D-42-8空气压缩机毕业设计【图纸丢失、只有论文】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I  摘  要  随着国民经济的快速发展，压缩机已 经 成为众多部门中的重要通用机械。压缩机是压缩气体提高气体压力并输送气体的机械 ，它 广泛应用于石油化工、纺织、冶炼、仪表控制、医药、食品和冷冻等工业部门 。在化工生产中 ， 大中型往复活塞式压缩机及离心式压缩机则成为关键设备。本次设计的压缩机为 空气 压缩机，其型号为 D 42/8。 该类设备属于动设备 ，它为对称平衡式压缩机， 其 目的 是为生产装置和气动控制仪表提供气源 ，因此本设计对生产有重要的实用价值。  活塞 式 压缩机是空气压缩机中应用最为广泛的一种 ， 它是利用气缸内活塞的往复运动来压缩气体 的 ， 通过能量转换使气体提高压力的主要运动部件是在缸中做往复运动的活塞，而活塞的往复运动是靠做旋转运动的曲轴带动连杆等传动部件来实现的 。  本文通过 依据工艺条件对 活塞式压缩机 进行了 热力计算 ， 通过确定气缸直径、计算活塞力、复算排气量、计算压缩机功率并 选择 驱动 机 ；依据活塞式压缩机设计规范 对 气缸 组件 和连杆组件进行了详细的 结构 设计 和机械强度计算与校核； 通过采用最新国家标准和行业标准 对 压缩机的 主要零部件 及压缩机辅助设备进行了选型设计， 按照一定要求和步骤对压缩机进行安装和维护。  在保证压缩机安全平稳运转的前提下，尽量使设计 达到经济、环保、高效的目的。  关键词：活塞 式 压缩机；结构； 设计 ； 强度 校核；选型  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of an in is a to to it to we is a “. 42/8. of to it is is to is is in It is of to to to is in of is by to a to on is on to of of  of of It of to on By of on it to to of to is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985      录  摘     要  . I .  1 章  引   言  . 1 缩机的作用及用途  . 1 缩机的作用  . 1 缩机的用途  . 1 缩机的国内外发展历史  . 1 缩机的国内发展历史  . 1 缩机的国外发展历史  . 1 次设计的介绍  . 1 第 2 章  压缩机的总体设计  . 错误 !未定义书签。  机结构方案的选择  . 错误 !未定义书签。  构型式的选择  . 错误 !未定义书签。  数的选择及压力比分配  . 错误 !未定义书签。  数的选择及气缸的排列  . 错误 !未定义书签。  要结构参数的确定  . 错误 !未定义书签。  动机的选择  . 错误 !未定义书签。  第 3 章  热力计算  . 10 始数据  . 10 力计算  . 10 名义压力比  . 10 级压力比分配  . 11 级名义压力  . 11 级排气温度  . 12 级排气系数  . 13 级气缸的行程容积  . 15 级气缸直径  . 16 级名义压力及温度修正  . 16 塞力  . 18 算排气量  . 20 算  . 20 一次复算  . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985  复算排气量  . 23 缩机功率  . 24 示功率  . 24 功率  . 25 机功率  . 25 动机型号  . 25 功率  . 26 第 4 章  活塞组件设计  . 27 构形式及选材  . 27 塞的设计  . 27 计计算  . 28 塞环选材及设计  . 31 材  . 31 计计算  . 32 塞杆选材及校核  . 35 材  . 35 定性校核  . 35 台比压校核  . 37 强度 和疲劳强度校核  . 38 第 5 章  连杆组件机械设计  . 