【正文】 于長(zhǎng)行程的機(jī)器。氣閥是活塞式壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件之一，氣閥的優(yōu)劣直接影響壓縮機(jī)的性能。在 70年代末期開始，我國(guó)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究和推廣。但舌簧閥相對(duì)盤狀閥或環(huán)狀閥壽命低，選擇轉(zhuǎn) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 6 頁 共 58 頁 速時(shí)要綜合考慮。另外轉(zhuǎn)數(shù)過高對(duì)閥片、活塞環(huán)、填料的使用壽命也會(huì)產(chǎn)生不利影響。此外，由于各種機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)的動(dòng)力平衡性不同，所以轉(zhuǎn)數(shù)也會(huì)有所區(qū)別。 綜合考慮本設(shè)計(jì)中的上述因素，取壓縮機(jī)的行程為 s=、轉(zhuǎn)速為 n=800r/min，而氣閥則選用舌簧閥。 設(shè)計(jì)和選擇潤(rùn)滑系統(tǒng)的基本要求是：（ 1） 要有可靠的供油裝置。 按氣缸是否用油潤(rùn)滑 ，壓縮機(jī)的潤(rùn)滑方式可 區(qū)分為油潤(rùn)滑和無油潤(rùn)滑兩種 。 其特征是由氣缸缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸、曲軸箱等組成；鋁合金或鑄鐵缸體采用表面處理工藝提高了表面硬度；連桿的兩端采用軸承結(jié)構(gòu)提高了整機(jī)的使用壽命。 根據(jù)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所采用的有油潤(rùn)滑方式大體可分為兩種 :飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑。其特點(diǎn)是氣缸與運(yùn)動(dòng)部件的摩擦面均靠裝在連桿上的甩油桿，將油甩起飛濺到個(gè)潤(rùn)滑部位進(jìn)行潤(rùn)滑，氣缸和運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑劑只能采用同一種潤(rùn)滑油，氣缸內(nèi)帶油量較大。這種潤(rùn)滑分為兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，即氣缸和填料部位是用供油壓力較高的注油器供油潤(rùn)滑，而其它運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑則是靠油泵連續(xù)供油。 壓縮 機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇 活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)包括驅(qū)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置。 活塞式壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)可分三類 （ 1）電動(dòng)機(jī) —— 異步交流電動(dòng)機(jī)或同步交流電動(dòng)機(jī)； （ 2）活塞式發(fā)動(dòng)機(jī) —— 內(nèi)燃機(jī)或蒸汽機(jī)； （ 3）旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī) —— 燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)。 以市場(chǎng)現(xiàn)有同類產(chǎn)品為對(duì)照，本設(shè)計(jì)選擇電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置為皮帶傳動(dòng) 綜上所述：本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式為 W 型，屬角度式壓縮機(jī)。 W 型合理的列間夾角為 60? ，在此前提下，若能保證各列往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相等，有利于慣性力的平衡。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取 n=800r/min。 根據(jù)參數(shù)要求，取行程 s=65mm。各級(jí)壓力比按下式確定。 總壓力比： t? =各級(jí)壓力比： 13 ? ?? 在實(shí)際壓力比的分配中，為保證末級(jí)排氣溫度不致過高，可將末級(jí)（第二級(jí)）的壓力比取小些。 在實(shí)際壓縮機(jī)中，壓縮過程指數(shù)可按以下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 9 頁 共 58 頁 表 32 各級(jí)排氣溫度 級(jí)數(shù) 名義吸氣溫度 T1 名義壓力 比 壓縮過程 指數(shù) n nn1??）（ ? 名義排氣溫度 T2 ℃ K ℃ K Ⅰ 20 293 4 130 403 Ⅱ 40 313 138 411 確定各級(jí)的進(jìn)、排氣 系數(shù) 計(jì)算容積系數(shù) v? 容積系數(shù)是由于氣缸存在余隙容積，使氣缸工作容積的部分容積被膨脹氣體占據(jù)，而對(duì)氣缸容積利用率產(chǎn)生的影響。 