【文章內(nèi)容簡介】 先后順序不同，以及投入的盡力的不同，直接導(dǎo)致各個國家對增壓技術(shù)的研究水平大不相同。在國外，增壓技術(shù)已經(jīng)有七十多年的發(fā)展歷史了，最近這幾年發(fā)展更為快速。 1988 年，歐洲的六個主要公司開發(fā)了 18種新機型，而近七成新機型為增壓器。德國著名的 3K 公司的增壓器產(chǎn)量在上世紀(jì) 70年代已經(jīng)達(dá)到了 5 萬臺， 80 年代初期已將產(chǎn)量已經(jīng)超過 15萬 臺， 1983年產(chǎn)量達(dá)到 45萬臺， 1988 年產(chǎn)量達(dá)到 60萬臺， 90年代初產(chǎn)量突破 100 萬臺，產(chǎn)量逐年大幅度提高。當(dāng)然，增壓器技術(shù)發(fā)展速度最快的國家還是要屬于美國，無論在技術(shù)水平上或者在生產(chǎn)規(guī)模上，其發(fā)展水平均領(lǐng)先于歐洲各個國家，其在增壓器市場占有率很高，目前在增壓器研制上處在領(lǐng)先地位。除了美國增壓器技術(shù)發(fā)展迅速，日本的發(fā)展也很迅速，特別是在增大增壓器效率、簡易化、高效化上成績非常明顯。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前世界上增壓器年產(chǎn)量已經(jīng)突破 1000 萬臺，并且還在不斷上升。主要集中在美國霍尼韋爾公司（年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到 300 萬臺）、霍爾塞特 (康明斯 )公司、德國 3K 公司、美國 Holset 公司（隸屬于美國康明斯公司）、瑞士 abb 公司、日本石川島播磨公司及三菱重工公司等世界級著名大公司。 近幾年來，美國、日本、部分歐洲發(fā)達(dá)國家在重型汽車上的柴油機已經(jīng)全部安置了增壓器，而中小型汽車上的柴油機安置比例也逐步增至 85%，氣動增壓技術(shù)逐步成熟的應(yīng)用到小型轎車上的柴油機上。總體來說，國外增壓技術(shù)發(fā)展十分迅速，得到了許多發(fā)達(dá)國家的重視，越來越多的汽車上都采用了增壓技術(shù)。 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國增壓器技術(shù)的發(fā)展已有 50 多年的歷史，中國最早 開始引進(jìn)增壓技術(shù)是在 1958 年，經(jīng)過不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，目前增壓技術(shù)已逐漸成形，但與發(fā)達(dá)國家還有一定差距。截止目前，我國增壓器廠商已有上百余家，且數(shù)量呈上升趨勢。具有較大規(guī)模的生產(chǎn)廠家有：山東濰坊富源增壓器有限公司、山東濰坊歐特增壓器有限公司、無錫康明斯渦輪增壓器有限公司、合肥賽亞科技有限公司、福田雷沃重工、江蘇四達(dá)動力機械集團(tuán)、霍尼韋爾、上海增壓器系統(tǒng)有限公司、以及無錫的霍爾塞特工程有限公司等，以上公司主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)壓氣機輪直徑 50、 60、 67 8 9 10 11 119 等系列增壓器，其中 7 82型號的增壓器一般適用于功率在 120～ 220KW 的柴油機上。近幾年年來，小型汽車和重型汽車用的柴油機發(fā)展十分迅速，與之相適配的氣壓機輪直徑 6 90、 12 12 135 等系列增壓也開始被國內(nèi)許多大型增壓器企業(yè)重視起來，這些企業(yè)生產(chǎn)的增壓器型號也逐步多樣化，生產(chǎn)技術(shù)也明顯提高。隨著國內(nèi)外汽車行業(yè)的興起，對增壓器的需求也不斷擴(kuò)大，國內(nèi)很多增壓器廠也看準(zhǔn)了其中的商機，提高了技術(shù)改造、擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模，投入了更多的研發(fā)力量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。截止目前，國內(nèi)大部分增壓器廠家已經(jīng)基本保證了增壓器生產(chǎn)規(guī)模與質(zhì)量，研發(fā) 能力也明顯提高，盡管與發(fā)達(dá)國家仍有較大的差距，但差距在逐步減小。 