计算机辅助V型往复式活塞压缩机设计【毕业论文+CAD图纸全套】QQ 11970985

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 往复活塞式压缩机是容积式压缩机的一种，是利用活塞在气缸中对流体进行挤压，使流体压力提高并排出的压缩机械。 热力、动力计算是压缩机设计计算中基本的，又是最重要的一项工作，根据用户提供的成分、气量、压力等参数要求，经过计算得到压缩机的相关参数 ， 如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等。经过动力计算得到活塞式压缩机的受力情况 。 准确地分析机组受力情况 ， 对 于 消除机组的振动非常重要。在变工况条件下 ， 需要快速实现核算原设计的飞轮是否满足运行要求。活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为各部件图形以及基础设计提供原始数据 ，其计算结果的精确程度体现了压缩机的设计水平，也是压缩机研究方面的一个课题。 关键词 ： 活塞式压缩机 ; 热力计算 ; 动力计算 ;气缸；曲轴 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a is to to by is to as so of It is to by of it is to of of is a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 中文摘要 . 英文摘要 . 第 1 章 绪论 . 1 途和适用范围 . 1 作原理 . 1 塞压缩机特点 . 1 第 2 章 总体设计 . 2 构方案的选择 . 2 机的选择 . 4 第 3 章 热力计算 . 5 定条件 . 5 构形式及主要结构参数 . 5 力计算 . 5 第 4 章 动力计算 . 9 第 5 章 汽缸部分的设计 . 11 缸 . 11 塞 . 14 阀 . 14 塞环 . 15 第 6 章 基本部件的设计 . 16 身、中体 . 16 轴 . 16 杆 . 22 承的选取 . 29 第 7 章 其他部件的设计 . 30 轴器 . 30 轮 . 30 第 8 章 压缩机的安装、试车与调整 . 31 缩机的安装 . 31 缩机的试车 . 31 缩机的调整 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 缩机的维护和修理 . 31 塞式 压缩机的常见故障分析及消除方法 . 32 第 9 章 结论 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 36 买 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 概论 途和适用范围 空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机） 的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。 空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机。容积型压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。 本机 属于 双级 单作用 风冷移动式空气压缩机。主要供给风动工具风动机械自动操作装置所需要的压缩空气，广泛应用于工业，农业，交通运输及医疗事业上的各种作业上。 随着工业的发展，活塞 式压缩机的使用日趋广泛。主要应用于采矿 、冶金、石油、化工、机械、建筑等部门。 作原理 当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时， 上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。 塞压缩机特点 优点： 1 、适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力； 2 、热效率高，单位耗电量少； 3 、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； 4 、可维修性强； 5 、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉； 6 、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验； 7 、装置系统比较简单； 缺点： 1 、转速不高， 机器大而重； 2 、结构复杂，易损件多，维修量大； 3 、排气不连续，造成气流脉动； 4 、运转时有较大的震动。 