43 构型式及材料的确定  . 43 构型式  . 43 料  . 44 构设计  . 46 度校核  . 50 杆螺栓的设计  . 56 要尺寸的确定  . 56 杆螺栓的计算  . 58 第 6 章  压缩机主要零部件选型  . 64 塞组件  . 64 阀组件  . 64 却系统  . 64 滑系统  . 64 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 量调节系统  . 64 第 7 章  结   论  . 65 参考文献  . 66 致     谢  . 67 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1第 1 章  引   言  缩机的 作用及 用途  缩机的 作用   压缩机是压缩气体提高气体的压力并输送气体的机械。  缩机的用途  压缩机 的用途极为广泛，遍布工农业、交通运输、国防甚至生活的 各个领域。按照气体被压缩的目的，大致可区分为如下四类：  我国的压缩机设计制造技术也有了长足进步， 在某些方面的技术水平也已经达到国际先进水平 6 。  缩机的国内外发展历史  缩机的 国内发展历史  缩机的国外发展历史  次设计的介绍  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2第 2 章  压缩机 机组结构设计  机结构设计  构型式  压缩机型式的基本特征是压缩机汽缸中心线的空间位置，按照汽缸中心线的位置，活塞式压缩机可分为立式、卧式与角式三大类，每种又可分为有十字头与无十字头两种，这些型式各有优缺点，适合 于不同的场合。  数及气缸  (1)压缩机的列数  压缩机的列数是指气缸中心线数或连杆数，有单列与多列之分。从动力平衡的角度看，多列机可以得到较好的惯性力平衡性与切向力均匀性，所以机器转速可较高，基础也可较小；功率相同的机器，列数多者的活塞力小，运动机构就轻巧，而且每列串的级数较少，拆装也方便。但列数过多则结构复杂，易损件数量与泄露点增加，所以压缩机的列数是由机器的型式、排气量、级数与活塞力的大小等综合考虑要决定的。通常活塞力（ 2 22） 时， 取 2 4列 ；所以本设计取 2列。  级在列中的配置原则是指级在各列中以及在一个列中的排列次序，它是列数确定后对结构方案影响最大的因素。  (2)级的配置原则  应争取各列内外止点时的最大活塞力的相等  对某一刻，这个要求可用运动机构利用系数 来表示，系数接近 1最好，这时活塞往返行程的最大活塞力接近，曲柄连杆机构的强度在往返行程中得到充分利用，从而机构重量轻，惯性力小，机械效率也高。而且由于往返行程的功耗相近，切向力也较均匀，飞轮也可作地小些。一列中配一级时，作成双作用缸时的 较大。  力求泄漏最小  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3泄漏取决于密封压差、密封周长、间隙及润滑剂等，所以相邻两缸的级次应相近，以减少压差，降低泄露，高压级尽量设在盖侧，这样填料设在低压侧，所以泄露也可以减少。  应注意降低流动损失和减少气流脉动  同一级设有几个缸时，应让各缸的吸气和排气按时间错开，以减少级间管道与设备中的气流脉动。  根据参考书 1表 1择压缩机的级数为 2级，每缸都是双作用。  (3)气缸形式  气缸是构成工作容积实现气体压缩的主要部件。在气缸设计时，除了考虑强度、刚度与制造外，还 应注意以下几个问题：  气缸的密封性、气缸内壁面耐磨性以及气缸、填料的润滑性能要好。  通流面积要大，弯道要少，以减少流动损失。  余隙容积要小，以提高容积系数。  冷却要好，以散逸压缩气体时产生的热量。  进排气阀的阀腔应被冷却介质分别包围，以提高温度系数。  应避免温差应力引起的开裂等。  按冷却方式分，有风冷气缸与水冷气缸；按活塞在气缸中的作用方式分，有单作用、双作用及级差式气缸。  本设计采用双作用水冷式气缸结构，其中第一级和第二级均为水平列，气缸轴线夹角和曲轴错角均为 180，即对动式结构。  