【正文】 串聯(lián)的氣缸較少，氣缸和活塞的裝拆就比較方便。同時(shí)，各列的最大慣性力則不會(huì)同時(shí)發(fā)生，而且相互之間可以抵消。 各級(jí)壓力比的分配等級(jí)數(shù)確定后，再按等壓力比的規(guī)律，求得各級(jí)的壓力比為： （）式中：壓縮機(jī)的總壓縮比實(shí)際上，由于下列的原因，往往需進(jìn)行合理的調(diào)整：（1）為了確保各級(jí)排氣溫度比較均勻，一級(jí)的吸氣溫度往往取得比較低，所以有意將一級(jí)的壓力比提高一些。如果壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)直接的相連接，也影響驅(qū)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和成本。 轉(zhuǎn)數(shù)、行程、活塞的平均速度的關(guān)系式： （）式中：活塞的平均速度（m/s） n 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分） S 活塞行程（m）活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中，在一定的參數(shù)和使用條件下，應(yīng)該首先考慮選擇合適的活塞平均速度，因?yàn)椋? （1）活塞速度過(guò)高，則氣閥在氣缸上難以得到相對(duì)應(yīng)的安裝面積，所以氣閥、管道中的阻力損失就會(huì)很大，功率的消耗以及排氣溫度將會(huì)過(guò)高。（2）活塞平均速度的高低，對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)件中的磨擦和磨損有直接的影響。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于工藝流程中的大、中型壓縮機(jī)，活塞速度可以取4～5米/秒；對(duì)于大批量生產(chǎn)的動(dòng)力用固定式空氣壓縮機(jī)，為了獲得較高的效率，可取3～4米/秒；移動(dòng)式壓縮機(jī)為了盡量減少機(jī)器的重量和外形尺寸，一般也取取4～5米/秒；微型、小型壓縮機(jī)，為了使結(jié)構(gòu)變得緊湊，只能采用較小的行程，雖有較高的轉(zhuǎn)速，但是活塞的平均速度卻較低，只有2米/秒左右。在這里，選轉(zhuǎn)速?？紤]到壓縮機(jī)的使用和維護(hù)條件，對(duì)于V型結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，活賽的行程不宜取得太長(zhǎng)。排氣量大的行程應(yīng)取得長(zhǎng)一些，相反則應(yīng)短一些。主要應(yīng)考慮一級(jí)缸徑與行程要保持一定比例，如果行程太小，則進(jìn)入排氣接管在氣缸上的布置將發(fā)生困難。本機(jī)取活塞行程S=90mm,則根據(jù)式（）得到活塞轉(zhuǎn)速n=750轉(zhuǎn)/分。 初步確定各級(jí)公稱壓力表31各級(jí)公稱壓力及壓力比級(jí)次吸氣壓力排氣壓力壓力比一級(jí)二級(jí)三級(jí)51 計(jì)算絕熱指數(shù)k在絕熱循環(huán)的壓縮過(guò)程中，氣體同外界沒有熱交換。在氣缸行程容積相同的情況下，上述四因素的影響越大，排氣量則越小。對(duì)于實(shí)際的氣體，計(jì)算時(shí)要考慮氣體的壓縮性系數(shù)，須按照下式計(jì)算： （）式中：相對(duì)余隙容積氣缸的名義壓力比膨脹過(guò)程指數(shù)在選取a值時(shí)，應(yīng)注意到：（1）各種類型的氣閥，在安裝的直徑相同時(shí)，但是具有不同的余隙容積。此外，氣閥余隙容積的大小也會(huì)直接影響相對(duì)余隙容積。（3）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。氣閥布置在氣缸端面上的相對(duì)余隙容積較小，氣閥徑向布置在氣缸上的相對(duì)余隙容積較大；當(dāng)斜缸上布置氣閥時(shí)，相對(duì)余隙容積應(yīng)該介于上述兩者之間。本機(jī)選取的相對(duì)余隙容積分別為：。