活塞式压缩机在各种用途，特别是在中小制冷范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第二章 总体设计 构方案的选择 活塞压缩机的结构方案由下列因素组成： 1）机器的型式； 2）级数和列数； 3）各级气缸在列中的排列和各列间曲柄角的排列。 选择压缩机的结构方案时候，应根据压缩机的用途，运转条件，排气量和排气压力，制造厂生产的可能性，驱动方式以及占地面积等条件，从选择机器的型式 和级数入手，制订出合适的方案。 本设计以微型双级往复式空气压缩机为基础设计 ，主要参数为： 机器型号： 2V 0 排气压力：工作压力 10kg/最高排气压力 15kg/排气量： 程： 55速： 1430构形式： V 缸数与 1*90径 1*50机功率： 合本设计的需要， 本机器的结构选择如下所示 主要结构： 图 2 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 传动机构 由弹性联轴 器 、曲轴、连杆等组成。通过传动机构将回转运动变为往复 直线运动。 压缩机构 由气缸、吸、排气阀、活塞等组成。活塞的往复运动使空气吸入、压缩和排出。 润滑机构 这里采用飞溅润滑。 操纵控制机构 包括压力表、安全阀、压力调节器等。 主要零部 件的结构： 曲轴箱 由灰铁铸成 ,外型为箱式 ,它起着机座的作用 级气缸 ,分别装在互成 90度的 二 个汽缸座孔内 ,其中 一 侧孔连接一级气缸 ,另一个 孔连接二级气缸 ,箱体的前后壁上有轴承孔和轴承座孔 ,曲轴组件即装在孔内。 曲轴箱下部为油池 式 油标。 曲轴 曲轴由 45 号钢锻 成 在曲拐上装 两 根连杆 ,曲轴装上带扇 页的飞轮， 伸臂端 用连轴器 与电动机相连 。 主轴颈和曲拐颈内钻有轴向和径向油孔 作时 飞溅上油池 的油经过曲轴上的油孔以润滑曲拐颈等部位 。 连杆 由 45 号钢锻成 ，杆身为 矩 形截面，连杆大头为剖分式的，内装挂有轴承合金的薄壁瓦。 连杆小头装有衬套。 活塞 由铝合金铸成 ,外形为圆筒形 ,其上个装二个活塞和一个刮油环。装活塞环时要使开口互相错开。 活塞在汽缸内安装时 ,要检查上死点间隙为 应用调整垫调节之。 气阀 气阀是控制气体进出汽缸的部件 ,它的好坏直接影响到压缩机的容积流买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 量、功耗及机器运行的可靠性 此气阀为组合阀 ,吸气阀与排气阀公用一个阀座与阀盖 阀的内两圈阀片为吸气阀，空气有 汽缸盖吸入，气阀的外一圈阀片为排气阀，将压缩空气排出于排气腔内。 吸气腔与排气腔的密封，是靠借助于阀座与阀盖已精细研磨的结合面，以及借助于气阀与汽缸盖之间的铝垫来保证。 机的选择 按照要求，选择鼠笼式异步电机。 查机械设计课程设计手册第十 二章，定为 技术数据：额定功率 3载转速 1420r/量 38于电动机用联轴器直接与曲轴相连，则： 2 0/39 5 5 0/9 5 5 0 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第三章 热力计算 定条件 ： 排气量： Q= 进 气压力： P=A） 排气压力： 0kg/作介质：空气 进气温度： 200C 构形式及主要结构参数 形式： 二级 两缸 单作用风冷，电机直接驱动 转速： n=1420r/塞形行程： S=塞平均速度： Vm=30 =s 力计算 1. 计算总压力比 : z =10+1/1=11 2. 选择级数： Z=2 3. 压力比分配 及各级排气温度 : 表 3次 吸气压力3 排气压力3 压力比 z 1 1 于是空气，查得 k=各级排气温度： 表 3次 吸气温度 压力比 0 k 0 =排气温度 0 o C） 0 o K） 0 o C） 0 o K） 20 293 36 409 30 303 57 430 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 4. 计算容积系数： 取： a 相对余隙容积 m 膨胀过程指数 1 1） = 1 1） = 取 . 确定温度系数： 取 . 泄漏系数： . 各级排气系数 ： 1 = 上 2 =. 确定 各级 气缸容积： 1_Q 1/ 1 =1/m /_Q 1/1 2/ 2 =1/303/293 m / 4= 1 4 2 00 50 9 / 3 4 = 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 4= 1 4 2 00 5 5 = 取进、排气相对压力损失 : 缸内实际进排气压力 : 一级 :P/( 105=105N/ P/1+ 105 105N/ 二级 : P/ 105=105N/(1+ 11 105=105N/ 计算最大活塞力 : 第一级 : F=( 105 /4 =( 105 =17N 第二级 : F=( 105 /4 =向盖行程 : F=( 105 /4 =( 105 4 = v (P/d/P/S) 公称吸气压力 气缸行程容积 v 容积系数 P/d、 P/S 气缸的实际排气压力和吸气压力 K 