【導(dǎo)讀】活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)是專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的主要方向之一。壓力范圍廣，效率高，適應(yīng)性強(qiáng)。礎(chǔ)，氣流有脈動(dòng)性和易損零件較多。綜合考慮我們的設(shè)計(jì)題目主要以排氣量小于1m3/min. 的微型或小型角度式空氣壓縮機(jī)為主。閥型式主要為舌簧閥。單級(jí)和多級(jí)壓縮各有優(yōu)點(diǎn)，有油和無(wú)油各有特點(diǎn)，風(fēng)冷是小型空。氣壓縮機(jī)常見(jiàn)的冷卻方式，與水冷相比也各有優(yōu)點(diǎn)。目前，小型空氣壓縮機(jī)氣閥常用舌。制造工藝性良好；機(jī)器輕巧。以上原則往往彼此之間相矛盾，應(yīng)根據(jù)壓縮機(jī)的用。途，在保證主要要求下，盡量滿(mǎn)足其他要求[1]。在某些化工部門(mén)，提高壓力可以提高合成效率，因而。提高效率以及延長(zhǎng)使用期限。五檔，而兩級(jí)的以MPa、MPa兩檔為主?？傮w方案設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，方案的選擇一定要有充分的選擇依據(jù)。明了該種結(jié)構(gòu)方案的熱力學(xué)目的和特點(diǎn)，動(dòng)力學(xué)目。選取適宜的級(jí)數(shù)、冷卻方式等，確保排氣量≥。在氣缸直徑計(jì)算出后，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。

　　

【正文】 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 0 190 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 27 頁(yè) 共 34 頁(yè) 軸向轉(zhuǎn)角 α（ 176。） 慣性力 I 往復(fù)摩擦力 Rs 氣體力 軸側(cè)（ +） 蓋側(cè)（ ） 綜合活塞力 ?P ???cos )sin( ? 切向力 T 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 0 以表 54 中 的數(shù)據(jù)，以曲柄轉(zhuǎn)角 α為橫坐標(biāo)，切向力 T 為縱坐標(biāo)，作列的切向力曲線圖，如圖 52 所示。 圖 52 列的切 向力曲線圖 5． 6 計(jì)算平均切向力并校核作圖誤差 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 28 頁(yè) 共 34 頁(yè) 切向力圖中 Tα曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積，表示壓縮機(jī)一轉(zhuǎn)中所消耗功的大小。平均切向力公式為： tm mlAT ? （ 511） 式中： A— 切向力曲線和橫坐標(biāo)包圍的面積 ， mm2； mt— 力的比例尺， kN/mm； l— 圖紙中橫坐標(biāo)的長(zhǎng)度， mm。 總平均切向力的公式： rmm RTT ??? （ 512） 用熱力學(xué)中計(jì)算所得出的軸功率計(jì)算平均切向力 Tm′′來(lái)校核 所作切向力圖的正確性 ，公式為： zm 30 NrnT ??? （ 512） 即切向力圖的準(zhǔn)確性進(jìn)行如下驗(yàn)證： 切向力圖中曲線和橫坐標(biāo)所包圍的總面積： A=，橫坐標(biāo)的長(zhǎng)度為 l=360mm，圖中 mt=1kN/mm，求的平均 切向力 Tm=。 總平均切向力為 Tm′=+=。 計(jì)算得到的平均切向力為 Tm′′=。 %3% ?????????mmm T TT ， 在規(guī)定范圍之內(nèi)，符合要求。所作切向力圖能達(dá)到精度要求。 5． 7 總切向力的疊加與總切向力圖的繪制 在多列壓縮機(jī)中，壓縮機(jī)的總切向力是由各列的切向力疊加而成的。 習(xí)慣上壓縮機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)側(cè)（或低壓側(cè)）的第 Ⅰ 列作為基準(zhǔn)列，其余的列則按該列曲柄相對(duì)基準(zhǔn)列曲柄的錯(cuò)角，順曲軸轉(zhuǎn)向一一疊加。 對(duì)于共同一個(gè)曲柄而氣缸中心線之間有某夾角的壓縮機(jī)（ W 型 ），按旋轉(zhuǎn)方向是前置的列，其切向力比后置列的切向力向前移過(guò)等于氣缸中心線夾角的角度后才能疊加。 某列的曲柄錯(cuò)角比基準(zhǔn)列超前，則超前列所超前的角度應(yīng)與基準(zhǔn)列的 0176。相重合，即超前列的切向力圖形要按自己的坐標(biāo)向左移過(guò)所超前的角度，再與落后列的切向力圖型疊加。 根據(jù)各列的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，對(duì)各列的切向力進(jìn)行疊加，將結(jié)果列表 55 中。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 29 頁(yè) 共 34 頁(yè) 表 55 總切向力 力單位： kN 曲柄轉(zhuǎn)角 а（ 176。） 