【文章內(nèi)容簡介】 量 m3/min 滿足工藝要求 m3/min 指示功率根據(jù)參考文獻[3]式（1—81） （3—10）式中低壓級可取（～）k，對中壓與高壓級取。將已知數(shù)據(jù)代入式（3—10）得第Ⅰ級：式中，kw第Ⅱ級：式中，kw壓縮機的總指示功率：kw 軸功率根據(jù)參考文獻[3]，取機械效率 kw 電機功率考慮到壓縮機運轉(zhuǎn)時常會因工況的變化、冷卻的惡化等引起功率消耗增加而造成驅(qū)動機負荷超過正常工作的需要，因此，一般驅(qū)動機還應(yīng)留有一定的儲備功率。本設(shè)計按10%的裕度取值。則 kw 電動機型號根據(jù)kw選擇電動機，由參考文獻[10]選用電動機：型 式：開啟式單伸軸三相同步電動機型 號：TK200—18/1430額定功率：200kw轉(zhuǎn) 速：600r/min效 率：%電 壓：6000V重 量：1743kg外形尺寸：145713501260勵磁方式：可控硅勵磁 比功率壓縮機的比功率是指單位排氣量所消耗的軸功，表達壓縮機效率的另一種方式。這個指標反映了同類型壓縮機在相同的進排、氣條件下，其能量消耗指標的先進性。根據(jù)參考文獻[3]式（3—31）有kw/(m3/min)據(jù)目前統(tǒng)計，一般動力用空壓機，排氣量小于10 m3/min時，～ kw/(m3/min)，排氣量為10～100 kw/(m3/min)時，～ kw/(m3/min)。此臺壓縮機的排氣量是30 m3，在10～100 m3/min范圍內(nèi)，其比功率的值也在要求范圍內(nèi)，所以本臺對動式壓縮機的設(shè)計是合理的。第4章 活塞組件設(shè)計活塞組件包括活塞、活塞環(huán)、活塞桿等。它們在氣缸中作往復(fù)運動，與氣缸一起構(gòu)成壓縮容積。根據(jù)活塞的作用和它的運動規(guī)律及受力特點，對活塞的主要要求是：有足夠的強度、剛度、耐磨性、密封性好、重量輕，活塞與其連接件的傳遞動力元件（如活塞桿）應(yīng)連接可靠。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，活塞可分為筒形活塞、盤形活塞、級差式活塞、組合式活塞及柱塞等幾種形式[8]。本設(shè)計為4D40/7 型活塞式壓縮機，由于該型壓縮機所采用的活塞用于有十字頭的雙作用汽缸中，故用盤形活塞較合適。為減輕重量，常制成中空結(jié)構(gòu)。活塞兩端面設(shè)有筋板一增強斷面的剛性。活塞圓柱面上開有活塞環(huán)槽。為防止熱膨脹和活塞與氣缸磨損下沉?xí)r加劇磨損，活塞的外圓與氣缸內(nèi)圓應(yīng)留有1～2mm的間隙（承壓面除外）。為避免鑄鐵應(yīng)力和縮孔，以及防止工作中心受熱而造成不規(guī)則變形，鑄鐵活塞的筋不能與轂部和外壁相連。在活塞端面每兩條筋之間開清砂孔，清砂后用螺塞封閉，但必須采取防漏防松措施。 盤形活塞鑄造的通常采用的材料有ZLZL10ZL10T20T254T3054等，本設(shè)計采用ZL108，其在鑄造時有良好的流動性，并且鑄件的致密度也高，具有較低比重，較高耐蝕性和較小線收縮率等優(yōu)點，故選此材。已知參數(shù)：級活塞質(zhì)量： 級活塞桿質(zhì)量： 級活塞桿長： 1125mm支撐面長： 38mm包角 ： (1)活塞的高度 活塞的高度取決于所需安裝活塞環(huán)的多少及氣閥配置的方式等。沒有支撐面的活塞，還需考慮考慮支撐面許用比壓的需要。第一道活塞環(huán)與活塞之間的距離應(yīng)根據(jù)氣閥安置，并保證其越出汽缸鏡面1～2mm要求來確定。