【正文】 在軸向載荷作用下螺紋中產(chǎn)生的正應(yīng)力。其中預(yù)緊力 （417）式中：預(yù)緊系數(shù)，取； 最大活塞力，N?；钊c活塞桿之間的凸肩連接時(shí)，支撐面上的比壓按式472計(jì)算 （415）式中：比壓許用值， 活塞桿凸肩的外徑，d=90mm 活塞桿直徑，mm因?yàn)?，即?jì)算比壓超過許用值，所以可用加鋼襯環(huán)的辦法來降低比壓。 因?yàn)?所以按470式計(jì)算,根據(jù)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算最大活塞力P=58300N。不貫穿活塞桿的穩(wěn)定校核可看作兩端為關(guān)節(jié)連接的桿，其長度按十字頭銷中心盤形活塞中點(diǎn)或級(jí)差活塞起點(diǎn)之間的距離計(jì)算。合金鋼材料具有很高的硬度、耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度和較高的耐腐蝕性能。⑤活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要便于活塞的拆裝。③在結(jié)構(gòu)上盡量減少應(yīng)力集中的影響。(1)對(duì)活塞桿的主要要求①活塞桿要有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。同時(shí)，為防止螺紋松動(dòng)，必須采用防松措施，如加開口銷、加鎖緊墊片等，本設(shè)計(jì)采用開口銷來防止螺母松動(dòng)，以保證活塞桿緊固于活塞上?；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(xì)牙螺紋，而且根部應(yīng)倒圓，以減小應(yīng)力集中。因?yàn)楸緣嚎s機(jī)的活塞直徑大于，根據(jù)參考書[8]取。 （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。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。(2)熱間隙（開口間隙）根據(jù)參考書[6]P108式1225計(jì)算 （46）式中：—活塞環(huán)外徑，即汽缸直徑，； —檢驗(yàn)活塞環(huán)時(shí)的溫度，℃； —活塞環(huán)工作時(shí)的溫度，℃。(1)環(huán)數(shù)Z根據(jù)[7]P46式(1)(2)計(jì)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。填充聚四氟乙烯具有如下特點(diǎn)：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。但在無油潤滑壓縮機(jī)中，多采用填充氟材料活塞環(huán)密封，其特點(diǎn)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。為了增加塔接口處的強(qiáng)度，防止其變形折斷，故活塞環(huán)軸的高度取較大。塔切口則不會(huì)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。壓縮機(jī)工作時(shí)，氣體通過活塞環(huán)切口的泄露是和切口列面積成比例的。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(dāng)大小并且應(yīng)具有均勻持久的彈力；又因?yàn)榛钊h(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(qiáng)度，并耐熱、耐磨、和導(dǎo)熱性好。活塞環(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。(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(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的吸、排氣的過程。當(dāng)氣體通過環(huán)表面高低不平的間隙時(shí)，受到節(jié)流和阻塞作用，壓力自降至，同時(shí)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(gè)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(gè)壓力差，這個(gè)壓力差使活塞緊貼在汽缸上，達(dá)到密封作用?；钊h(huán)是活塞式壓縮機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，它的好壞直接影響壓縮機(jī)的排氣量、功率及氣密性和可靠性，即影響壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。 （43）—為加強(qiáng)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(jì)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。圖41有加強(qiáng)筋的雙端面活塞計(jì)算簡圖(3)活塞頂端面的厚度t 本設(shè)計(jì)壓縮機(jī)的活塞面是有加強(qiáng)筋的雙端面活塞，為方便起見，計(jì)算時(shí)以一個(gè)面積與扇形面積相等的當(dāng)量圓來代替扇形面積。 [K]盤形活塞承壓表面的許用比壓，該金屬對(duì)填充聚四氟乙烯[K]，鑄鐵對(duì)鑄鐵[K]，鑄鐵對(duì)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。本設(shè)計(jì)壓縮機(jī)中的滑動(dòng)活塞的高度應(yīng)按支撐面上的許用比壓校核。沒有支撐面的活塞，還需考慮考慮支撐面許用比壓的需要。 盤形活塞鑄造的通常采用的材料有ZLZL10ZL10T20T254T3054等，本設(shè)計(jì)采用ZL108，其在鑄造時(shí)有良好的流動(dòng)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(diǎn)，故選此材。