【正文】 截面要大；余隙容積要小；安裝和修理要方便。氣缸套外圓的極限公差，通常根據(jù)已加工氣缸的實(shí)測(cè)值來(lái)確定。此外，還由于下列理由采用氣缸套：（1）鑄鋼和鍛鋼氣缸，為了防止咬合；（2）氣缸有缺陷，經(jīng)修補(bǔ)回用；（3）便于實(shí)現(xiàn)氣缸尺寸系列化等。如果壓縮氣體較臟或者壓縮氣體使氣缸表面的潤(rùn)滑惡化，則氣缸表面就有較大的磨損。為了減少氣缸工作表面的磨損，應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇活塞環(huán)和氣缸工作表面之間的硬度和配合，這就要求氣缸工作表面具有細(xì)微的珠光體組織，硬度達(dá)HB170以上。而且與工作表面成錐面過(guò)渡，錐面的斜度一般取1∶3或等于15176。工作表面的長(zhǎng)度應(yīng)滿足這樣的要求：活塞在內(nèi)、外止點(diǎn)位置時(shí)，相應(yīng)的最外一道活塞環(huán)能越出工作表面（1～2）mm，以避免形成凸邊或積垢。氣缸中孔的內(nèi)圓表面，為氣缸的工作表面，供活塞在其中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并保持滑動(dòng)部分的氣密性，以形成所需的壓縮容積。為了保證工作的可靠性，壓縮機(jī)列中的所有氣缸要有較高的同心性。鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能，對(duì)氣缸結(jié)構(gòu)形狀的限制較小，所以鑄鐵氣缸的形式較多，有單層壁氣缸和多層壁氣缸。工作壓力低于20MPa的氣缸用鑄鐵或稀土球墨鑄鐵制造。吸氣閥受氣缸內(nèi)的氣體壓力作用，脫離其承座的力要比排氣閥所受的同樣的力大得多，所以吸氣閥壓罩的壓緊螺栓要比排氣閥的取得多。單作用氣缸的潤(rùn)滑點(diǎn)布置在靠壓縮容積側(cè)第一道活塞環(huán)掃過(guò)距離的中間位置，而且氣缸一般都有指示器接管。因此本次設(shè)計(jì)選用舌簧閥，為了簡(jiǎn)化氣缸的結(jié)構(gòu)，氣閥安裝在氣缸蓋上，氣閥的中心線與氣缸中心線平行布置氣閥在兩氣缸蓋上。氣閥在氣缸上的布置方式對(duì)氣缸的結(jié)構(gòu)有很大影響。本次設(shè)計(jì)在氣缸工作表面加上細(xì)微的珠光體組織，硬度達(dá)HB170以上，使活塞環(huán)的硬度比氣缸工作表面的硬度高（10~20） HB。由于活塞和活塞環(huán)在氣缸工作表面上滑行，使氣缸工作表面受到摩損，而且當(dāng)活塞在止點(diǎn)位置時(shí)，速度等于零，靠壓縮容積一側(cè)的第一道活塞環(huán)的比壓很大，有可能咬在工作面上，所以此處的磨損最大。為此氣缸上一般都設(shè)有定位凸肩。（6）氣缸直徑和閥座安裝孔等尺寸應(yīng)符合“三化”要求。（4）結(jié)合部分的連接和密封要可靠。（2）要有良好的冷卻；在有油潤(rùn)滑的氣缸中，工作表面應(yīng)有良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。設(shè)計(jì)氣缸的要點(diǎn)是（1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 氣缸的設(shè)計(jì) 基本結(jié)構(gòu)型式及選材氣缸是活塞式壓縮機(jī)中組成壓縮容積的主要部分?；钊N的材料為20Cr,為合金鋼，100 MPa。則活塞銷總長(zhǎng)為 （413）一級(jí)活塞銷：=80mm二級(jí)活塞銷：mm一級(jí)活塞銷MPa二級(jí)活塞銷MPa活塞銷的材料為20Cr，是合金鋼，一、二級(jí)活塞銷的在允許范圍內(nèi)。許用彎曲應(yīng)力：碳素鋼90 MPa；合金鋼150 MPa。二級(jí)活塞：d20mm，取10mm，則 MPa，在允許范圍內(nèi)。鑄鋁活塞20 MPa~25MPa。則一級(jí)活塞銷，取d20mm二級(jí)活塞銷：，取d20mm活塞銷座處的表面壓力按下式確定 （411）式中：d—如圖6所示，為活塞銷外徑，mm； —活塞銷在一側(cè)銷座中的支撐長(zhǎng)度，mm。 （410）式中：pmax—最大活塞力，N；d —活塞銷直徑，m； l0 —連桿銅套長(zhǎng)度，按l0 (~)d的范圍選取； [k2] —活塞銷許用比壓，活塞力始終在一個(gè)方向時(shí)，[k2]120105Pa ~150105Pa；活塞力的方向有變化時(shí)，[k2]150105Pa ~250105Pa。 