【正文】 指數(shù)=，則，取=各級名義排氣溫度計算結(jié)果列表如下。即取=則第一級的壓力比=13/=4各級名義進、排氣壓力及壓力比已經(jīng)調(diào)整后列表如下表31 各級名義進、排氣壓力及壓力比級數(shù)名義進氣壓力p1（MPa）名義排氣壓力p2（Mpa）名義壓力比εⅠ4Ⅱ13 初步確定各級排氣溫度各級排氣溫度按下式計算 （32）式中：Td —級的排氣溫度，K； Ts —級的吸氣溫度，K； n —壓縮過程指數(shù)。 （31）式中： —任意級的壓力比； —總壓力比； —級數(shù)。 壓縮機結(jié)構(gòu)方案示意圖3 熱力學(xué)計算 初步確定各級排氣壓力和排氣溫度 初步確定各級壓力多級壓縮過程中，常取各級壓力比相等，這樣各級消耗的功相等，而壓縮機的總耗功也最小。作用方式選用單作用式，無十字頭。，結(jié)構(gòu)方案采用兩級置中式結(jié)構(gòu)。此類壓縮機結(jié)構(gòu)緊湊，每個曲柄銷上裝有兩根以上的連桿，曲軸結(jié)構(gòu)簡單、軸向長度較短，并可采用滾動軸承，主要適用于中、小型及微型壓縮機。在活塞式壓縮機中，用得最普遍的是電動機驅(qū)動。驅(qū)動方式與壓縮機的結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)的選擇有著密切的關(guān)系，在選擇壓縮機結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)時，應(yīng)該同時考慮驅(qū)動方式的選擇。鑒于前述內(nèi)容，由于本設(shè)計是微小型的壓縮機，考慮使用材料的成本，制造的工藝復(fù)雜程度等因素，本設(shè)計采用有油潤滑方式，并結(jié)合兩種有油潤滑方式各自的特點，具體采用飛濺潤滑方式。壓力潤滑多用于大、中型帶十字頭的壓縮機中。飛濺潤滑多用于小型無十字頭壓縮機中。采用自潤滑材料制成，不需添加潤滑油，排出的氣體不含油污，不污染作業(yè)環(huán)境和工作介質(zhì)，使壓縮機的工作范圍更加廣泛，適用一切需要高凈化氣源行業(yè)使用。全無油潤滑壓縮機其實是指所有運動摩擦副均不采用液體潤滑劑潤滑，排出的壓縮氣體是潔凈無油的一種動力機械。要保證有適量的潤滑油輸送至各運動部位；（2）系統(tǒng)中要有便了檢查供油情況的部位和儀表；（3）要有使?jié)櫥蛢艋倪^濾裝置；（4）供油管路的布置要緊湊、整齊，便于拆裝和清洗，同一管路中管件的選擇要力求劃一。 壓縮機潤滑方式的選擇壓縮機中，在零件相互滑動的部位，如活塞環(huán)與氣缸、填料與活塞桿、主軸承、連桿大頭瓦以及連桿小頭襯套等處，要注入潤滑劑進行潤滑，以達(dá)如下目的：（1）減小摩擦功率，降低壓縮機功率消耗；（2）減少滑動部位的磨損，延長零件壽命；（3）潤滑劑有冷卻作用，可導(dǎo)走摩擦熱，使零件工作溫度不過高．從而保證沿動部位必要的運轉(zhuǎn)間隙，防止滑動部位咬死或燒傷，（4）用油作潤滑劑時，尚有防止零件生銹的作用。另外，壓縮機與驅(qū)動機直聯(lián)時，應(yīng)顧到驅(qū)動機的額定轉(zhuǎn)數(shù)。一般說來，活塞力較大的機器，轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)地較低，因為活塞力較大則運動部件的尺寸和重量也相應(yīng)的增加，慣性力增長的程度往往顯著地超過活塞力增長的程度。選擇壓縮機轉(zhuǎn)速時應(yīng)注意到慣性力的影響，慣性力的大小與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系；通常應(yīng)遵循慣性力不超過活塞力的原則（因為運動部件的強度是按活塞力來計算的）。舌簧閥具有排氣系數(shù)高、比功率低、壽命長、噪聲小、制造工藝簡單等優(yōu)點。自70年代以來，國外微型空氣壓縮機開始普遍采用舌簧閥，以代替盤狀閥或環(huán)狀閥?，F(xiàn)代活塞式壓縮機使用的氣閥，都是隨著氣缸內(nèi)氣體壓力的變化而自行開、閉的自動閥。在一定的活塞速度下，活塞行程的選取，與下列因素有關(guān)：排氣量的大小；機器的結(jié)構(gòu)型式；氣缸的結(jié)構(gòu)。由于微型和小型壓縮機，為使結(jié)構(gòu)緊湊，而只能采用較小行程，所有較高轉(zhuǎn)數(shù)，但活塞平均速度卻較低，只有2m/s左右。嚴(yán)重地影響壓縮機運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性和使用的可靠性。對氣缸內(nèi)的工作過程也有影響。轉(zhuǎn)速、行程和活塞平均速度的關(guān)系式如下 （21）式中：—活塞平均速度，m/s； —壓縮機轉(zhuǎn)數(shù)，r/min； —活塞行程，m。