅰ Ⅱ 計(jì)算行程容積 hV ， 3m 實(shí)際行程容積 h39。39。 根據(jù)相對壓力損失計(jì)算實(shí)際氣缸內(nèi)實(shí)際壓力及壓力比，列于表 。 表 實(shí)際壓力及壓力比 級(jí) 次 修正后名義壓力（ MPa） 相對壓力損失（ %） 1s? 1+ d? 氣缸內(nèi)實(shí)際氣體壓力 實(shí)際壓力 比ds39。(1 )pp??? d2d39。 izm ???? kW 所需電機(jī)功率 對于中、小型壓縮機(jī)，如在驅(qū)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)間有傳動(dòng)裝置 (如皮帶、齒輪等 )時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)的的輸出功率要考慮附加的傳動(dòng)損失，則驅(qū)動(dòng)機(jī)功率為： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 19 頁 共 52 頁 zc cNN ?? （ ） 式中的 c? 為傳動(dòng)效率，一般對皮帶傳動(dòng)取 c? =～ ， 三角皮帶傳動(dòng)取下限；取c? = 一般驅(qū)動(dòng)機(jī)還應(yīng)留有 5%~15％的儲(chǔ)備功率 以防止 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常會(huì)因工況的變化、冷卻的惡化等引起功耗增加而造成驅(qū)動(dòng)機(jī)負(fù)荷超過正常工作的需要，所以驅(qū)動(dòng)機(jī)的名義功率應(yīng)為： icc mc39。 綜合考慮選擇 20Cr。 (2) 計(jì)算彎曲應(yīng)力 B? 把活塞銷看作兩端自由支撐的梁，與連桿接觸長度 l0上 承受均布載荷，如圖 所示，中間截面 Ⅰ —Ⅰ 的彎曲應(yīng)力最大，其值為： m a x 0B 440() 2Pl dl dd? ?? ? () 式中： B? —彎曲應(yīng)力， MPa； Pmax—最大活塞力， N； l—活塞銷座支撐長度中點(diǎn)間的距離， mm； l0—連桿小軸襯套寬度， mm； d0—活塞銷中心孔徑， mm。一級(jí)活塞銷： B 4422 50 24 20( 32 ) 17 .1 20. 4 2 20 13? ? ? ? ? ?? MPa，在允許范圍之內(nèi)，符合要求； 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 21 頁 共 52 頁 二級(jí)活塞銷： B 43600 24 20( 22 ) 2 20 0? ? ? ? ? ?? MPa，在允許范圍之內(nèi)，符合要求。 一級(jí)活塞銷：222 2 2 5 0 6 .2 0 4( 2 0 1 3 )? ? ????? MPa，在允許范圍內(nèi)，符合要求； 二級(jí)活塞銷：22 3 6 0 0 5 .7 3 2(2 0 0 )? ? ????? MPa 活塞設(shè)計(jì) 活 塞的結(jié)構(gòu)形式及材料選擇 本次 活塞式壓縮機(jī)中采用的活塞基本結(jié)構(gòu)型式 為 筒形活塞，通過活塞銷與連桿相圖 活塞銷結(jié)構(gòu)簡圖及主要尺寸 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 22 頁 共 52 頁 連。 活塞總高度 H 與活塞直徑 D 一般關(guān)系為： H=(~)D () 活塞直徑取缸徑即可： 一級(jí)活塞： D =110 mm， H=，取 H=120 mm； 二級(jí)活塞： D =65 mm，取 H=70 mm。 (6) 活塞銷中心線到底邊的距離 h1 h1= () 一級(jí)活塞：取 h1=50 mm； 二級(jí)活塞：取 h1=30 mm。 曲軸設(shè)計(jì) 曲軸的結(jié)構(gòu)形式及選材 壓縮機(jī)曲軸有 兩種基本型式，即曲柄軸和曲拐軸。 對曲拐軸主要尺寸進(jìn)行初步確定如圖 ： L 39。根據(jù)參考工廠圖紙，取左邊的軸頸長度 a=18 mm，右邊的 a=24 mm 曲柄厚度 t Dt )~(= () 大的曲柄厚度相應(yīng)于小的曲柄寬度；小的曲柄厚度相應(yīng)于大的曲柄寬度。 連桿設(shè)計(jì) 連桿的結(jié)構(gòu)形式及選材 連桿包括桿體、大頭、小頭三部分。 以下以選擇與曲軸相同的 QT6003 為設(shè)計(jì)連桿。對不同類型的壓縮機(jī)， λ 值取 ： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 26 頁 共 52 頁 對于 角度式壓縮機(jī)： ~41=? 因此可取 ? =41 ， 1301 4rL ?? ? ? mm 連桿大頭瓦尺寸的確定 目前 很 多壓縮機(jī)考慮到制造、維修的便利，選擇軸瓦的材料為 15ZChSnSb116，取大頭瓦內(nèi)徑為曲柄銷直徑 D=35 mm。 連桿的寬度 B 對于連桿 寬度取 B= mm，式中 b 為軸瓦的寬度， mm；對于大頭定位時(shí)，為大頭瓦寬度；對于小頭定位時(shí)，則為小頭襯套寬度。 式（ ）中系數(shù)取 ~。 故 4m 16 .7 36 00 10 10d ?? ? ? ? mm，取 dm=10； 2m 10 ? ??? mm2； m 2 .5 7 8 .5 1 4H ? ? ? mm； Bm=10 mm。 刮油環(huán)設(shè)計(jì) 圖 工字形截面尺寸 。工字形的截面寬度 Bm是不變的，其高度變化一般?。? 在 l′=(~)d1處： H′= （ ） 在 l′′=(~)D1處： H′′= Hm （ ） 則 l′=(~)mm， 取 l′=28mm H′=14=。 對于非圓形截面的桿體，從式（ ）求得 dm后，必須再計(jì)算成面積： 42mm dF ?? （ ） 以 Fm為桿體的中間截面面積 。 圖 連桿部件結(jié)構(gòu)簡圖及主要尺寸 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 27 頁 共 52 頁 連桿大小頭的孔徑 D， d 大頭孔徑取大頭瓦外徑為 40mm，小頭孔徑取小頭襯套外徑為 24mm。 小頭襯套材料多采用 ZQSn101。 λ 愈大，愈容易使連桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)與滑道壁相碰； λ 值取小了，就會(huì)使壓縮機(jī)外形增大。在 連桿的大頭小頭處分別設(shè)置大小軸瓦，以方便裝配調(diào)整，降低連桿的磨損。 曲柄寬度 h Dh )~(= () 則 50h? mm。