数的确定  压缩机的主要结构参数是转速 n 、活塞平均速度塞行程 S ，它反映了机器的结构面貌和工作特征，三者的关系是  m /,602                    （ 2 式中：活塞平均速度， ；  n 转速， ；  S 活塞行程， m 。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4(1)转速 n  设计压缩机时，同样的排气量，转速取得高，则机器的尺寸小，重量轻，并有可能与电机直联，占地面积小；电动机也是如此，同样功率的电机，转速高的尺寸小，价格也便宜，所以转速高的压缩机机组总的经济性好些，正因如此，现代压缩机的转速趋向于提高。  但提高转速需克服一系列 的设计、制造与材料方面的问题，如会使惯性力过大而引起机器振动加剧；转速过高会使易损件寿命降低，比如使活塞环、填料、十字头、连杆轴瓦等的磨损加快，特别是气阀阀片的寿命与转速的提高成反比例降低；转速的提高还使气流通道与气阀中的阻力增加等。  另外，若转速增加使得惯性力超过最大活塞力，则运动机构的设计将以最大惯性力为依据，这样的运动件，其强度在压缩机工作过程中得不到充分利用，机器笨重，浪费材料。  根据参考书 1表 2压缩机的转速 n=500r/2)活塞平均速度活塞平均速度的增加又会使易损件的寿命低并增加摩擦功耗，这是因为字头、填料等在单位时间内的摩擦距离增加了；另一方面，活塞平均速度的提高还会导致气流通道的尤其是气阀的阻力增加，所以活塞的平均速度也有一个限值范围；对于采用环状阀的压缩机 大型机取下限；对迷宫压缩机，为减少泄露 54；聚四氟乙烯密封环压缩机考虑到活塞的 寿命，m /4超高压压缩机为了保证摩擦副的耐久性， m /；乙炔压缩机从安全考虑， 1。  m /,602  本设计 3  /mC m s。  (3)活塞行程 S  转速与活塞平均速度确定后，行程可由 1式 1还应考虑其他因素，如行程应按压缩机的三化标准取标准值；如要考虑压缩 机的结构特点，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5立式及角度式机行程宜取得比卧式机小些，以免高度太大；另外，还有一个行程与第一级缸径比的取值问题；若取得太大，则机身较长而笨重；若取得过小，则活塞直径过大使活塞力太大，运动机构也将变得笨重，而且虽然气缸直径大、气阀安装方便，但过大又会使气缸接管安装空间减少，还影响到热交换与泄露等等。  根据参考书 1式 1=220m/s。  助设备设计  压缩机的辅助设备包括，润滑、冷却、气量调节、管路与管路附件等，它们对压缩机的运行有十分重要的关系。  却系统  活塞式压缩机冷却系统由中 间冷却器、气缸和填料的水套、润滑油冷却器、后冷却器、水管路以及其他附件组成。  (1)冷却系统的配置原则  保证进入中间冷却器的水温，在系统中为最低；而气缸和填料水套的进水温度不应过低。风冷式压缩机，最冷空气要先进入冷却器，故多为吸风式。  经济性好，即系统耗水量小，管路简单。  运行时检视和调节水量方便。  (2)冷却系统配置的基本方案  本设计采用串联水冷系统。冷却水首先进入中间冷却器，然后依次进入气缸水套，最后经后冷却器排除。  串联冷却系统适用于两级压缩机，三级以上不予应用。它的优点：耗水量小，管路简单，检 视和调节水量、水温的装置较少；缺点是：导管截面尺寸较大，安装不便，特别是各冷却部分不能单独调节，当密封性受破坏时，气体泄入冷却水中，无法检视其破坏位置。  (3)冷却给水要求  空气压缩机的给水压力一般在 却给水量可按热力学进行计算，通常空气压缩机的冷却水的进口温度在 10以上，在夏季，实际温差可能只有 2 3，此时所需水量也大些。冷却水质应近中性， 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 浮物含量应小于等于 100用循环系统供水时，水质的热稳定性应按工业循环冷却水处理设计规范进行。 在条件适合时，可用软化水复用或软化水循环使用。靠近江河水源方便，采用直流系统供水时，为防止碳酸盐结垢，排水温度不应超过一定的值。  (4)冷却器  冷却器的结构一般有蛇管式、淋洒式、套管式及管壳式。本设计采用管壳式冷却器，该冷却器主要由筒体、封盖、芯子组成。