如果壓縮機與驅(qū)動機直接連接，則也影響驅(qū)動機的經(jīng)濟性和成本。本設(shè)計采用W型結(jié)構(gòu)，如前所述，只能制成多列壓縮機，采用單重W型結(jié)構(gòu)。由于往返行程的功也大致相等，因而飛輪較輕。各級氣缸的排列應(yīng)根據(jù)下述原則進行：（1）要求各列往返止點的活塞力相等。立式結(jié)構(gòu)可以制成單列和多列壓縮機；臥式結(jié)構(gòu)可以制成單列和雙列壓縮機；對稱平衡型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機，而且列數(shù)必須是偶數(shù)；對置型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機。壓縮機按列數(shù)的多少分成單列和多列兩類。，根據(jù)市場常用壓縮機型式，選擇級數(shù)為二級。然而級數(shù)增多，則阻力損失增加，機器總效率反而降低，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，造價便大大上升。在選擇壓縮機的級數(shù)時，一般一般應(yīng)遵循下列原則：使壓縮機消耗的功最小、排氣溫度應(yīng)在使用條件許可的范圍內(nèi)、機器重量輕、造價低。 級數(shù)選擇及各級壓力比的分配工業(yè)用的氣體，有時需要較高的壓力，此時需采取多級壓縮?；?、石油等部門工藝流程中使用的壓縮機都帶有十字頭。一般固定式的壓縮機功率都較大，特別是工藝流程中用的壓縮機，要求機器長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以多用帶十字頭的壓縮機。帶十字頭運動機構(gòu)的特點是：由于帶有十字頭，氣缸工作表面不承受連桿傳來的側(cè)壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤滑油易于控制；可以設(shè)置填料密封，所以，氣體地 泄漏量較小，特別是對于易燃、易爆、有毒的氣體，只能采用此種結(jié)構(gòu)。因此，無十字頭壓縮機只在小功率范圍內(nèi)采用。無十字頭的壓縮機一般只適于作成立式、V型、W型和扇形的結(jié)構(gòu)。無十字頭運動機構(gòu)的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，機器高度較低，相應(yīng)的機器重量較輕，一般不需要專門的潤滑機構(gòu)。本設(shè)計屬于微型中壓壓縮機常規(guī)設(shè)計，綜合考慮其設(shè)計參數(shù)(壓縮介質(zhì)、排氣量及排氣壓力)及市場現(xiàn)狀，采用W型結(jié)構(gòu)。中間冷卻器和級間管道可以直接裝在機器上，結(jié)構(gòu)緊湊。（2）氣缸彼此錯開一定角度，有利于氣閥的安全與布置。L型、V型、W型、星型等角度式壓縮機共同的優(yōu)點是（1）各列的一階慣性力的合力可用裝在曲軸上的平衡重達(dá)到大部分或完全平衡。 氣缸排列的型式壓縮機氣缸有多種排列型式，按氣缸軸線布置的相互關(guān)系分為：臥式、立式、L型、V型、W型、星型和對稱平衡型。選擇壓縮機的結(jié)構(gòu)方案，應(yīng)根據(jù)壓縮機的用途、運轉(zhuǎn)條件、排氣量和排氣壓力、制造廠生產(chǎn)的可能性、驅(qū)動方式以及占地面積等條件，從選擇機器的型式和級數(shù)入手，制訂出合適的方案。2 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計設(shè)計往復(fù)活塞式壓縮機時應(yīng)符合以下基本原則：（1）滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力，及有關(guān)使用條件的要求；（2）有足夠長的使用壽命，足夠高的使用可靠性；（3）有較高的運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性；（4）有良好的動力平衡性；（5）維護檢修方便；（6）盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料；（7）制造工藝性良好；（8）機器的尺寸小、重量輕。設(shè)計內(nèi)容包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱力學(xué)計算、主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)計算和飛輪設(shè)計五個方面。