第一列切向力 第二列切向力 第三列切向力 總切向力 0 0 10 20 30 40 50 60 0 70 80 90 100 110 120 0 130 140 150 160 170 180 0 190 200 210 220 230 240 0 250 0 260 270 280 290 300 0 310 0 320 330 340 350 360 0 由表 55 中的數(shù)據(jù)，以曲柄轉(zhuǎn)角 а為橫坐標(biāo)，總切向力 T 為縱坐標(biāo)，作總切向力圖，如圖 53 所示。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 30 頁(yè) 共 34 頁(yè) 根據(jù)平均切向力直線，確定盈虧功的當(dāng)量面積，作幅度面積矢量圖，如圖 54。 圖中： f1=323mm2,； f2=358mm2； f3=35mm2； △ fmax=358mm2。 5． 8 飛輪設(shè)計(jì) 飛輪的結(jié)構(gòu)型式及材料的選擇 飛輪的主要作用是使壓縮機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)均勻，機(jī)器允許的旋轉(zhuǎn)不均勻度及飛輪矩 MD2的大小 是飛輪設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 。飛輪的主要材料是 HT150 及 HT200 灰鑄鐵，當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，有的用 Z35 鑄鋼及鍛鋼制作。 在飛輪矩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般將飛輪矩的外徑取得很大，因?yàn)樵谕瑯语w輪矩情況下，圖 53 總切向力圖 Ⅰ Ⅰ Ⅰ 圖 54 總切向力圖 f1 f2 f3 Δ fmax 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 31 頁(yè) 共 34 頁(yè) 外徑越大，飛輪重量越輕，耗材越少。 直徑大的飛輪也有做成組合結(jié)構(gòu)的。 在壓縮機(jī)中，依據(jù)結(jié)構(gòu)的要求，飛輪與皮帶輪或聯(lián)軸器長(zhǎng)制成一體。有時(shí)在飛輪輪緣上鉆孔或在內(nèi)圈上安裝齒輪圈作為盤(pán)車(chē)來(lái)用。 飛輪矩計(jì)算 飛輪矩計(jì)算公式： 2 l t m a x223600 m m fMD n???? （ 513） 式中： △ fmax— 幅度面積， mm2； mt— 總切向力圖中力的比例尺（縱坐標(biāo)）， kN/mm； ml— 總切向力圖中長(zhǎng)度比例尺（橫坐標(biāo)）， l /m s l?? ， mm/mm； δ— 旋轉(zhuǎn)不均勻度。為了電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，必須把壓縮機(jī)的 ? 限制在某一范圍內(nèi)。驅(qū)動(dòng)機(jī)類(lèi)型和傳動(dòng)方式的不同， ? 的選擇也有所不同。 設(shè)計(jì)中采用的是皮帶驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)， δ≤1/30~1/40，取 δ=1/35。 已知 △ fmax=358mm2， mt=1kN/mm， ml=πs/l=，解得飛輪矩為： MD2=。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 32 頁(yè) 共 34 頁(yè) 結(jié) 束 語(yǔ) 往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的技術(shù)已趨于成熟并 廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，市場(chǎng)占有量相當(dāng)大。與此相對(duì)應(yīng)的是，壓縮機(jī)的種類(lèi)眾多，功率從數(shù)百瓦乃至上千瓦，排氣壓力低到，高達(dá) 350MPa，壓縮介質(zhì)包括物性參數(shù)各不相同的氣體。已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備之一。隨著科學(xué)的發(fā)展，壓縮機(jī)也應(yīng)更著力到先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)行列，進(jìn)行性能模擬和優(yōu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)機(jī)型的系列化、通用化、機(jī)組話(huà)和自動(dòng)化，降低生產(chǎn)的成本、完善輔助成套的設(shè)備，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。 在本次設(shè)計(jì)中，從往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的工作原理出發(fā)，結(jié)合 W 型壓縮機(jī)的特點(diǎn)，考慮到多個(gè)方面：綜合因素、設(shè)計(jì)最 優(yōu)化、結(jié)構(gòu)合理化?？