各級(jí)膨脹過程指數(shù) m 按下表計(jì)算。 采用環(huán)狀氣閥時(shí)，一般 ? 值在下列范圍內(nèi)選?。旱蛪杭?jí) ~?? ，中壓級(jí)~?? ，高壓級(jí) ~?? 。 影響 ? 的主要因素為 （ 1）在相同的活塞線速度和排氣量情況下，高轉(zhuǎn)速短行程的相對(duì)余隙容積，要比低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)行程的相對(duì)余隙容積大得多。氣閥布置在氣缸端面上的相對(duì)余隙容積較小，氣閥徑向布置或傾向布置在氣缸的相對(duì) 余隙容積較大。環(huán)狀閥比舌簧閥的相對(duì)余隙容積大。 （ 5）多級(jí)壓縮機(jī)中，高壓級(jí)的相對(duì)余隙容積要比低壓級(jí)的相對(duì)余隙容積大。 由此，各級(jí) v? 計(jì)算如下 1 11 .211 1 11 ( 1 ) 1 0 .0 3 1 0 .9 3 4 8mv? ? ?? ? ? ? ? ? ?（ 4 ） 1 11 . 2 522 2 21 ( 1 ) 1 0 . 0 3 5 3 . 2 5 1 0 . 9 4 5 1mv? ? ?? ? ? ? ? ? ?（ ） 確定壓力系數(shù) 由于進(jìn)氣阻力和閥腔中的壓力脈動(dòng)，使吸氣終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力低于名義進(jìn)氣壓力，從而產(chǎn)生的對(duì)氣缸利用率的影響。 在多級(jí)壓縮機(jī)中，級(jí)數(shù)愈高，壓縮系數(shù) p? 應(yīng)愈大 。 故在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，選取： 1 ? ? ， 2 ? ? 。如果氣缸冷卻良好，進(jìn)氣過程中加入氣體的熱量少，則 T? 取較高值；而壓力比高，即氣缸內(nèi)的各處平均溫度高，傳熱溫差大，造成實(shí)際氣缸容積利用率低， T? 取較低值。 （ 2）冷卻效果好時(shí)， T? 取大值，水冷卻比風(fēng)冷卻的 T? 大。 （ 4）氣閥阻力小時(shí)， T? 取大值。 考慮到本設(shè)計(jì)為油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，且為風(fēng)冷。 確定泄漏系數(shù) 泄漏系數(shù)表示氣閥、活塞環(huán)、填料以及管道、附屬設(shè)備等因密封不嚴(yán)而產(chǎn)生的氣體 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 11 頁 共 58 頁 泄漏對(duì)氣缸容積利用率的影響。對(duì)于一般有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)， ~?l? ；無油潤(rùn)滑壓縮機(jī)， ~?l? 。 （ 2）有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)， l? 取大些，無油潤(rùn)滑時(shí)， l? 取小些。 （ 4）壓力高，級(jí)數(shù)多， l? 取小些相反可取大些。 確定各級(jí)排氣系數(shù) d? 按下式計(jì)算 d v p T l? ?? ? ?? （ 34） 表 34 各級(jí)排氣系數(shù) 級(jí)數(shù) Ⅰ Ⅱ v? p? T? l? lpvd ????? 水分的析出會(huì)影響第一級(jí)以后各級(jí)的吸氣量。 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 1 ?? 。 查文獻(xiàn) [5]表 35 得： 1 ? MPa， 2 ? MPa。 第 一 級(jí)從大氣中吸氣，無析水問題，故 11?φ? 。 抽氣系數(shù) oi? 的確定 有抽氣 1o ?i? ，無抽氣 1?oi? 。 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 11 ddh VV ?? （ 38） 式中： dV — 壓縮機(jī)的排氣量， m3/min； 1d? — 壓縮機(jī)第一級(jí)的排氣系數(shù) 。? ?? φ （ 39） 式中： 21, ss pp — 分別為 一 級(jí)和 二 級(jí)的名義吸氣壓力， MPa； 21, ss TT — 分別為 一 級(jí)和二級(jí)的名義進(jìn)氣溫度 , K； 2d? — 壓縮機(jī)第二級(jí)的排氣系數(shù) ； 2φ? — 壓縮機(jī)第二級(jí)的凝析系數(shù) ； 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 13 頁 共 58 頁 2o? — 壓縮機(jī)第二級(jí)的抽氣系數(shù) 。則 1 0 .6 0 .7 1 8 10 .8 3 5 5hV ??m3/min 壓縮機(jī)第二級(jí)的行程容積： 2 o 2 1222 2 1 對(duì)于單作用氣缸 snzVD hi?4? （ 310） 對(duì)于雙作用氣缸 242dsnzVD hi ?? ? （ 311） 式中： hiV — 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。 故氣缸直徑為 一級(jí)氣缸： 41 34 4 7 1 8 1 1 0 0 . 0 9 3 7 9 m 9 4 m m3 . 1 4 6 5 1 0 8 0 0 2hiVD s n z?????? ? ? ?? ? ? ? 