本設(shè)計壓縮機中的滑動活塞的高度應(yīng)按支撐面上的許用比壓校核。根據(jù)參考書[1] 464式 mm （41）式中： H除去活塞環(huán)后的承壓面高度，mm； B承壓表面的投影寬度，mm； G活塞重量與活塞桿一半重量的和，kg。 [K]盤形活塞承壓表面的許用比壓，該金屬對填充聚四氟乙烯[K]，鑄鐵對鑄鐵[K]，鑄鐵對巴氏 合金[K]，根據(jù)參考書[7]圖8可知由于支撐環(huán)選用的材料是填充聚四氟乙烯，即[K]=，則由于，所以滿足要求。(2)活塞的轂部外徑和活塞外壁的內(nèi)徑取 取mm，mm。圖41有加強筋的雙端面活塞計算簡圖(3)活塞頂端面的厚度t 本設(shè)計壓縮機的活塞面是有加強筋的雙端面活塞，為方便起見，計算時以一個面積與扇形面積相等的當量圓來代替扇形面積。根據(jù)[1]4676式 （42）式中：—考慮鑄造偏差的附加項，可取=2～5mm鑄鋁的許用彎曲應(yīng)力； —汽缸中最大氣體力，Mpa； —當量圓的直徑，mm。 （43）—為加強筋數(shù)，取；則(4)活塞端面的最大彎曲應(yīng)力 根據(jù)參考書[2]式468計算根據(jù)參考書[7]所提供的鑄鋁的許用剪切應(yīng)力為，所以安全。(5)活塞與活塞桿連接處的轂部應(yīng)力計算剪應(yīng)力根據(jù)參考書[7]提供的鑄鋁許用剪切應(yīng)力，所以滿足要求?；钊h(huán)是活塞式壓縮機中的關(guān)鍵零件之一，它的好壞直接影響壓縮機的排氣量、功率及氣密性和可靠性，即影響壓縮機的經(jīng)濟性。(1)密封原理活塞主要依靠節(jié)流和阻塞來密封，當環(huán)裝入汽缸后，由于環(huán)的彈性而產(chǎn)生預(yù)緊壓力，使環(huán)緊貼在汽缸上。當氣體通過環(huán)表面高低不平的間隙時，受到節(jié)流和阻塞作用，壓力自降至，同時由于活塞環(huán)與槽間有側(cè)間隙，環(huán)緊靠在壓力低的一側(cè)，故在活塞內(nèi)表面與環(huán)槽之間的間隙處由一個近似等于的氣體壓力作用，而沿活塞處表面作用的氣體壓力是變化的，從降至，其平均值為（+）/2，這樣便產(chǎn)生了一個壓力差，這個壓力差使活塞緊貼在汽缸上，達到密封作用。同理，在軸向也有一個壓力差把環(huán)緊壓在環(huán)槽的側(cè)面達到其密封作用。(2)工作條件、結(jié)構(gòu)形式和材料選擇 活塞環(huán)為一開口的圓環(huán)，作為密封元件組裝在活塞上，通過活塞的往復(fù)運動實現(xiàn)壓縮機的吸、排氣的過程。在自由狀態(tài)下，其外徑大于汽缸的直徑，裝入汽缸后，環(huán)徑縮小僅在切口處留下一個膨脹間隙?；钊h(huán)的主要作用是密封汽缸與活塞之間的間隙，防止氣體從壓縮容積的一側(cè)漏向下一側(cè)，并且還有均勻分布潤滑油的作用。但是它會引起粘著、疲勞、變形和腐蝕等多種形式的磨損，其磨損壽命很大程度上取決于材料的性質(zhì)。為保證活塞環(huán)的外圓能夠全部均勻地緊密靠在汽缸上，要求活塞環(huán)具有良好的正圓度和適當大小并且應(yīng)具有均勻持久的彈力；又因為活塞環(huán)的工作處于高溫、高壓、和較高的應(yīng)力下，并且與汽缸、活塞相摩擦，因此要求活塞環(huán)不僅要密封可靠，并且要有一定的強度，并耐熱、耐磨、和導(dǎo)熱性好?；钊慕Y(jié)構(gòu)形式一般有三種：直切口、斜切口、和塔接口。壓縮機工作時，氣體通過活塞環(huán)切口的泄露是和切口列面積成比例的。