活塞銷的主要結(jié)構(gòu)尺寸活塞銷的尺寸，根據(jù)最大活塞力作用下活塞銷投影工作面上的許用比壓初步確定后，按彎曲和剪切作用校核其強(qiáng)度。 活塞示意圖 活塞銷的設(shè)計(jì) 活塞銷的材料 活塞銷連接了活塞和連桿，在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，承受連桿的重量和連桿作用在活塞銷的力，所以活塞銷要有足夠的強(qiáng)度和剛度?；钊N孔徑均為20 mm。裙座到底邊的距離約為 （48）一級(jí)活塞裙座到底邊的距離mm二級(jí)活塞裙座到底邊的距離mm活塞銷中心線到底邊距離約為 （49）一級(jí)活塞活塞銷中心線到底邊距離mm，取為32 mm。活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離為 （46）一級(jí)活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離 mm二級(jí)活塞頂面至第一道活塞環(huán)的距離 mm取=6mm，=6mm。一般取=（12）h。 活塞結(jié)構(gòu)尺寸的確定 不計(jì)密封環(huán)和刮油環(huán)高度時(shí)的活塞高度 （43）式中：—最大側(cè)向力；為連桿徑長(zhǎng)比，為最大活塞力；D—活塞直徑，m；[k1] —筒形活塞支撐面的許用比壓， MPa ~。本設(shè)計(jì)采用筒型活塞。（5）柱塞：活塞直徑很小時(shí)，采用活塞環(huán)密封在制造上有困難。（3）級(jí)差式活塞：用在串聯(lián)兩個(gè)以上壓縮級(jí)的級(jí)差式氣缸中。為了減輕重量，一般鑄成空心的。（1）筒形活塞：用于小型無(wú)十字頭壓縮機(jī)，通過(guò)活塞銷與連桿連結(jié)。此時(shí)為防止活塞的外表面造成氣缸的損傷，通常銷座附近的群部略向下凹。 一級(jí)活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 二級(jí)油環(huán)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 .3 活塞的設(shè)計(jì)對(duì)于小型、微型無(wú)十字頭的壓縮機(jī)，活塞銷與連桿直接相連。在設(shè)計(jì)中，刮油環(huán)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，以利于生產(chǎn)管理。刮油環(huán)的工作面有鋒利的邊緣，以便把氣缸上的潤(rùn)滑油刮下，刮下的油順著活塞上的導(dǎo)油孔導(dǎo)出。（4）自由開(kāi)口寬度A查文獻(xiàn)資料[1]得：A1= A2=根據(jù)已知的條件=95mm，=70mm，選用文獻(xiàn)[1]中的標(biāo)準(zhǔn)活塞環(huán)。mm，取=。 mm，取=3mm。較小值用于大直徑活塞環(huán)，較大值用于小直徑活塞環(huán)和壓差較大的活塞環(huán)，最后應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。mm，取=3mm。D為活塞環(huán)外徑（mm），且大直徑活塞環(huán)的t取小值，小直徑活塞環(huán)的t取大值，最后應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。，取=3?；钊h(huán)的數(shù)目按上述公式進(jìn)行計(jì)算后，根據(jù)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的行程進(jìn)行圓整。本設(shè)計(jì)采用直切口式。 （3）搭接口式。該結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)氣體泄漏量及加工難易程度介于直切口式與搭接口式之間，使用最為廣泛。該結(jié)構(gòu)加工簡(jiǎn)單，但壓縮機(jī)氣體泄漏量大，因此一般很少采用。 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)有4種：直切口式、斜切口式、搭接口式、組合式。對(duì)于小直徑活塞環(huán)或高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)用的活塞環(huán)，可選用合金鑄鐵制造。 