毕业设计（论文）-活塞式压缩机设计

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1、本科毕业设计第33页共34页1引言活塞式压缩机设计是专业课程设计的主要方向之一。活塞式压缩机的主要特点有：压力范围广，效率高，适应性强。然主要缺点有：外形尺寸和重量较大，需要较大的基础，气流有脉动性和易损零件较多。综合考虑我们的设计题目主要以排气量小于1m3/min的微型或小型角度式空气压缩机为主。用于提供压缩空气的角度式空气压缩机包括V型、W型、S型等结构型式，主要分为单级和两级压缩两大类；润滑方式分：有油润滑、无油润滑；冷却方式主要为风冷；气阀型式主要为舌簧阀。单级和多级压缩各有优点，有油和无油各有特点，风冷是小型空气压缩机常见的冷却方式，与水冷相比也各有优点

2、。目前，小型空气压缩机气阀常用舌簧阀，主要是余隙小，气缸利用率高。空气压缩机的设计原则：（1）满足用户提出的关于排气量、排气压力以及有关使用条件的要求；（2）有足够的使用寿命及使用可靠性；（3）运转的经济性；（4）动力平衡性良好；（5）维护及检修方便；（6）尽可能使用新结构、新技术及新材料；（7）制造工艺性良好；（8）机器轻巧。以上原则往往彼此之间相矛盾，应根据压缩机的用途，在保证主要要求下，尽量满足其他要求[1]。活塞式压缩机的发展趋势是：（1）高压、高速、大容量。在某些化工部门，提高压力可以提高合成效率，因而压缩机的压力在逐渐提高。高转数、短行程的结构应用降低

3、了机器占地面积和金属消耗量。（2）提高效率以及延长使用期限。（3）按产品系列化、通用化、标准化进行生产，以便于产量、质量的提高，且适用于产品变型。目前市场上通用的排气压力系列有0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa、2.5MPa五档，而两级的以1.0MPa、1.25MPa两档为主。本科毕业设计第33页共34页2总体结构方案设计总体方案设计是整个设计的关键，方案的选择一定要有充分的选择依据。在理解的基础上，准确表达设计方案的目的。明了该种结构方案的热力学目的和特点，动力学目的和特点，结构优化设计的目的以及其它需要完善和实现的目标。2．1设计参数压缩

4、介质：空气空气相对湿度：以石家庄地区为准吸气压力：大气压排气压力：0.7MPa排气量：≥0.9m3/min活塞行程：S=65mm一级进气温度：（10~45）℃2．2设计要求选取适宜的级数、冷却方式等，确保排气量≥0.9m3/min。压缩机主机设计转速范围（800~1500）r/min。压缩机的结构紧凑，便于移动。2．3总体结构示意图图2-1W型单级压缩示意图2．4方案设计本科毕业设计第33页共34页由题目可知压缩机型式为W型型式，特点是连杆与活塞直接连接，无十字头和活塞杆，结构紧凑。级数选择为一级，单机压缩结构简单，结构上主要考虑惯性力平衡问题。采用单作用气缸。压

5、缩机转速为1000r/min，相对微小型压缩机，气阀型式一般选择舌簧阀。考虑到成本和结构简单等问题，冷却方式选择风冷，驱动方式选择电机驱动。各列气缸布置按照总体结构示意图。本科毕业设计第33页共34页3热力学计算压缩机的热力计算，是根据气体压力、容积和温度之间存在的热力学关系，结合压缩机的具体特性和使用要求而进行的，其目的是确定压缩机的结构型式、合理的热力参数（各级的吸排气温度、压力、功耗等）和合理的结构参数（活塞行程、曲轴转速和气缸直径等），为动力学计算和零部件结构设计提供依据。3．1初步确定名义压力和温度3.1.1初步确定压力压缩机的排气压力为0.8MPa，压

6、力比为8。考虑到压缩机的结构、重量以及运输方便，单级压缩既可以满足压力比，又有结构简单，重量轻和便于携带等优势。因而压缩机采用单级压缩，进气压力为0.1MPa，排气压力为0.8MPa，压力比为8。3.1.2初步确定排气温度对于微小型压缩机，各级气体的等熵指数近似取标准状态下的k=1.4。排气温度按下式计算（3-1）式中：Td—级的排气温度，K；Ts—级的吸气温度，K；n—压缩过程指数。对于微小型空气压缩机：n=(0.9~0.98)k将吸气温度ts=20℃即Ts=293K，ε=8，n=0.95k，k=1.4带入（3-1）式，结果得Td=491K，则td=218℃。3

7、．2计算排气系数3.2.1计算容积系数（3-2）按下表计算各级膨胀过程指数m。表3-1不同压力下的m值[1]进气压力105MPa任意k值时k=1.40时1.5m=1+0.5（k-1）1.21.5~4m=1+0.5（k-1）1.254~10m=1+0.5（k-1）1.310~30m=1+0.5（k-1）1.35>30m=k1.4本科毕业设计第33页共34页相对于微小型压缩机，一般采用舌簧阀，α=0.03~0.04。将α=0.03，ε=8，m=1.2带入式（3-2）中，得到λv=0.86。3.2.2确定压力系数一般多级压缩级数越高，压力系数越大。压力系数的取值范围：0

8、.95~0