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?；钊麍A柱面上開有活塞環(huán)槽。為減輕重量，常制成中空結(jié)構(gòu)。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(jí)差式活塞、組合式活塞及柱塞等幾種形式[8]。它們?cè)跉飧字凶魍鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，與氣缸一起構(gòu)成壓縮容積。此臺(tái)壓縮機(jī)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(tái)對(duì)動(dòng)式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)是合理的。這個(gè)指標(biāo)反映了同類型壓縮機(jī)在相同的進(jìn)排、氣條件下，其能量消耗指標(biāo)的先進(jìn)性。本設(shè)計(jì)按10%的裕度取值。 復(fù)算排氣量由前文計(jì)算得數(shù)據(jù)：，吸氣系數(shù) 凝析系數(shù) 每轉(zhuǎn)排氣量 m3/次排氣量 m3/min 滿足工藝要求 m3/min 指示功率根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]式（1—81） （3—10）式中低壓級(jí)可?。ā﹌，對(duì)中壓與高壓級(jí)取。由此說明，與相差較大，所取初值精度不夠重新取值，再進(jìn)行復(fù)算?？梢娫摍C(jī)活塞力中最大值為N，它產(chǎn)生在第Ⅱ級(jí)活塞的外止點(diǎn)時(shí)，負(fù)號(hào)表示它對(duì)活塞桿產(chǎn)生一個(gè)壓縮力，按此活塞力查參考文獻(xiàn)[3]附錄三，可知初選活塞桿直徑mm是正確的。修正后的相對(duì)壓力損失為： 表3—5 氣缸實(shí)際吸、排氣壓力級(jí)次修正后的名義壓力/105Pa /105Pa相對(duì)壓力損失% %氣缸內(nèi)實(shí)際壓力實(shí)際壓力比ⅠⅡ1 9 （2）計(jì)算活塞力按氣缸內(nèi)的實(shí)際平均壓力分配，計(jì)算活塞力，表中、分別為活塞蓋側(cè)與軸側(cè)的面積，、分別為活塞外止點(diǎn)、內(nèi)止點(diǎn)位置時(shí)的活塞力。m按參考文獻(xiàn)[4]表2—8進(jìn)行圓整，取mm。由參考文獻(xiàn)[3]式（1—55）計(jì)算氣缸直徑 （3—7）式中S—活塞行程，mm。（6）泄漏系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，取。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]式（1—111） （3—5）式中—壓縮機(jī)第Ⅰ級(jí)進(jìn)口處空氣的相對(duì)濕度；,—分別為第Ⅰ級(jí)與第Ⅱ級(jí)的進(jìn)氣壓力，105Pa；,—對(duì)應(yīng)于第Ⅰ級(jí)與第Ⅱ級(jí)進(jìn)氣溫度時(shí)的飽和水蒸氣壓力，105Pa。則各容積系數(shù)為：由參考文獻(xiàn)[3]式（1—74） （3—4）將已知數(shù)據(jù)代入式（3—4）得（2）壓力系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，取，（3）溫度系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表1—16，取，（4）凝析系數(shù) 第Ⅰ級(jí)無析水問題：第Ⅱ級(jí)由參考文獻(xiàn)[3]表1—4查得吸氣條件℃時(shí)，不飽和水蒸汽壓力KPa，則KPa。故各級(jí)壓力比為： Ⅰ級(jí)：名義吸氣壓力Pa（絕對(duì)壓力） 名義排氣壓力Pa（絕對(duì)壓力）Ⅱ級(jí)：名義吸氣壓力Pa（絕對(duì)壓力） 名義排氣壓力Pa（絕對(duì)壓力）表3—1 各級(jí)名義吸、排氣壓力及各級(jí)名義壓力比 項(xiàng) 目級(jí) 別名義吸氣壓力/105 Pa（絕壓）名義排氣壓力/105 Pa（絕壓）名義壓力比Ⅰ 級(jí)Ⅱ 級(jí)133933由參考文獻(xiàn)[3]式（1—117）計(jì)算各級(jí)排氣溫度 （3—3）式中—各級(jí)名義排氣溫度,K；—各級(jí)名義吸氣溫度,K；—空氣的絕熱指數(shù)（）。1 m3/min吸氣壓力： 105 Pa（絕壓）排氣壓力： 105 Pa（表壓）Ⅰ級(jí)吸氣溫度： 20℃Ⅱ級(jí)吸氣溫度： 30℃相對(duì)濕度： 空氣的絕熱指數(shù)： 活塞行程： 220 mm壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速： 500 r/min由參考文獻(xiàn)[3]式（1—87）計(jì)算總壓力比 （3—1）式中—總壓力比； —Ⅰ級(jí)名義吸氣壓力,Pa； —Ⅱ級(jí)名義排氣壓力，Pa。因此，新設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)必須進(jìn)行熱力計(jì)算。第3章 熱力計(jì)算壓縮機(jī)的熱力計(jì)算是根據(jù)氣體的壓力、容積和溫度之間存在的一定關(guān)系，結(jié)合壓縮機(jī)的具體特性和使用要求而進(jìn)行的。所以本設(shè)計(jì)采用壓開吸氣閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)。至于調(diào)節(jié)的方便與可靠，同樣必須考慮。不同的調(diào)節(jié)方式，經(jīng)濟(jì)性的差異很大。各種調(diào)節(jié)方式的不斷出現(xiàn)，是由于現(xiàn)代工業(yè)中，使用者不因達(dá)到調(diào)節(jié)就滿足，而且還要求能經(jīng)濟(jì)的、方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)。這時(shí)用戶靠儲(chǔ)氣罐及管網(wǎng)中的剩余氣體供氣，當(dāng)壓力降至規(guī)定值時(shí)，彈簧又通過小活塞使壓叉復(fù)位，氣閥正常工作，排氣量恢復(fù)正常。