芯子由一束胀接在两头管板上的换热管，折流管，旁路挡板，拉杆和定距管所组成。此类冷却器的冷却水一般是在管内流动，而气体在管间流动。该冷却器结构简单，清洗方便 5 。  滑系统  运动零件的摩擦表面需要润滑，当摩擦 表面为非自润滑材料时，一般用液体作润滑剂，活塞式压缩机大多数零件的润滑就属于这种情况，这是本节要讨论的内容。  (1)活塞式压缩机润滑的目的  降低摩擦功耗；减少零件磨损；冷却摩擦表面，防止烧伤咬死；清除摩擦面杂志和预防锈蚀等。另外，对气缸与填料部位的润滑还有加强气缸工作容积密封的作用。  (2)活塞式压缩机润滑的特点  其润滑系统分为内部润滑与外部润滑两部分，气缸与填料的润滑属于内部润滑，气缸以外曲轴连杆等运动机构的润滑属于外部润滑。在内部润滑中，润滑油与高温、高压的被压缩气体直接接触，需采用特殊的专用润滑油，如 压缩机油、专用润滑油或其它专用油。外部润滑中，润滑油不与被压缩气体接触，可采用一般的机械油，当然也可采用压缩机油。  小型无十字头压缩机中，运动部件与气缸用同一润滑油系统，共用内部润滑用的润滑油 压缩机油。  外部系统润滑中，为起冷却冲洗作用，润滑油用量很大，是循环使用的。内部润滑系统中，润滑油用量很小，是一次性使用，油以每分钟数滴速度，压力注入气缸与填料，并被压缩气体带走。  (3)内部润滑  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7气缸的润滑方式  由于本设计的活塞环采用聚四氟乙烯材质，故气缸为自润滑。  填料的润滑方式  填料的润滑也属于内部润滑，润 滑的部位是活塞杆与填料的相互摩擦表面，它采用压力润滑，一个点配一个注油器，一般一个填料函设一个注油点。当气体压力大于 50个大气压时，设置两个注油点。  注油器  填料用与气缸用的注油器是数个集装在一起统一驱动的，每个注油器均为一个真空滴油式柱塞泵。  内部润滑用油  因为内部润滑用油与被压缩的高温高压气体接触，所以对它的质量有一些特殊的要求。一般来说，空气压缩机内部润滑采用压缩机油；其它气体压缩机则视气体性质或采用专用润滑剂或仍采用压缩机油。  (4)空气压缩机对内部润滑用油的基本要求  在高温高压下应仍有适当的 粘度。  良好的抗氧化性。  积炭倾向要小。  腐蚀性小。  适当的闪点与高的自燃点。  (5)外部润滑  外部润滑是指曲柄连杆机构的润滑，除了微、小型机的曲柄连杆靠飞溅润滑外，其余的主要都是靠压力进行循环润滑。为冲洗与冷却摩擦表面，并在轴承处产生足够的油膜压力，外部润滑需采用流量较大的油泵。外部润滑油一般采用机械油，也可以采用压缩机油。  按传动方式外部润滑的分类  主机驱动方式：主轴直接传动油泵，曲轴箱又当作循环油箱，这种方式多用于中小型压缩机。采用这种方式时，在压缩机启动前，应事先人工摇转油泵注油，以 避免干磨。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8单独电动机驱动方式：大型压缩机的油泵及油路部件较大，需另用电动机驱动油泵。采用这种方式时，在压缩机开启前，应事先启动电动机带动油泵注油，以避免干磨。  这两种方式的油路都是循环的，而且在油路上设了过滤器与冷却器。  曲轴连杆机构的润滑油路  一般曲轴与连杆的内部都设有油孔。  曲轴连杆机构的润滑油路有很多形式，本设计采用：油泵 曲轴中心孔 连杆大头 连杆小头 十字头滑道 油箱 油泵。  对曲轴的滑动轴承，一般用油泵进行压力润滑。此外，还有几个补充来油，在曲轴功率输入端，机身有一集油槽，它可补充部分润滑油 进入有轴承，同时，轴上为了防止油外泄设有的由甩油圈与反向螺纹组成的轴封也可以补充部分润滑油。在曲轴左侧，曲轴中心孔接受来自齿轮泵的润滑油，从该孔的密封圈泄露出的小部分油，也会进入左轴承，补充润滑左轴承。  曲轴连杆机构润滑油的选用  本设计为有十字头压缩机，所以外部的机构润滑另成系统，一般使用 40号或 50号机械油，但也可以使用压缩机油。  外部润滑用的润滑油泵  润滑泵多用齿轮泵或转子泵，它们都是容积式泵，能产生很高的压力，流量也比较大。  