理想气体的绝热指数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 取 K= v1 (P/) = = =的指示功率为 : 机械效率 = =以 取 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 第四章 动力学计算 给定条件 : 活 塞 力 : 7N F/1=2= F/2=塞行程 : S=55 转 速 : n=1420r/轴旋转角速度 : w=420 /30 =s 曲轴旋转半径 : r=S/2 =55/2 =35 相对余隙容积 : 对余隙容积折合长度 : 55= 55= 绝热指数 K: K= ()k= =活塞式压缩机设计编写组表 29+ ) =(1+=1434 =( 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 2、往复摩擦力： 取机械效率 m=f =NI 1/ m 60 102/2=(1/ 60 102/2 1420 = (1/ 60 102/2 1420 =Ni d（ 1/m 60 102/ (1/ 60 102/1420 =：m =102 30N/ 102 30 1420 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 第 五 章 气缸 部分的 设计 缸 设计的要点为： （ 1） 应具有足够的强度和刚度。工作表面具有良好的耐磨性。 （ 2） 要有良好的冷却；在有油润滑的汽缸中，工作表面应有良好的润滑条件。 （ 3） 尽可能减小汽缸内的余隙容积和气体阻力。 （ 4） 结合部分的连接和密封要可靠。 （ 5） 要有良好的制造工艺性和装拆方便。 （ 6） 汽缸直径的阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。 综上所述并结合型号要求， 由于工作压力较低，故采用 造并 选用风冷汽缸 。因为 风冷汽缸 是 靠气 缸外壁加散热片来冷却气缸盖的冷却是很重要的，所以通常气缸靠近盖端的散热片较长， 以加强这一部分的冷却 压缩机用的是单作用风冷气缸 消除活塞环的烧结现象 ,以及使气缸壁的温度均匀变化以减小气缸的变形 根据经验公式取得汽缸壁厚及各部分尺寸。 在这里，引入 件的一个有限元分析插件来进行校核 ： （ 1）软件介绍： 创的三维实体设计软件，全面支持微软的 要涉及平面工程制图、三维造型、求 逆运算、加工制造、工业标准交互传输、模拟加工过程、电缆布线和电子线路等领域。 嵌入的 块具有模块分析功能，可以直接对零件进行有限元分析。 （ 2）校核： 汽缸受力在这里可以简化为一个薄壁圆筒受力过程。 ： kg/进入 立 I、 调用 成算例。选择材料为灰铸铁，并施加约束和压力 如图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 5 图 5文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 以上 2图均 对两端面施加固定约束 ，对汽缸内壁分别添加最高气体压力 划分网格并运行： 图 5缸材料 其屈服强度s=195全系数 ，则许用应力 s=65图可知 1 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 基本结构图 ： 图 6承的选取 ： 压缩机常用轴承有滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承使用、维护方便，机械效率较高，结构虽然复杂，但由专业厂制造，价格也不很贵，而且通用化、标准化程度很高。滑动轴承的结构简单，制造方便、精度高、振动小，安装方便。 根据设计法则选取滚动轴承 ,深沟球轴承 一方向的轴向载荷可达未被利用的允许径向载荷 70%。 其结构示意如下： 图 6为曲柄 肩 的直径 d=35所以选取轴承 6007: d=35 D=62 B=14纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 第 七 章 其他部件的设计 轴器 压缩机 与驱动机的连接，一般分为： 1）压缩机与驱动机为同一轴的直连； 2）压缩机与原动机两轴间有速比的皮带传动； 3）压缩机与原动机两轴间没有速比的 联轴器连接。 根据本次设计的要求，选择 弹性轴销联轴器 6030 4428图 7轮 飞轮 的主要作用是使压缩机曲轴旋转均匀 。 飞轮材料采用 在轮辐上铸有叶片，充当风扇，对汽缸进行冷却。 结构如图所示 ; 图 7文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 第八章 压缩机的安装、试车与调整 缩机的安装 压缩机各零件 加工完毕后，应按一定的要求和步骤进行安装。安装质量的好坏，将直接影响到压缩机的运转和使用，所以是一项十分重要而又复杂的工作。 缩机的试车 在压缩机 装配完毕后以及新产品使用前，都要进行试车。 