各級(jí)的m值參考表35選取,得： 表35不同壓力下的m值 吸入壓力mk為任意值k=m=1+(k1)m=～4m=1+(k1)m=大于4～10m=1+(k1)m=大于10～30m=1+(k1)m=大于30M=km=容積系數(shù)按式（）進(jìn)行計(jì)算： 壓力系數(shù)吸氣終了壓力（相應(yīng)于氣缸內(nèi)的壓力），通常應(yīng)低于公稱吸入壓力（相應(yīng)于吸氣管中壓力）。這又相當(dāng)于使有效行程容積縮小，吸氣能力從而再次下降。 吸氣結(jié)束的時(shí)候，造成氣缸內(nèi)壓力和吸氣管中氣體壓力的差別的主要原因是：吸氣閥存在彈簧力，吸氣管中的壓力波動(dòng)。 由于活塞式壓縮機(jī)吸氣、排氣過(guò)程的周期性，吸氣管中的壓力是呈周期性波動(dòng)的。 當(dāng)常壓吸氣時(shí)，較小值適用于通道截面較小的或者具有過(guò)強(qiáng)彈簧的氣閥。一般壓縮機(jī)，在第三級(jí)開始的時(shí)候就可以認(rèn)為。 本機(jī)可取壓力系數(shù)分別為：。用來(lái)表示在吸氣過(guò)程中，因氣體加熱而對(duì)氣缸吸氣能力影響的系數(shù)稱為溫度系數(shù)。顯然，在吸氣過(guò)程中。要全面的考慮這些因素對(duì)溫度系數(shù)的影響，精確的求得是比較困難的，計(jì)算時(shí)可根據(jù)壓力比的大小。 氣密系數(shù)由于氣閥、活塞環(huán)、填料以及管道、附屬設(shè)備等密封不嚴(yán)而造成泄漏，使得壓縮機(jī)的排氣量總是要比氣缸的吸氣量小。填料、管道連接處以及單作用活塞的活塞環(huán)密封不嚴(yán)密，第一級(jí)吸氣閥或延遲關(guān)閉，所漏出的氣體將分別漏出的氣體將分別漏人大氣、吸氣管或者與第一級(jí)吸氣管相通的容積，這樣的泄漏稱之為外泄漏。選取時(shí)應(yīng)考慮到：（1）壓力大小和級(jí)數(shù)：壓力高，則級(jí)數(shù)多，氣密系數(shù)取得小一些；反之取得大些。低粘度的氣體，泄漏性也大。增加壓縮機(jī)列數(shù)，就增多了填料的數(shù)目，使外泄漏增加；多級(jí)活塞的串聯(lián)和在高壓缸的背面安裝低壓平衡缸，也會(huì)使泄漏量增加。（5）氣閥、活塞、填料結(jié)構(gòu)：不同結(jié)構(gòu)的氣閥、活塞、填料，其密封性能相差大。（6）氣缸的直徑：大直徑的氣缸，氣密系數(shù)可以取得大一些，小直徑氣缸則應(yīng)該取得小一些。綜上可得： 計(jì)算干氣系數(shù)和抽氣系數(shù) 計(jì)算干氣系數(shù)若空壓機(jī)一級(jí)進(jìn)口含有水蒸氣，那么氣體經(jīng)過(guò)壓縮后，蒸汽的分壓將被提高，而后在冷卻器中冷卻，當(dāng)壓縮機(jī)的蒸汽分壓超過(guò)了冷卻器氣體出口溫度下水的飽和蒸汽壓時(shí)，氣體中的蒸汽將冷凝，析出水分。計(jì)算時(shí)，如果不考慮水分的析出，那么使得各級(jí)實(shí)際壓力同計(jì)算結(jié)果不相同。） ，一級(jí)和i級(jí)在進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓（公斤/厘米178。）與重度（公斤/米）計(jì)算干氣系數(shù)時(shí)應(yīng)注意：（1）若，則i級(jí)前無(wú)水分析出，其中表示i級(jí)吸氣壓力與一級(jí)吸氣壓力的比值，；（2）一級(jí)為常壓吸氣的壓縮機(jī)，在第三級(jí)以后，一般其壓力已經(jīng)超過(guò)10公斤/厘米178。查表37：（20176。）一級(jí)無(wú)水析出：二級(jí)根據(jù)式（）得：三級(jí)壓力超過(guò)10公斤/厘米178。在確定各級(jí)的氣缸行程容積時(shí)，也要考慮到它的影響。 （） 或簡(jiǎn)寫成： (39)以上各式中：，一級(jí)和i級(jí)的公稱吸氣壓力 ，一級(jí)和i級(jí)的公稱吸氣溫度 i級(jí)的排氣系數(shù)根據(jù)式()得一級(jí)行程容積：根據(jù)式()得二級(jí)行程容積: 三級(jí)行程容積： 壓縮機(jī)各級(jí)氣缸直徑的確定表38氣缸的公稱直徑二級(jí)氣缸直徑：三級(jí)氣缸直徑：一級(jí)氣缸直徑：查表38圓整后，各級(jí)氣缸直徑分別為： 。已知公稱壓力再求得各級(jí)間氣體通過(guò)中間冷卻器、管道、氣閥等阻力損失，就可以計(jì)算氣缸的實(shí)際吸排氣壓力。）； ，i級(jí)的實(shí)際和公稱排氣壓力（公斤/厘米178。