直切口形式泄露橫截面最大，在切口間隙相同時，斜切口泄露面積較小。塔切口則不會造成直接通過切口泄露，并且使氣體不能直接通過切口，需經(jīng)二次折流，從而大大減少泄漏量。由此，本設(shè)計采用的是塔接口形式。為了增加塔接口處的強度，防止其變形折斷，故活塞環(huán)軸的高度取較大?；钊牟牧贤ǔ？捎没诣T鐵或合金鑄鐵制造。但在無油潤滑壓縮機中，多采用填充氟材料活塞環(huán)密封，其特點是無毒、自潤滑、沒有污染介質(zhì)、耐酸堿、耐溶劑、不磨損汽缸等。一般來說，填充聚四氟乙烯的使用壽命都比金屬環(huán)壽命長。填充聚四氟乙烯具有如下特點：良好的自潤滑性能；密封效果好；允許的比壓比金屬環(huán)小等。本設(shè)計的壓縮機屬于無油潤滑壓縮機，所以我們采用填充聚四氟乙烯。(1)環(huán)數(shù)Z根據(jù)[7]P46式(1)(2)計算： (1) （44） (2) （45）式中：—活塞兩端最大壓差，； —作用在活塞環(huán)上的壓力，； —活塞平均速度。取，則所以滿足要求。(2)熱間隙（開口間隙）根據(jù)參考書[6]P108式1225計算 （46）式中：—活塞環(huán)外徑，即汽缸直徑，； —檢驗活塞環(huán)時的溫度，℃； —活塞環(huán)工作時的溫度，℃。根據(jù)參考書[6]由于難于得到運轉(zhuǎn)時初步設(shè)計時使用下列推薦參考值： （47）即(3)環(huán)的徑向厚度t根據(jù)[6]式1231根據(jù)參考書[6]表114取(4)軸向高度h根據(jù)參考書[6]所知環(huán)的軸向高度應(yīng)該保證環(huán)的必要性，但過大，將導(dǎo)致摩擦功增加，而且加劇環(huán)對槽的沖擊。一般取，考慮到活塞環(huán)采用塔接形式，應(yīng)取較大值，一般取。(5)槽寬間隙根據(jù)參考書[6]得知，由于難以得到運轉(zhuǎn)的、初步設(shè)計使用下列推薦參考值： （49）即(6)環(huán)的自由開口間隙根據(jù)參考書[6]式1226 （410）式中：值由活塞環(huán)所需的預(yù)緊密封壓力決定。 （411）式中：—汽缸直徑，； —環(huán)的徑向厚度，； —環(huán)材料彈性模量，； —所需預(yù)接觸壓力。當時。因為本壓縮機的活塞直徑大于，根據(jù)參考書[8]取。活塞桿將活塞與十字頭連接成一個整體，傳遞作用在活塞上的力并帶動活塞運動?；钊炕钊麠U上的凸肩及螺紋用螺母固定在活塞桿上，由于活塞桿承受交變載荷，活塞桿上的連接螺紋應(yīng)采用細牙螺紋，而且根部應(yīng)倒圓，以減小應(yīng)力集中。因此，本設(shè)計采用細牙螺紋聯(lián)接。同時，為防止螺紋松動，必須采用防松措施，如加開口銷、加鎖緊墊片等，本設(shè)計采用開口銷來防止螺母松動，以保證活塞桿緊固于活塞上。在無油潤滑壓縮機中，為防止油進入填料函和汽缸要適當加長活塞桿長，使活塞桿通過刮油器的部分不進入填料函。(1)對活塞桿的主要要求①活塞桿要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。②耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度。③在結(jié)構(gòu)上盡量減少應(yīng)力集中的影響。④保證連接可靠，防止松動。⑤活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計要便于活塞的拆裝?；钊麠U的常用材料有35鋼、45鋼、38CrMoAlA、2Cr13Cr13等。合金鋼材料