【文章內容簡介】 先后順序不同，以及投入的盡力的不同，直接導致各個國家對增壓技術的研究水平大不相同。在國外，增壓技術已經(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 70年代已經(jīng)達到了 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)量達到 45萬臺， 1988 年產(chǎn)量達到 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。當然，增壓器技術發(fā)展速度最快的國家還是要屬于美國，無論在技術水平上或者在生產(chǎn)規(guī)模上，其發(fā)展水平均領先于歐洲各個國家，其在增壓器市場占有率很高，目前在增壓器研制上處在領先地位。除了美國增壓器技術發(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%，氣動增壓技術逐步成熟的應用到小型轎車上的柴油機上?？傮w來說，國外增壓技術發(fā)展十分迅速，得到了許多發(fā)達國家的重視，越來越多的汽車上都采用了增壓技術。 國內發(fā)展狀況 我國增壓器技術的發(fā)展已有 50 多年的歷史，中國最早 開始引進增壓技術是在 1958 年，經(jīng)過不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，目前增壓技術已逐漸成形，但與發(fā)達國家還有一定差距。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、江蘇四達動力機械集團、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，以上公司主要負責生產(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)技術也明顯提高。隨著國內外汽車行業(yè)的興起，對增壓器的需求也不斷擴大，國內很多增壓器廠也看準了其中的商機，提高了技術改造、擴大了生產(chǎn)規(guī)模，投入了更多的研發(fā)力量，以保證產(chǎn)品的質量。截止目前，國內大部分增壓器廠家已經(jīng)基本保證了增壓器生產(chǎn)規(guī)模與質量，研發(fā) 能力也明顯提高，盡管與發(fā)達國家仍有較大的差距，但差距在逐步減小。 氣動增壓器結構設計 3 目前，國內擁有先進生產(chǎn)技術水平與大規(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建立的第十個渦輪增壓器及相關產(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商在近幾年在輕型車市場也取得了顯著的突破。從此打進輕型增壓器市場，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)展歷史及對社會進步的意義 在中國多年來一直注重抓經(jīng)濟發(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重， 能源結構的變化和人們對環(huán)境保護意識的提高，加上行走機構中曲軸式內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、結構簡易、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)某個型號的技術指標來研究出相對應其系統(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容 課題研究的目標 氣動增壓器結構設計 4 本課題研究的目標是依據(jù)某個型號的技術指標來研究出相對應其系統(tǒng)的重要零部件。 該增壓器的主要技術指標為： 氣動增壓器質量≤ 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； 氣動設計指標： 增壓器尺寸不大于 300?300?200（單位 :mm） 液體 1 密度： 103kg/m3,質量流量： ； 液體 2 密度： 103kg/m3，質量流量： ； 最大工期口面積： A 供氣 = 104m2； 總效率： ； 課題的主要內容 本課題的主要內容為： 氣動增壓器技術難題的提出 及相應解決方式、液壓原理設計和改正、系統(tǒng)的理論分析和主要參數(shù)的初定。 結構設計計算、氣液增壓缸組件的結構設計、氣針單向閥的結構設計、二位五通換向閥的結構設計。 設計圖紙的繪制：根據(jù)計算結果和綜合性分析對系統(tǒng)的各零部件進行具體的結構設計及圖紙的最后編制。 2 .如何設計氣動增壓器結構及氣動增壓器原理 氣動增壓器系統(tǒng)原理 系統(tǒng)的構成 氣動增壓器的組成部件 : 氣缸 氣缸內的壓縮空氣由氣缸兩側進入即為成雙作用式，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給方向改變運動 方向。 換向閥 單向閥 氣動增壓器結構設計 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，當高壓控制氣體進減壓閥調節(jié)后通過大流量電磁閥進入二位五通換向閥 1 的入口 P 處，再由 P 口流經(jīng) B 口，進入氣缸 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，這樣周而復始地進行氣流換向，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行液壓介質增壓 。 氣動增壓器結構設計 6 1 1 活塞 （ a、 b、 c、 d） 2 活塞 換向閥 2 圖 氣動增壓器結構工作原理示意圖 換向閥的結構原理 二位五通閥結構簡圖（以二位五通換向閥 1 為例）： 氣動增壓器結構設計 7 如圖 所示：當氣缸 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 進入氣缸 1 驅動氣缸活塞運動，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 進入氣缸 2 驅動氣缸活塞運動，氣缸另一腔氣體通 AO 排出 。 圖 閥芯