二級(jí)氣缸： 42 34 4 1 9 5 7 1 0 0 . 0 6 9 2 4 m 6 9 m m3 . 1 4 6 5 1 0 8 0 0hiVD s n z?????? ? ? ?? ? ? 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圓整后： 1 95mmD ? ， 2 70mmD ? 。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。 snzDV ihi 24??? （ 312） 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 14 頁 共 58 頁 21 3 . 1 4 0 . 0 9 5 0 . 0 6 5 8 0 0 2 0 . 7 3 7 24hV ? ? ? ? ? ? ?m3/min 22 3 . 1 4 0 . 0 7 0 . 0 6 5 8 0 0 0 . 24hV ? ? ? ? ? ?m3/min 計(jì)算各級(jí)壓力修正系數(shù) i? 及 1?i? hihihhi VVVV ??? ??? ???ihihhhi VVVV? （ 314） 式中： i? 、 1?i? — 同級(jí)吸、排氣的修正系數(shù)。 11111 ???? hhhh VVVV? 122120 . 7 3 7 2 0 . 1 5 9 7 1 1 1 1 1 .0 1 .0pp?? ? ? ? ? ?105Pa 2 2 2 3 ?? ? ? ? ? ?105Pa 表 35 修正后各級(jí)名義壓力及壓力比 級(jí) 次 Ⅰ Ⅱ 計(jì)算行程容積 hV ， m3 實(shí)際行程容積 hV? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。? 修正后各級(jí)排氣溫度 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 15 頁 共 58 頁 表 36 修正后各級(jí)排氣溫度 級(jí)數(shù) 進(jìn)氣溫度 1T ， K 壓力比?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 1p? 2p? δs δd (1 )s i spp???? )1( did pp ???? Ⅰ 6 9 Ⅱ 4 7 計(jì)算活塞力 列的活塞力是各列氣缸中作用在活塞工作面積 iF 上的氣體壓力的代數(shù)和 ii Fpp ??? （ 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)。 gisizidiz FpFpp ?? ?? （ 318） 蓋側(cè) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 — 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。 42DFg ?? （ 321） 則 2 2111 3 . 1 4 0 . 0 9 5 0 . 0 0 7 0 8 544zg DFF ? ?? ? ? ? m2 2 2222 3 . 1 4 0 . 0 7 0 . 0 0 3 8 4 744zg DFF ? ?? ? ? ? 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) () dp zF zdFp sp gF gsFp Ⅰ ??? gszdz FpFpp 1 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 級(jí)次 外止點(diǎn)活塞力 P(106N) 軸側(cè) (+) 蓋側(cè) () sp zF zsFp dp gF gdFp Ⅰ ??? gdzsg FpFpp 1 Ⅱ ??? gdzsg FpFpp 2 一級(jí)最大活塞力為 2439N，二級(jí)最大活塞力為 3866N。 對(duì)于理想氣體，各級(jí)的指示功率按下式計(jì)算 1160 1 2j jnnj sj djij v j sj sj jj sjn Z ZnP p VnZ????? ?????????? （ 322） 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 17 頁 共 58 頁 對(duì)于實(shí)際氣體，各級(jí)的指示功率按下式計(jì)算： 12 12111( 1 )( 1 ) 11 ( 1 ) 60 2kkdi s v hsp zzkkN p Vk p z?????????? ???? ? ??????? ???? （ 323） 式中： 1p ， 2p — 分別為級(jí)的名義吸、排氣壓力， Pa； 1z ， 2z 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 本設(shè)計(jì)中工質(zhì)為看做為理想氣體，故用式（ 322）計(jì)算 0 . 46 1 . 41 1 . 4 0 . 4 0 2 1 . 0 9 1 . 40 . 0 9 4 1 0 0 . 9 4 0 . 9 3 4 8 0 . 7 3 7 2 ( ) 11 . 4 1 0 . 1 0 . 9 4 6 0N ???? ? ? ? ? ? ? ? ????? ??=2747W 1 1 . 4 1 . 3 9 1 1 . 0 7 1 . 40 . 4 0 2 1 0 0 . 9 6 0 . 9 4 5 1 0 . 2 ( ) 11 . 4 1 0 . 4 0 2 0 . 9 6 6 0N ???? ? ? ? ? ? ? ? ?????=2803W 壓縮機(jī)的總指示功率為 iN = 12 274 7 280 3 555 0