【文章內(nèi)容簡介】 。根據(jù)連桿大頭的結(jié)構(gòu)，可 分為整體式和剖分式，整體式連桿 （圖 ）用于行程短的曲軸或采取偏心軸的結(jié)構(gòu)。整體式連桿的加工精度容易保證，由于加工時可以同時加工大小頭孔，又省去了連桿螺栓、螺母、墊片等零件，不但加工簡單，而且裝配也很方便，制造成本低。在這里采用整體式連桿。 15 連桿在工作中主要承受氣體壓力和慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，因此，對連桿的結(jié)構(gòu)要求是：具有足夠的強度和剛度；具有較高的加工精度和表面粗糙度；在保證連桿強度和剛度的條件下， 應(yīng)盡量減少連桿的質(zhì)量；減小連桿大小頭孔中心距，可使壓縮機總體尺寸和重量下降；連桿大小頭孔耐磨性良 好；連桿易于加工和測量，成本低等。 圖 整體式連桿 由前面動力計算得，連桿長度 l=91mm （ 1） 桿身中間截面尺寸當量直徑 =﹙ ﹚ = m (414) （ 2） 桿身中間截面當量面積 = = = (415) （ 3） 桿身中間截面尺寸 高度 ： = = = (416) 寬度 ： = = (417) 圖 連桿中間截面簡圖 圖 連 桿簡圖 16 （ 4） 連桿小頭軸向內(nèi)徑：因連桿小頭軸孔與活塞銷外徑配合，故取 d= =18mm （ 5） 連桿小頭軸承寬度： == （ 6） 連桿大頭軸向內(nèi)徑：連桿大頭與曲柄銷配合，故 取 D=39mm （ 7） 連桿中間長度： ≤ L 桿體的穩(wěn)定性計算 連桿的桿身必須具有足夠的剛度和強度，為此，多數(shù)連桿的桿身的橫截面是矩形或工字形。曲柄銷旋轉(zhuǎn)時，連桿大頭作擺動，由于離心力的作用 ，對桿身產(chǎn)生彎矩，因此從小頭到大頭的截面組件增大。 桿身截面處所受的壓應(yīng)力為 ： = = =(418) 在連桿擺動平面內(nèi)，連桿兩端可以看成是鉸接支承，這時，桿體中間截面在這方面的縱彎曲應(yīng)力 為 ： = c (419) 式中 c= ,取 c= , = = (420) 在垂直于連桿擺動平面的平面內(nèi)，連桿兩端可以看成是固定支承，桿體中間截面在這方向上縱彎曲應(yīng)力為 = c , = =(421) 連桿桿體所受 壓縮和縱彎曲應(yīng)力的總應(yīng)力： = + , = + (422) 許用應(yīng)力 [σ ] ≤﹙ 800 1200﹚ N/ , 17 ﹤ [σ] , ﹤ [σ] 強度符合要求 桿體的強度驗算 連桿小頭處于最小桿體截面積按最大壓差工況下的壓縮應(yīng)力考慮。其壓縮力為：σ= =(423) σ﹤ [σ ] 故強度符合要求。 曲軸 曲軸是活塞式空氣壓縮機的主要部件之一（ 圖 ） ，傳遞著壓縮機的全部功率。其主要作用是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑椭本€運動。曲軸在運動時，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復合負載，要求具有足夠的強度和剛度以及主軸頸與曲柄銷的耐磨性。曲軸一般采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造，這里采用 45 號鋼。 圖 曲柄機構(gòu)示意圖 曲軸的計算 曲柄銷直徑： =（ ） D，取 =39mm (424) 主軸頸直徑： =（ ） ， 取 =40mm (425) 曲軸的強度校核 曲柄銷上的彎矩 為 = = = m (426) 18 曲柄部分的彎矩為 = ﹙ ﹚ = m (427) 主軸頸部分的彎矩為 = = m (428) 曲軸的平均扭矩為 = = m (429) 合成彎矩 = + = m (430) 對于曲柄銷部位的合成彎曲應(yīng)力： = =﹤﹙ 80 ﹚ MPa (431) 機體和氣缸 機體 機體是活塞式空氣壓縮機非常重要的部件，機體支承著曲軸、連桿機構(gòu)和氣缸等零部件，并使這些零件互相保持著合適的位置與間隙。 機體的作用有： ⑴承受壓縮機中的作用力；此外，機體還可以將曲柄連桿機構(gòu)的重量，電動機的重量，在有些場合還可以將缸體、活塞、級間的重量還給基礎(chǔ)。 （ 2）給傳動機構(gòu)提供定位和導向基礎(chǔ)；如曲軸支承在機體的主軸承上， 十字頭以機身滑道為導向。 （ 3）作氣缸和某些輔助部件的承座。 