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 目前，國內(nèi)擁有先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)水平與大規(guī)模生產(chǎn)能力的增壓器廠家要屬上?；裟犴f爾增壓器系統(tǒng)有限公司與無錫霍爾塞特工程有限公司。 原名上海聯(lián)信渦輪增壓系統(tǒng)有限公司的上?；裟犴f爾渦輪增壓系統(tǒng)有限公司于 1994 年 7 月成立，作為霍尼韋爾在全球范圍內(nèi)建立的第十個渦輪增壓器及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)廠的總投資為 2,700 萬美元。世界知名的蓋瑞特牌渦輪增壓器及相關(guān)產(chǎn)品專業(yè)制造和銷售來自于上?；裟犴f爾渦輪增壓系統(tǒng)有限公司。蓋瑞特牌渦輪增壓器具有多種優(yōu)勢，第一提高動力性能、降低 燃油損耗。第二降低排放，增加扭矩儲備。第三，適應(yīng)高原作業(yè)，功率補償?shù)裙π?。成立?1996 年 2 月無錫康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司（原無錫霍爾塞特工程有限公司）由無錫動力工程股份有限公司和康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司（原霍爾塞特工程有限公司）共同投資組建。主要生產(chǎn) HE300、HE400、 HX HX2 HX HX40 型號的增壓器，隨著增壓技術(shù)的發(fā)展，該公司成功地與北汽福田輕型發(fā)動機配套并成為獨家供應(yīng)商在近幾年在輕型車市場也取得了顯著的突破。從此打進(jìn)輕型增壓器市場，參與全面競爭，并有了一定的競爭能力和發(fā)展前景 。 氣動增壓器系統(tǒng)的發(fā)展歷史及對社會進(jìn)步的意義 在中國多年來一直注重抓經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶來了高消耗和高污染。很多不可再生的自然資源面臨枯竭，能源捉襟見肘能源資源短缺問題也日益嚴(yán)重， 能源結(jié)構(gòu)的變化和人們對環(huán)境保護(hù)意識的提高，加上行走機構(gòu)中曲軸式內(nèi)燃機和液壓泵組合動力的巨大節(jié)能空間，所以在氣動增壓器在液壓發(fā)展的世界大舞臺上將愈加受關(guān)注，成為動力機明星。 氣液增壓裝置在實際生活中，尤其是在機床的液壓夾具中得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為液壓夾具中不可缺少的裝置。在實際工作中，如果應(yīng)用氣壓在 1MPa以上，那么小型空氣 壓縮機就無法滿足這種氣壓，而假如購買一臺高壓空氣壓縮機雖然問題可以解決，但造成了不必要的浪費。這個問題便可以通過采用氣液增壓裝置來解決。 氣壓傳動大多數(shù)用在傳遞較迅速，沒有速度要求的場合；而液壓傳動一般用在傳遞相對穩(wěn)定，速度要求嚴(yán)格的場合。 壓縮氣體作為氣動液壓泵的動力源，由于壓縮氣體響應(yīng)速度很快，所以液壓泵不需要處于開啟狀態(tài)。采用壓縮氣體作動力，則不需要電源，省去了電路控制的部分。此外，氣動液壓泵還能夠防火、防爆、防磁場干擾、防外力沖擊，具有無污染、安裝方便、結(jié)構(gòu)簡易、性能穩(wěn)定等許多特點。人們可以充分發(fā)揮 液壓與氣動各自的特點，將其應(yīng)用在一些有特殊場合。氣動增壓器是依據(jù)某個型號的技術(shù)指標(biāo)來研究出相對應(yīng)其系統(tǒng)的重要零部件，是提高該系統(tǒng)工作性能的重要保證。所以，能夠研制出性能穩(wěn)定、可靠性高的增壓器對世界動力發(fā)展具有十分重要歷史意義。 課題的提出及主要內(nèi)容 課題研究的目標(biāo) 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 本課題研究的目標(biāo)是依據(jù)某個型號的技術(shù)指標(biāo)來研究出相對應(yīng)其系統(tǒng)的重要零部件。 該增壓器的主要技術(shù)指標(biāo)為： 氣動增壓器質(zhì)量≤ 8kg； 氣動增壓器工作頻率≥ 10Hz； 增壓器入口液體壓力 ； 增壓器出口液體壓力 6MPa； 氣源壓力為 2MPa； 油液壓力為 6MPa； 氣動設(shè)計指標(biāo)： 增壓器尺寸不大于 300?300?200（單位 :mm） 液體 1 密度： 103kg/m3,質(zhì)量流量： ； 液體 2 密度： 103kg/m3，質(zhì)量流量： ； 最大工期口面積： A 供氣 = 104m2； 總效率： ； 課題的主要內(nèi)容 本課題的主要內(nèi)容為： 氣動增壓器技術(shù)難題的提出 及相應(yīng)解決方式、液壓原理設(shè)計和改正、系統(tǒng)的理論分析和主要參數(shù)的初定。 