量调节系统  从压缩机的作用原理得知，容积式压缩机的排气量不会 由于背压的升高而自动降低，因此，如不进行有效的调节，在有些场合，会出现危险的事故，所以必须设置调节控制机构，以进行调节。  全行程完全顶开进气阀调节方法的工作原理是：当排气压力超过规定值时，高压气体便通过压力调节器进入调节装置的小气缸，将其中的小活塞连同压叉压下，压叉将进气阀的阀片强行顶开，使气体自由进出气缸，泄漏系数近似等于零，从而气缸的排气量也接近于零。这时用户靠储气罐及管网中的剩余气体供气，当压力降至规定值时，弹簧又通过小活塞使压叉复位，气阀正常工作，排气量恢复正常。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9进气阀完全顶开后的示功图面积很小， 此时的功耗仅用于克服气流进出全开进气阀的阻力，所以经济性较高。  各种调节方式的不断出现，是由于现代工业中，使用者不因达到调节就满足，而且还要求能经济的、方便的进行调节。在设计调节装置时，如何节省消耗，是值得注意的问题。不同的调节方式，经济性的差异很大。例如一台排气量为 8400  的六级压缩机的擦顶指出：排气量调节到额定值的 70%时，用压开吸气阀的调节，比用吸入与压出连通的调节，能少耗 96千瓦的功率。至于调节的方便与可靠，同样必须考虑。应该通过不断的实践，总结经验，进 一步提高使用的可靠性，逐步改变现用的一些不经济的调节方式。 所以本设计采用压开吸气阀调节系统。  这种调节方法的经济性好，但因阀片受额外的载荷，故寿命较短，密封性变差，大中型压缩机作卸荷或空载启动时，常用该方法。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 3 章  热力计算  压缩机的热力计算是根据气体的压力、容积和温度之间存在的一定关系，结合压缩机的具体特性和使用要求而进行的。其目的是得到最有利的热力参数 ，比如： 各级的吸排气温度、压力、所耗动力 ； 适宜的主要结构尺寸 ： 活塞行程、气缸直径等，最终确定驱动型式。 因此， 新设计的压缩机必须进行热力计算。  始数据  型号：              D42/8 型空气压缩机  压缩介质：          空气  排气量：            421 m3/气压力：          05 压）  排气压力：          05 压）   级吸气温度：      20   级吸气温度：      30  相对湿度：          气的绝热指数：    塞行程：          220 缩机的转速：      500 r/力计算   名义压力比  由 参考文献 3式（ 1 87） 计算总压力比  21t                        （ 3 1）  式中 t 总压力比 ；  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 1P 级名义吸气压力 , 2P 级名义排气压力，  则总的名义压力比：        52 519 1 0 91 1 0 级压力比 分配  如总体设计中所述，为了使压缩机的功耗最小，各级的名义压力比应相等，按等压力比分配原则，由 参考文献 3式（ 1 88）  zt（ 3 2）  式中 各级名义压力比 ；  t 总压力比 ；  z 压缩级数 。  故各级压力比为：           93 级名义压力   级：名义吸气压力 51 1 10P 对压力）  名义排气压力 552 1 1 1 1 0 3 3 1 0 对压力）   级：名义吸气压力 51 3 10P 对压力）  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 名义排气压力 52 9 10P 对压力）  表 3 1 各级名义吸、排气压力及各级名义压力比  项   目  级   别  名义吸气压力  /105 压）  名义排气压力  /105 压）  名义压力比      级      级  1 3 3 9 3 3 级排气温度  由参考文献 3式（ 1 117） 计算各级排气温度  ( 1 ) /2211() &