本課題的設(shè)計任務(wù)是在常溫下對空氣進行壓縮，進氣壓力為大氣壓。、無法滿足用戶對不同壓力空氣氣源的需要。此外，氣體的重度對壓縮機性能的影響也不如速度型那樣顯著，所以同一規(guī)格的壓縮機，將其用于不同介質(zhì)時，較易改造[5~7]。（3）適應(yīng)性強。由于工作原理不同，活塞式壓縮機比離心式壓縮機的效率高很多?；钊綁嚎s機從低壓到超高壓都適用，目前工業(yè)上使用的最高工作壓力達(dá)350MPa，實驗室中使用的壓力則更高。不僅其容積流量、排氣壓力變化多端，通過適當(dāng)調(diào)整部分零部件材質(zhì)還可以壓縮多種氣體，大為擴展服務(wù)領(lǐng)域[4]?？諝鈮嚎s機應(yīng)用范圍極為廣泛，且由資料顯示國內(nèi)需求量呈上升趨勢，是中小型工業(yè)用壓縮機一個龐大的族群?？諝鈮嚎s機的額定排氣壓力分別為低壓（~）、中壓（~10MPa）、高壓（10MPa~100MPa）和超高壓（100MPa以上），可根據(jù)實際需求來選擇。起源的工作壓力應(yīng)比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因為要考慮供氣管道的沿程損失和局部損失。不同形式的壓縮機具有其鮮明的特點，根據(jù)其工作原理的不同決定了其不同的適用范圍[2]。按壓縮機的結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式和角度式。在諸如大型化肥、大型乙烯等工藝裝置中，它所需投資可觀，耗能比重大，其性能的高低直接影響裝置經(jīng)濟效益，安全運行與整個裝置的可靠性緊密相關(guān)，因而成為備受關(guān)注的心臟設(shè)備[1]。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 第 60 頁 共 60 頁全套設(shè)計1 引言空氣壓縮機是指壓縮介質(zhì)為空氣的壓縮機，主要作用是為生活、生產(chǎn)提供源源不斷地、具有一定壓力的壓縮空氣。作為一種工業(yè)裝備，壓縮機廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣管線、冶煉、制冷和礦山通風(fēng)等諸多重要部門；作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的基本組成元件，在航空、水、陸交通運輸和發(fā)電等領(lǐng)域隨處可見；作為增壓器，已成為當(dāng)代內(nèi)燃機不可缺少的組成部件。壓縮機按工作原理可分為容積式和動力式兩大類；按壓縮級數(shù)分類，可分為單級壓縮機、兩級壓縮機和多級壓縮機；按功率大小分類，可分為微小型壓縮機、中型壓縮機和大型壓縮機。而且角度式又可分為L型、V型、W型、扇形和星型等?？諝鈮嚎s機的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的工作壓力和流量。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來供氣。~[3]。中、小型微型工業(yè)用往復(fù)活塞式壓縮機有著相同的傳動部件基礎(chǔ)上變換壓縮級數(shù)和氣缸直徑，迅速派生出多品種變形產(chǎn)品的便利條件。活塞式壓縮機與其他類型的壓縮機相比，特點是（1）壓力范圍最廣。（2）效率高。而回轉(zhuǎn)式壓縮機由于高速氣流阻力損失和氣體內(nèi)泄漏等原內(nèi)，效率亦較低?；钊綁嚎s機的排氣量可在較廣泛的范圍內(nèi)進行選擇；特則是在較小排氣量的情況下，要做成速度型，往往很困難，甚至是不可能的。根據(jù)機械部JB140785《微型往復(fù)活塞式空氣壓縮機基本參數(shù)》規(guī)定，、并規(guī)定了相應(yīng)的單級、雙級壓縮所對應(yīng)的公稱容積流量（公稱排氣量）。因此，旨在我國現(xiàn)有的小型壓縮機產(chǎn)品品種的基礎(chǔ)上，開發(fā)相關(guān)的壓縮系列產(chǎn)品，以填補兩級空氣壓縮機產(chǎn)品的空白，符合壓縮機制造行業(yè)拓展新產(chǎn)品的開發(fā)意向。為滿足設(shè)計及技術(shù)要求，綜合考慮，本設(shè)計采用W型二級壓縮，油潤滑，冷卻方式為風(fēng)冷式。