選取壓力損失的時(shí)候應(yīng)注意： （1）在具有較大阻力的氣閥和管路系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該從實(shí)線查得。（2）。表311氣缸內(nèi)實(shí)際的吸排氣壓級(jí)次修正后公稱壓力相對(duì)壓力損失（%）氣缸內(nèi)實(shí)際壓力氣缸內(nèi)實(shí)際壓力比一級(jí)7二級(jí)5三級(jí)512 計(jì)算各列的活塞力 本機(jī)為角度式V型壓縮機(jī)，分為兩列，一、二級(jí)為一列，一、三級(jí)為一列。 在運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)上，,： （）式中:指示圖的壓力坐標(biāo)比例尺（公斤/厘米178。）若壓縮機(jī)為多級(jí)壓縮機(jī)，需把每一氣缸的指示功率相加，即為壓縮機(jī)總的指示功率。） 氣缸的行程容積（/分） 容積系數(shù) ，氣缸的實(shí)際排氣壓力和吸氣壓力（公斤/厘米178。軸功率應(yīng)由以下的幾個(gè)部分組成：（1）壓縮機(jī)的指示功率；（2）由壓縮機(jī)曲軸直接驅(qū)動(dòng)的附屬機(jī)構(gòu)所需的功率：在壓縮機(jī)中常常將潤(rùn)滑油泵和注油器（空冷式的壓縮機(jī)則還有風(fēng)扇）直接聯(lián)結(jié)在壓縮機(jī)的主軸上，它們消耗的功率一般不單獨(dú)分開計(jì)算，所以往往包含在壓縮機(jī)的軸功率內(nèi)。（3）克服壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件各磨擦部分所需的磨擦功率；那么，壓縮機(jī)的軸功率為。機(jī)械效率表示壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)完善程度，與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案、制造質(zhì)量、裝配質(zhì)量以及機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)聯(lián)。無(wú)油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)比同類有油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)的機(jī)械效率低些。齒輪傳動(dòng)?。??？紤]到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候負(fù)載的波動(dòng)、吸氣狀態(tài)的變化、冷卻水溫度的變化以及壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏等等因素，會(huì)引起功率的增加，驅(qū)動(dòng)機(jī)應(yīng)留有的儲(chǔ)備功率，則選用驅(qū)動(dòng)機(jī)功率為： （）根據(jù)式（），得： 選用異步電動(dòng)機(jī)：功率，轉(zhuǎn)數(shù)n=1470轉(zhuǎn)/分（Y180M4）功率儲(chǔ)備： （滿足式（））一般壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備在，既選擇的電動(dòng)機(jī)滿足本機(jī)的要求。初步設(shè)計(jì)壓縮機(jī)所需的基礎(chǔ)。 壓縮機(jī)中的作用力 壓縮機(jī)中進(jìn)行作用力的分析，是進(jìn)行壓縮機(jī)零件強(qiáng)度、剛度計(jì)算的基礎(chǔ)，也是判斷這些力對(duì)壓縮機(jī)裝置影響的依據(jù)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和摩擦力。壓縮機(jī)中，通常取，因此準(zhǔn)復(fù)慣性力中，一階起主要作用，準(zhǔn)復(fù)慣性力沿著氣缸中的作用線。將曲柄連桿機(jī)構(gòu)未平衡的質(zhì)量分為兩個(gè)部分： () 式中：活塞，活塞桿，十字頭的質(zhì)量；連桿的質(zhì)量；往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件總質(zhì)量；：。 （2）在壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)件的連接處引起了附加動(dòng)載荷，并在垂直于曲軸的平面內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)、影響機(jī)件的強(qiáng)度和降低機(jī)械效率。一、一、。、二列第一級(jí)設(shè)計(jì)示功圖、二列第二級(jí)設(shè)計(jì)示功圖、三列第一級(jí)設(shè)計(jì)示功圖、三列第二級(jí)設(shè)計(jì)示功圖 作往各列氣缸復(fù)慣性力圖由熱力計(jì)算得知繞用活塞桿直徑d=90mm，取連桿徑長(zhǎng)比，曲軸轉(zhuǎn)角速度 。表41一、二列往復(fù)慣性力I(kgf)x/rx(mm)a(度)000360103502034030330403205031060300702908028090270100260110250 續(xù)表41 1202401302301402201502101602001701901802180表42一、三列往復(fù)慣性力I(kgf)x/rx(mm)a(度)0003601035020340303304032050310603007029080280902701002601102501202401302301402201502101602001701901802180、二列往復(fù)慣性力曲線圖、三列往復(fù)慣性力曲線圖 作各列氣缸綜合活塞力圖把壓縮機(jī)各列各氣缸的氣體作用力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力以及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的摩擦力按各列活塞行程展開，并疊加繪成一個(gè)綜合作用力的曲線，即為綜合活塞力圖。橫坐標(biāo)取為曲軸旋轉(zhuǎn)一周后的時(shí)間行程展開值，即2倍的行程；其比例尺也應(yīng)與慣性力圖、示功圖的比例尺相同；圖中的左邊行程表示向軸行程，右邊行程表示離軸行程。在轉(zhuǎn)移時(shí)要考慮力的方向。往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分的摩擦力假定沿行程數(shù)值不變，可近似按下式計(jì)算確定： （）向軸行程，往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦力為正；離軸行程，往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦力為負(fù)。、二列氣缸綜合活塞力曲線圖、三列氣缸綜合活塞力曲線圖 作各列氣缸切向力圖作用在曲柄銷的連桿力P可分解為兩個(gè)方向的分力,垂直于曲柄的切向力T和沿曲柄半徑方向的徑向力: () ()確定飛輪矩之前，先要求出各個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角時(shí)的切向力值，然后以曲柄轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)做出的切向力曲線稱為切向力圖。因此，在求各點(diǎn)的切向力前，需要把綜合活塞力圖上的位移轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，為此應(yīng)作一輔助圖。畫兩個(gè)半圓。從兩個(gè)圓心Ｏ開始各向內(nèi)止點(diǎn)的方向移過(guò)的距離，得另一圓心，由作任一圓，求半徑為，將這些角點(diǎn)投影到活塞力圖的橫坐標(biāo)上并延長(zhǎng)至綜合活塞力曲線上，既得各轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)的活塞位置以及綜合活塞力值。 一、二列切向力曲線圖在總的合成切向力圖中，還必須考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)摩擦力。把合成切向力圖的橫坐標(biāo)按力的比例向下移過(guò)相當(dāng)于值的距離，便得包括旋轉(zhuǎn)摩擦力包含在內(nèi)的總切向力圖。按照功率計(jì)算得到的平均切向力為： （）式中：N壓縮機(jī)軸功率（千瓦）； n