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空压机机械系统设计说明书.doc

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空压机机械系统设计说明书.doc

目录摘要1关键词1第一部分前言1第二部分设计要点1第三部分热力计算1§1设计的原始数据2§2热力计算23.2.1结构型式及方案选择23.2.2名义压力比23.2.3名义排气温度23.2.4计算与排气量有关的各种系数23.2.5计算气缸行程容积33.2.6求取气缸直径33.2.7圆整缸径后复算气缸容积33.2.8复算排气量33.2.9考虑压力损失后实际排气压力及压缩终了温度33.2.10计算最大活塞力43.2.11计算指示功率43.2.12所需轴功率43.2.13电动机功率43.2.14等温效率43.2.15容积比能5第四部分簧片阀设计5§1气阀的主要构成6§2设计的已知参数6§3结构设计6§4簧片阀主要结构参数的确定74.4.1确定阀片特征参数74.4.2校核进气阀阀隙马赫数SM104.4.3阀片厚度的确定10第五部分结束语11第六部分参考文献12摘要活塞式压缩机广泛应用于机械、冶制、制冷、国防、化工等工业部门.用途广泛,品种繁多,因而保证其运转可靠性、提高经济性就至关重要.本文主要介绍应用现代化设计理论和方法来优化簧片阀,借助AutoCAD实现簧片阀的设计无纸化以及簧片阀的计算过程.通过优化设计,基本达到气阀阻力损失小,即控制在压缩机指示功率的(6~12)范围内使用寿命长噪声低运动质量轻结构简单、成本低、制造方便、易于维护等优点更为重要的是余隙容积小.因为是微型空压机,而其一般为单级压缩,余隙容积大小特别重要,直接影响压缩机的容积效率.此设计就使余隙容积严格控制在气缸工作容积的(2.5~4)左右.关键词空压机、簧片阀、优化、气缸一、前言气阀是活塞式压缩机中的关键部件,又是易损件之一,它的好坏影响压缩机排气量和功率消耗以及运行可靠性.一个好的气阀既要有高的寿命,又要有高的效率.气阀的效率问题,主要指机器在正常运转时,产生的流动阻力损失.在设计较好的气阀中,流动阻力损失约为压缩机指示功率的(4~8),而设计不好的气阀,其流动阻力损失可以高达指示功率的(15~20).减少流动阻力损失的主要方法是增加气阀的有效流通面积,以降低气体流经气阀是的流速,因为流动阻力损失是和速度的平方成正比的.但是,增加有效通流面积,将受到机器结构和气阀寿命的限制.例如升程不能太高,否则寿命显著下降.此外,在计算的有效通流面积较大情况下,有时因阀片开、启不合理,使实际的通流面积小于计算值,造成附加的流动阻力损失.这一附加的阻力损失,有时甚至会达到惊人的程度.应用现代化设计理论和方法来改进和提高机械零件与系统的设计质量、降低成本、缩短开发周期、增强产品的竞争能力已被各国证明是非常有效的途径.本设计基于现代设计方法中最活跃的分支之一机械优化设计,使得机械零件及系统设计更为合理和实用.二、总体设计思路1.首先按气缸尺寸及气缸总的结构,选用或设计簧片阀的结构型式,完成气阀的平面布置,确实吸、排气阀的阀孔数目、阀孔直径、阀片的几何形状等.2.确定簧片阀的主要参数.如升程、阀座通道面积、间隙通道面积、阀片几何尺寸、阀片厚度及阀片刚性系数等.其中有些参数对簧片阀的经济性及寿命影响较大,必须在簧片阀设计时先确定下来.此些称为簧片阀的主要结构参数.它们是阀隙马赫数M、升程h、阀片刚性系数2k及阀片厚度等.三、簧片阀设计计算(一)设计的原始数据排气量30Q0.9/minm进气压力5110spPa(绝对压力)进气温度020stC排气压力5810dPPa(绝对压力)(二)热力计算1.结构型式及方案选择因为是动力用微、小型空气压缩机,故可采用单级压缩,采用以排气量为30.45/minm的气缸为准双缸单作用风冷V型可为30.9/minm.图11为方案示意图.采用异步电动机直接驱动(皮带轮连接),电动机转速取1450/minnr.图11控制容积选取示例2.名义压力比881dspp3.名义排气温度1nndSTT考虑到微小型压缩机的热交换条件及单作用高压力比条件下的泄漏情况,取压缩过程指数1.28n,计算排气温度1.2811.28202738462dTk0462273189dtC4.计算由排气量有关的各种系数(1)进气系数svpT计算容积系数v,111mv取0.04,m按表选取得1.2m,计算得11.210.04810.7923v取压力系数0.97p由图取0.85T计算得0.79230.970.850.653s(2)泄漏系数l5.计算气缸行程容积3010.910.00101660.79230.970.851450nVPTlQVmn6.求取气缸直径取活塞行程S55mm计算得活塞平均速度0.05514502.66/3030msnVms由式4hVDsz知气缸直径440.00101660.08863.140.0553hVDmsz将缸圆整为90Dmm7.圆整缸径后复算气缸容积22230.090.05530.0010544nVDSZm8.复算排气量300.001050.6530.93514500.93/minhslQVnm泄露位置进气阀排气阀活塞环相对泄露量0.0150.0150.040.0711l0.935

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