其中總體機構(gòu)設(shè)計方面主要包括結(jié)構(gòu)方案選擇、氣缸排列形式、運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇、級數(shù)選擇、壓縮機轉(zhuǎn)數(shù)、行程的確定和驅(qū)動選擇；主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括活塞組件的設(shè)計、曲軸結(jié)構(gòu)、連桿部件的設(shè)計和氣缸設(shè)計；動力學(xué)計算主要是計算各級平均切向力，然后根據(jù)不同方案級數(shù)的布置，進行疊加計算總平均切向力，選擇最優(yōu)方案，確定飛輪距；飛輪設(shè)計主要是通過根據(jù)機器允許的旋轉(zhuǎn)不均勻度、飛輪距的大小和冷卻所需風(fēng)量，參照工廠圖紙進行尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計[8~12]?；钊綁嚎s機的結(jié)構(gòu)方案由下列因素組成：（1）機器的型式；（2）級數(shù)和列數(shù)；（3）各級氣缸在列中的排列和各列間曲柄錯角的排列?？傮w設(shè)計的任務(wù)：選擇結(jié)構(gòu)方案、主要參數(shù)、相應(yīng)的驅(qū)動方式以及大體確定附屬裝備的布置。臥式、對稱平衡型壓縮機動力平衡性能較好，運轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，宜用于大、中型壓縮機；立式壓縮機現(xiàn)僅用于中、小型和微型，使機器高度均處于人體高度便于操作的范圍內(nèi)，且中型壓縮機主要用于無油潤滑結(jié)構(gòu)；L型、V型、W型、星型等角度式壓縮機則適用于中、小型和微型。因此，機器可取較高的轉(zhuǎn)數(shù)。因而使氣閥的流通面積有可能增加。（3）角度式壓縮機可以將若干列的連桿連接在同一曲拐上，曲軸的拐數(shù)可減少，機器的軸向長度可縮短，因此主軸頸能采用滾動軸承。 運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)活塞式壓縮機的運動機構(gòu)有：無十字頭與帶十字頭兩種。但是無十字頭的壓縮機只能作成單作用的，所以氣缸容積的利用不充分(因為活塞與氣缸之間，只在活塞的一側(cè)形成工作腔)，氣體的泄漏量也較大，氣缸工作表面所受的側(cè)向力也較大，因而活塞易磨損，另外，氣缸中的潤滑油量也難于控制。當(dāng)壓縮機的功率大于（120～150）kW時，無十字頭的壓縮機的重量要超過有十字頭的壓縮機，而且結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。在小型移動裝置中用的壓縮機，要求輕便緊湊以便于搬動，多選用無十字頭的運動機構(gòu)。當(dāng)然，帶十字頭的壓縮機增多了十字頭、活塞桿及填料等部件，使機器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度和重量也相應(yīng)增加。我國固定式動力用空壓機，排氣量在（10～100）m3/min、功率在（60～630）kW之間的都是帶十字頭結(jié)構(gòu)。本設(shè)計為功率較小的W型空氣壓縮機設(shè)計，考慮到以上因素，故采用無十字頭的運動機構(gòu)。多級壓縮有下列優(yōu)點：（1）降低排氣溫度；（2）節(jié)省功率消耗；（3）提高氣缸容積系數(shù)；（4）降低作用在活塞上的最大活塞力。要使機器具有較高的熱效率，則級數(shù)越多越好（各級壓力比越小越好）。因此，必須根據(jù)壓縮機的容量和工作特點，恰當(dāng)?shù)剡x擇所需的級數(shù)和各級壓力比。 列數(shù)選擇在活塞式壓縮機中，一個連桿所對應(yīng)的氣缸活塞組即為一列。壓縮機列數(shù)的選擇，主要決定于排氣量、排氣壓力、機器的型式和級數(shù)。W型結(jié)構(gòu)只能制成多列壓縮機，即單重W型和雙重W型，其他型式類似。這時，曲柄連桿機構(gòu)利用充分，重量較輕，慣性力較小，機械效率較高。（2）通過布置氣缸排列，達(dá)到使氣體的內(nèi)泄漏和外泄漏盡可能小的目的。2．5 壓縮機轉(zhuǎn)速和行程的確定轉(zhuǎn)速和行程的選取對機器的尺寸、重量、制造難易和成本有重大影響，并且還直接影響機器的效率、壽命和動力性能。近代設(shè)計活塞式壓縮機的總趨勢是提高轉(zhuǎn)速。活塞式壓縮機設(shè)計中，在一定的參數(shù)和使用條件下，首先應(yīng)考慮選擇適宜的活塞平均速度，因為（1）活塞平均速度的高低，對運動機件中的摩擦和磨損有直接的影響。（2）活塞速度過高，氣閥在氣缸上難以得到足夠的安裝面積，所以氣閥、管道中的阻力損失很大，功率的消耗及排氣溫度將會過高。移動式壓縮機為盡量減少機器重量和外形尺寸，所以取活塞速度為（4～5）m/s，而本設(shè)計就屬于此類。本設(shè)計采用2m/s。現(xiàn)代活塞式壓縮機的行程與活塞力之間，按統(tǒng)計與分析，有下列關(guān)系： （22）式中：P —活塞力，t； A