活塞環(huán)的材料如果沒(méi)有特殊要求，活塞環(huán)一般用鑄鐵或合金鑄鐵制造。在活塞式壓縮機(jī)中，活塞環(huán)是關(guān)鍵的零件之一，它設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響到壓縮機(jī)的排氣量、功率、密封性及可靠性，從而影響到壓縮機(jī)的使用成本。對(duì)活塞壞的基本要求是密封可靠和耐磨損。 活塞環(huán)設(shè)計(jì)活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間的縫隙用的零件。對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，活塞組件的設(shè)計(jì)包括活塞環(huán)的設(shè)計(jì)、刮油環(huán)的設(shè)計(jì)、活塞的設(shè)計(jì)和活塞銷的設(shè)計(jì)。兩列以上的壓縮機(jī)中．應(yīng)根據(jù)慣性力平衡的要求配置各列活塞的重量。（2）活塞與活塞桿(或活塞銷)的連接和定位要可靠。 活塞組件設(shè)計(jì)活塞組件與氣缸構(gòu)成了壓縮容積。4 主要零部件設(shè)計(jì)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的主機(jī)包括傳遞動(dòng)力并將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的曲柄——連桿機(jī)構(gòu)以及來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮工作循環(huán)的氣缸、活塞以及密封等組件。一般驅(qū)動(dòng)功率還應(yīng)留有（5~15）%的功率儲(chǔ)備，故驅(qū)動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為 （326）本設(shè)計(jì)選用皮帶傳動(dòng)，按10%的裕度計(jì)算。根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)，取，則W 電機(jī)輸入功率對(duì)于中、小型壓縮機(jī)，若用皮帶、齒輪等傳動(dòng)時(shí)，還要考慮傳動(dòng)損失，則驅(qū)動(dòng)機(jī)的效率為 （325）式中：—傳動(dòng)效率。驅(qū)動(dòng)機(jī)傳給壓縮機(jī)主軸的功率為軸功率，它除了提供內(nèi)部功率以外還要克服摩擦副之間的機(jī)械摩擦功率，通常摩擦損失耗功都用機(jī)械效率表示，故軸功率為 （324）根據(jù)已有機(jī)器的統(tǒng)計(jì)，帶十字頭的大、中型壓縮機(jī)：小型不帶十字頭的壓縮機(jī)：高壓循環(huán)壓縮機(jī)：無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的機(jī)械效率還要低些。對(duì)于理想氣體，各級(jí)的指示功率按下式計(jì)算 （322）對(duì)于實(shí)際氣體，各級(jí)的指示功率按下式計(jì)算： （323）式中：， —分別為級(jí)的名義吸、排氣壓力，Pa； ，—分別為同列缸內(nèi)各級(jí)對(duì)應(yīng)級(jí)的軸側(cè)、蓋側(cè)活塞工作面積，m2。軸側(cè)活塞工作面積為 （320）蓋側(cè)活塞工作面積為 （321）則 m2 m2表38 各列活塞力級(jí)次內(nèi)止點(diǎn)活塞力P(106N)軸側(cè)(+)蓋側(cè)()ⅠⅡ級(jí)次外止點(diǎn)活塞力P(106N)軸側(cè)(+)蓋側(cè)()ⅠⅡ一級(jí)最大活塞力為2439N，二級(jí)最大活塞力為3866N。105Pa105Pa表35 修正后各級(jí)名義壓力及壓力比級(jí) 次ⅠⅡ計(jì)算行程容積，m3實(shí)際行程容積，m3修正系數(shù)βkβk+11名義進(jìn)氣壓力名義排氣壓力修正后的名義壓力比 修正后各級(jí)排氣溫度表36 修正后各級(jí)排氣溫度級(jí)數(shù)進(jìn)氣溫度，K壓力比壓縮過(guò)程指數(shù)n排氣溫度，KⅠ293404Ⅱ313410 計(jì)算活塞力 計(jì)算氣缸進(jìn)排氣過(guò)程的平均壓力由文獻(xiàn)[5]查得：=6% =4% =9% =7%表37 氣缸內(nèi)進(jìn)、排氣過(guò)程的平均壓力級(jí)數(shù)修正后名義壓力（MPa）相對(duì)壓力損失（%）1δs1+δd氣缸內(nèi)實(shí)際壓力實(shí)際壓力比δsδdⅠ69Ⅱ47列的活塞力是各列氣缸中作用在活塞工作面積上的氣體壓力的代數(shù)和 （317）最大活塞力(氣體力)發(fā)生在內(nèi)、外止點(diǎn)處，規(guī)定：使連桿受拉為正，使連桿受拉為負(fù)。 （312）m3/minm3/min 計(jì)算各級(jí)壓力修正系數(shù)及 （313） （314）式中：、 —同級(jí)吸、排氣的修正系數(shù)。圓整后，各級(jí)的壓力和溫度會(huì)發(fā)生變化，需要進(jìn)行修正。故氣缸直徑為一級(jí)氣缸：二級(jí)氣缸：按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圓整后：。對(duì)于單作用氣缸 （310）對(duì)于雙作用氣缸 （311）式中：—i級(jí)氣缸的行程容積, m3/min； 　s —活塞行程，m； n —壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；z —同級(jí)氣缸數(shù)；d —活塞桿直徑，m。按給定排氣量范圍，取m3/min。 壓縮機(jī)行程容積的確定壓縮機(jī)第Ⅰ級(jí)的氣缸行程容積按下式計(jì)算 （38）式中： —壓縮機(jī)的排氣量，m3/min； —壓縮機(jī)第一級(jí)的排氣系數(shù)。 抽氣系數(shù)的確定有抽氣，無(wú)抽氣。第一級(jí)從大氣中吸氣，無(wú)析水問(wèn)題，故。查文獻(xiàn)[5]表35得： MPa，MPa。進(jìn)口氣體的相對(duì)濕度以石家莊市的空氣相對(duì)濕度為準(zhǔn)，查文獻(xiàn)[5]附表56國(guó)內(nèi)各地空氣計(jì)算參數(shù)，以太原、天津等地的空氣平均相對(duì)濕度為參照，取。水分的析出會(huì)影響第一級(jí)以后各級(jí)的吸氣量。本設(shè)計(jì)為油潤(rùn)滑，故選?。?。（3）高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)，取大些，低轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)取小些。影響的因素包括（1）大直徑氣缸，取大些，小直徑氣缸取小些。泄漏系數(shù)的取值于氣缸的排列方式、氣缸與活塞桿的直徑、曲軸轉(zhuǎn)速、氣體壓力的高低以及氣體的性質(zhì)有關(guān)。故選?。?。（5）大、中型壓縮機(jī)取大值，微、小型壓縮機(jī)取小值。（3）高轉(zhuǎn)速比低轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)，大。影響的因素包括（1）壓力比大者，取小值。 確定溫度系數(shù)溫度系數(shù)的大小取決于進(jìn)氣過(guò)程中加給氣體的熱量，其值與氣體冷卻及該級(jí)的壓力比有關(guān)，一般。對(duì)于進(jìn)氣壓力等于或接近大氣壓力的第一級(jí)，進(jìn)氣阻力影響相對(duì)較大，可在范圍內(nèi)選取，第二級(jí)進(jìn)氣阻力相對(duì)于氣體壓力要小的多，可在范圍內(nèi)選取。影響壓力系數(shù)的主要因素一個(gè)是吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的彈簧力，另一個(gè)是進(jìn)氣管道中的壓力波動(dòng)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，選用舌簧閥結(jié)構(gòu)，由上述經(jīng)驗(yàn)選取各級(jí)相對(duì)余隙容積：。（4）一般直徑大的氣缸具有較小的余隙容積。（3）各類型氣閥，在安裝直徑相同時(shí)，具有不同的余隙容積。（2）氣閥在氣缸上的布置方式不同，相對(duì)余隙容積也不同。采用舌簧閥的微小型壓縮機(jī)。表33 不同壓力下的值進(jìn)氣壓力（105Pa）任意值時(shí)k=~44~1010~3030 根據(jù)不同的氣閥結(jié)構(gòu)，選用各級(jí)的相對(duì)余隙容積值。 （33）式中： —容積系數(shù)； —相對(duì)余隙容積； — 壓力比。對(duì)于大