傮w結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)從氣缸的排列形式、級(jí)數(shù)和列數(shù)的選擇、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和行程的確定等多個(gè)方面，進(jìn)行了闡述和計(jì)算。再通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算確定氣缸的直徑和電機(jī)的型號(hào)。然后經(jīng)過(guò)零部件的質(zhì)量計(jì)算和結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，繪制相關(guān)的零件圖。最后通過(guò)動(dòng)力學(xué)計(jì)算得到活塞的受力情況，計(jì)算飛輪矩。 通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)活塞壓縮機(jī)的更深層次的理解，不僅使專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)得到了鞏固和深化，并且鍛煉了自我獨(dú)立學(xué)習(xí)、思考及解決問(wèn)題的能力。由于自身專(zhuān)業(yè)知識(shí)不足及時(shí)間緊湊的關(guān)系，設(shè)計(jì)中可能存在著很多不足之處，但是我會(huì)在今后的學(xué)習(xí)和工 作中不斷的努力和提高的。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 33 頁(yè) 共 34 頁(yè) 致 謝 本設(shè)計(jì)在朱玉峰教授的悉心指導(dǎo)下完成的。是朱老師一絲不茍的工作態(tài)度，及對(duì)我們的嚴(yán)格要求，一遍遍不懈的指導(dǎo)我們，一遍遍細(xì)心的挑出我們的錯(cuò)誤，一遍遍堅(jiān)持的細(xì)說(shuō)我們的問(wèn)題。我的設(shè)計(jì)成果中無(wú)不凝聚著老師的汗水和期望，在此向朱教授表示深深的感謝和崇高的敬意 ! 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了同學(xué)的熱心的支持和幫助，相互討論問(wèn)題，查資料解決問(wèn)題，大家學(xué)在一起，玩在一起，這也許是我大學(xué)生涯的最后一個(gè)作業(yè)了。也借此機(jī)會(huì)感謝四年來(lái)幫助我的同學(xué)，這樣不摻雜質(zhì)純粹的師生情，同學(xué)情是 我生命中不可缺少的財(cái)富，是我一輩子都會(huì)牢記的深厚的情誼。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 34 頁(yè) 共 34 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) 1 《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》編寫(xiě)組 .活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1974 2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .聞邦椿 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 3 龔曦，何云信，彭程 .活塞環(huán)結(jié)構(gòu)和材料的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 .裝備制造技術(shù)， 2021（ 1） ： 115~117 4 金延安 .活塞銷(xiāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝 .發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)， 2021（ 1）： 75 5 葛郢漢 .活塞的材料分析 .現(xiàn)代機(jī)械， 2021（ 5）： 52~53 6 鮑軍，張成彥，姜慧軍 ， 等 .往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸動(dòng)態(tài)特性分析 .機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2021（ 3）： 233~236 7 趙志廣，王振輝 .空壓機(jī)蛇形曲軸的蛇部設(shè)計(jì) .流體機(jī)械， 1995（ 11）： 35~38 8 覃風(fēng)敏 .往復(fù)式壓縮機(jī)網(wǎng)狀閥閥座與升程限制器強(qiáng)度研究及應(yīng)用 .廣西大學(xué)學(xué)報(bào) 2021（ 4）： 26~98 9 Z concurrent engineering approach to the development of a scroll of Materials Processing Technology， 2021（ 4）： 194~200 10 侯小兵，汪啟軍，徐周璇 .壓縮機(jī)連桿有限元分析 .壓縮機(jī)技術(shù)， 2021（ 5）：19~22 11 高慎琴 .化工機(jī)器 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1992