通过试车能初步了解压缩机的性能以及检查压缩机的设计、制造、装配是否合理和完善，以保证正常运转时安全、可靠，避免发生事故 压缩机试车的完整过程 ，应包括下列几个步骤： 1. 试车前的准备 2. 无负荷试车 3. 压缩机系统的吹洗 4. 升压试车 5. 安全阀调整实验 6. 连续试车 7. 气量调节实验和振动的测定 8. 拆卸检查 缩机的调整 压缩机在试车过程中 ，往往会发现一些问题。这些问题的存在将会影响到压缩机的正常工作，因此必须对压缩机进行调整。 压缩机的调整，应达到下述目的： 1. 使压缩机的各项系数达到设计要求。 2. 使气路、水路、油路畅通。 3. 排除在试车过程中发现的一切故障。 4. 使压缩机各部分在正常情况下工作，保证压缩机的使用寿命和工作可靠性。 在试车中发现的问题得到解决后，才可以正式 投入生产。 缩机的维护和修理 为了使压缩机能正常运转，延长其使用寿命，应实行定期维护，检修制度。压缩机的维修制度应按随机说明书规定的要求进行。压缩机的维修工作应是按计划、有步骤地进行。一般按检修的要求和工作量的不同分为小修、中修、大修三种情况。 1. 小修：不定期，主要是检查性的维修。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 2. 中修：一般是运转 3000时后进行一次，主要是检修易损零部件（如排气阀、活塞环等） 3. 大修：一般运转 12000时后进行一次。主要是全面拆卸、检查所 有零部件，并对照原来记录的数据重新找中、找平；彻底清洗积垢的零件 。对压缩机基础还要进行沉降观测，并检查有无裂纹等不正常现象。 塞式压缩机的常见故障分析及消除方法 1、活塞式压缩机打气量不足 产生原因： a、吸排气阀漏气 （ 1）阀座与阀片之间有金属颗粒，因关闭不严引起漏气，影响气量。 （ 2）新的吸气阀弹簧，初用时刚性太大，引起开启迟缓；弹簧用久后，因疲劳引起开阀不及时，造成漏气。 （ 3）阀片与阀座磨损不均匀，因而引起密封不严而漏气，影响气量。 （ 4）吸气阀 升起不够，流速加快阻力增大，影响气量。 消除方法： （ 1）拆检清洗，若吸气阀的阀盖发热，则故障在吸气阀上，否则是在排气阀上。 （ 2）检查弹簧刚性，或更换合适的弹簧。 （ 3）用研磨方法加以修理，或更换新的阀片和阀座。 （ 4）调整升程高度，更换适当的升程限制圈。 b、填料漏气 （ 1）填料或活塞杆磨损引起漏失。 （ 2）润滑油供应不足，降低气密性，引起漏失。 消除方法： （ 1）修理或更换密封圈或活塞杆。 （ 2）拆检吸、排气阀，发现气阀缺油，应增加润滑油量。 c、气缸与活塞环有故障 （ 1）气缸磨损（特别是单边磨损）超过最大允许限度，间隙增大，引起漏气，影响打气量。 （ 2）活塞环因润滑油质量不好，油量不足，缸内温度过高，将形成咬死现象，不但影响气量，而且影响压力。 （ 3）活塞环磨损，造成间隙大而漏气。 消除方法： （ 1）用镗削或研磨的方法进行修理，严重时更换新缸套。 （ 2）取出活塞，清洗活塞环或环槽，更换润滑油，改善 润滑 条件。 （ 3）更换活塞环。 d、气缸余隙容积过大，降低了吸入量。 消除方法： 调整气缸余隙。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 2、某级压力升高 产生原因： a、后一级的吸、排气阀漏气，必然增大前一级的排气压力。 b、活塞环泄漏引起排气量不足。 c、本级吸、排气阀因各种原因产生的泄漏。 消除方法： a、更换后一级的吸、排气阀。 b、更换活塞环。 c、拆检气阀，并采取相应措施。 3、某级压力降低 产生原因： a、本级吸、排气阀漏气。 b、高一级的吸、排气阀有毛病，引起排量不足，以及第一级活塞泄漏过大。 c、内漏。 d、吸入管阻力 太大。 消除方法： a、拆检气阀，更换损坏的零件。 b、拆检气阀，更换损坏的零件，检查活塞环并修复。 c、检查内漏部位，并采取相应措施。 d、检查管路，并采取相应措施。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 34 第九章 结论 通过本次设计，综合运用机械设计课程和其他选修课程的理论和实际知识，使自己的课堂上的理论知识得到巩固和深化，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；学会从机器功能的要求出发，合理选用传动机构类型，制定设计方案，正确设计零件的工作能力，培养机 械设计能力；通过本次设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养机械设计的基本技能。 并且最为重要的是，首次通过设计得到了通过自学而深入了解一个陌生课题的宝贵经验。体会到随时自学的重要性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 35 参考文献 1 高慎琴 . 化工机器 . 北京：化学工业出版社， 1992 2 徐明