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、氣液增壓缸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、氣針單向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計、二位五通換向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 設(shè)計圖紙的繪制：根據(jù)計算結(jié)果和綜合性分析對系統(tǒng)的各零部件進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及圖紙的最后編制。 2 .如何設(shè)計氣動增壓器結(jié)構(gòu)及氣動增壓器原理 氣動增壓器系統(tǒng)原理 系統(tǒng)的構(gòu)成 氣動增壓器的組成部件 : 氣缸 氣缸內(nèi)的壓縮空氣由氣缸兩側(cè)進(jìn)入即為成雙作用式，推動活塞運動從而輸出動力，二位五通換向閥通過控制氣體進(jìn)給方向改變運動 方向。 換向閥 單向閥 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 蓄能器 連接管路 工作過程的分析 氣動增壓系統(tǒng)的原理 如圖 所示，通過二位五通換向閥 p1和 p2 進(jìn)入高壓氣體?？刂茪飧?1 的二位五通換向閥 1 初始位置為圖中所示的右位，當(dāng)高壓控制氣體進(jìn)減壓閥調(diào)節(jié)后通過大流量電磁閥進(jìn)入二位五通換向閥 1 的入口 P 處，再由 P 口流經(jīng) B 口，進(jìn)入氣缸 1 的左腔，推動活塞向右運動，氣缸 1 的右腔氣體從 A 口流經(jīng) O2 排出。當(dāng)活塞碰到氣針單向閥 b 的氣針時，閥 b 通，高壓控制氣體通過氣針單向閥 b 與二位五通換向閥 2 的左端相連，從而使二位五通換向閥 2 處 于左位，此時高壓氣體由P 口流經(jīng) D 口，進(jìn)入氣缸 2 的左腔，推動活塞向右運動，氣缸 2 的左腔氣體從 C口流經(jīng) O1 排出。當(dāng)活塞碰到氣針單向閥 c 的氣針時，閥 c 通，高壓控制氣體通過氣針單向閥 c 與二位五通換向閥 1 的左端相連，從而使二位五通換向閥 1 處于左位，此時高壓氣體由 P 口流經(jīng) A 口，進(jìn)入氣缸 1 的右腔，推動活塞向左運動，氣缸 1 的左腔氣體從 B 口流經(jīng) O1 排出。當(dāng)活塞碰到氣針單向閥 a 的氣針時，閥 a 通，使控制氣缸 2 的二位五通換向閥 2 的左端與大氣相連，從而使二位五通換向閥 2處于右位，此時高壓氣體由 P 口流經(jīng) C 口，進(jìn)入氣缸 2 的右腔，推動活塞 向左運動，氣缸 2 的左腔氣體從 D 口流經(jīng) O2 排出。當(dāng)活塞碰到氣針單向閥 d 的氣針時，閥 d 通，使控制氣缸 1 的二位五通換向閥 1 的左端與大氣相連，從而使二位五通換向閥 1 又處于右位，這樣周而復(fù)始地進(jìn)行氣流換向，迫使氣動增壓缸中氣缸活塞左右移動，從而帶動兩端液壓缸中的液壓泵活塞進(jìn)行液壓介質(zhì)增壓 。 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 1 1 活塞 （ a、 b、 c、 d） 2 活塞 換向閥 2 圖 氣動增壓器結(jié)構(gòu)工作原理示意圖 換向閥的結(jié)構(gòu)原理 二位五通閥結(jié)構(gòu)簡圖（以二位五通換向閥 1 為例）： 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 如圖 所示：當(dāng)氣缸 2 活塞運動到頂針端點時，使單向閥打開， P1 口氣體壓強迅速增加，使閥芯向右運動，此時閥芯位于右位，高壓氣體通過 PA 進(jìn)入氣缸 1 驅(qū)動氣缸活塞運動，氣缸另一腔氣體通 BO 排出。 圖 閥芯在右位時 如圖 所示：當(dāng)氣缸 1 活塞運動到頂針端點時，使單向閥打開，此時閥芯因 P1 口氣體壓強迅速減小而向左運動。此刻閥芯位于左位，高壓氣體通過PB 進(jìn)入氣缸 2 驅(qū)動氣缸活塞運動，氣缸另一腔氣體通 AO 排出 。 圖 閥芯