如某些潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等就安裝在機體上。 對機體的要求有： ⑴ 機體除承受曲軸、連桿機構(gòu)和氣缸等零件的 重量外，還承受著大小和方向不斷變化的氣體力和慣性力。因此，在設(shè)計機體時，應(yīng)合理的構(gòu)型，盡量使應(yīng)力均勻分布，使機體具有足夠的強度和剛度，保證各運動零部件的正確位置和間隙。在具有足夠的強度和剛度的條件下，應(yīng)盡量減小機體的重量和尺寸。 ⑵良好的鑄造工藝性和加工工藝性。 機體一般采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，機體的鑄件應(yīng)盡量造型簡單，起模簡單，便于清砂。 19 ． 2 氣缸 圖 氣缸是往復式壓縮機中直接進行氣體壓縮的部分。它與活塞、氣閥等共同組成氣體的工作腔。 對氣缸的要求是：應(yīng)具有足夠 的 強度和剛度，工作表面具有良好的耐磨性；應(yīng)盡可能減小氣缸內(nèi)的余隙容積；結(jié)合部分的連接和密封要可靠；具有良好的鑄造工藝性，拆裝方便。 氣缸的壁厚度： t= +α= +2= (432) 式中 D 為汽缸直徑， 為最大排氣壓力， 為材料的許用應(yīng)力 ，對于鑄鐵， 為 30 MPa, α為鑄造誤差造成增加的厚度。 氣閥 閥分進、排氣閥兩種，均為單向閥，由彈簧、閥片、閥座及升程限制器組成。通過彈力和氣體壓力的作用實現(xiàn)自動開啟。 閥片是活塞式壓縮機的關(guān)鍵零件之一，它控制著壓縮機吸氣和排氣，影響到壓縮和膨脹過程?；钊騼?nèi)止點移動時，余隙容積中的高壓氣體膨脹，使氣缸內(nèi)的壓力降低。當氣缸內(nèi)外的壓力差大于閥片的彈簧力時，閥片打開，氣體被吸入氣缸。在活塞接近內(nèi)止點之前，進氣閥片一直是開啟的；在活塞接近內(nèi)止點時，由于活塞移動速度下降，閥片前后的壓力差減小，閥片在彈簧力的作 用下關(guān)閉，吸氣過程結(jié)束。 活塞到達內(nèi)止點后，開始向外止點移動，此時，吸氣閥片和排氣閥片都是關(guān)閉的，汽缸容積縮小，氣體被壓 20 縮，因而氣體壓力提高。 當活塞接近外止點時，氣缸內(nèi)氣體的壓力與排氣閥片外的壓力差大于排氣閥片本身的彈簧力時，排氣閥片打開，這就是排氣過程。當活塞到達外止點時，排氣過程結(jié)束?；钊麖耐庵裹c向內(nèi)止點移動時， 膨脹過程開始，氣體在氣缸內(nèi)膨脹時，吸氣閥片和排氣閥片都是關(guān)閉的。 氣閥受閥片兩側(cè)氣體壓力差控制而自行啟閉的自動閥，它主要由閥座、閥片、氣閥彈簧和升程限制器四個主要零件組成。 氣閥工作是否正常，直接 關(guān)系到壓縮機的性能。因此， 氣閥設(shè)計的基本要求是： ⑴ 氣體流過氣閥的阻力要??； ⑵ 氣閥形成的余隙容積要小； ⑶ 氣閥及 時啟閉，并且應(yīng)有良好的密封性，關(guān)閉后不允許泄露； ⑷ 氣閥的壽命要長； 氣閥的使用壽命不但與閥片的材料、工藝過程有關(guān)，而且與升程、轉(zhuǎn)速等有關(guān)，閥片的壽命最好與壓縮機的壽命相同。 ⑸ 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于維修，通用化程度高。 對閥片的材料的要求： ⑴ 高疲勞強度。閥片的斷裂主要是疲勞破壞。因此閥片必須具有高的沖擊、彎曲疲勞強度以及低的疲勞缺口敏感度。閥片表面是疲勞裂紋核心容易產(chǎn)生的地方，在工作狀態(tài)下，表面處應(yīng)力 最大，因此應(yīng)提高閥片表面強度。對閥片進行離子氮化處理，是提高閥片表面硬度和沖擊韌性的有效措施。 ⑵ 非金屬夾雜物含 量和帶狀組織級別要低，閥片中的非金屬夾雜物主要是氧化物和硫化物。 選擇閥片材料考慮的因素：閥片所受應(yīng)力及材料綜合性能、使用溫度、耐腐蝕性、材料質(zhì)量、價格等。故選用馬氏體不銹鋼 3Cr13. 帶輪的設(shè)計 設(shè)計參數(shù) 功率： = 轉(zhuǎn)速： =2840r/min =980r/min 21 傳動比： i= 帶輪的計算 ⒈ 確定計算功率 ,由表 87 得， = = = = (433) ⒉由 、 n ,選擇 Z 型 ⒊確定帶輪的基準直徑 和驗算帶速 V 由表 86和 88.，取小帶輪的基準直徑 =112mm 帶速 V= = =, 帶速符合