微型风冷活塞式压缩机（W-80）的设计【7张CAD图纸和说明书】

 摘  要活塞式压缩机是一种容积式压缩。它是用来提高气体压力和输送气体。目前活塞式压缩机广泛应用于工业生产中，如石油裂解气的分离、石油加氢精制、气流纺纱、谷物的气力输送、制冷等领域。本次设计的压缩机主要用于轻纺工业、冶金工业中。通过了解该压缩机的基本结构极其工作原理，重点掌握其结构设计，学会所含零部件的结构设计方法及其强度校核方法。在设计过程中，理论联系实际，我最终了解设计一个机械设备的基本思路和方法。整个设计过程主要包括三个部分。第一部分是热力计算，包括气缸行程容、最大活塞力、排气温度、功率和效率以及压缩机其他主要结构尺寸的确定；第二部分是动力计算与分析，包括曲柄连杆机构的受力情况的分析计算、主要零部件的强度校核以及力矩平衡；第三部分主要是曲轴的平衡计算。整个设计过程与设计内容是按设计标准要求进行的，符合工程需求。  关键词：活塞式压缩机；结构尺寸；行程容积；主要零部件强度校核；Abstract    Piston type compressor is a new type of compression. It is used to increase the gas pressure and gas transportation. At present, the piston compressor is widely used in industrial production, such as oil gas separation, oil hydrofining, air spinning, grain pneumatic conveying, refrigeration and other fields.The design of the compressor is mainly used for the textile industry, the metallurgical industry. The basic structure of the compressor is working principle, key grasp its structure design, learn the structure design method contained in parts and its strength check method. In the design process, linking theory with practice, I finally understand the basic idea and design method of a mechanical device.The whole design process mainly consists of three parts. The first part is the thermodynamic calculation, including the determination of the cylinder stroke volume, maximum piston force, the other main structure size, power and efficiency as well as the exhaust temperature of compressor; The second part is the dynamic calculation and analysis, including the analysis of force of crank and connecting rod mechanism, the calculation of main parts of the strength check and balance; The third part is the calculation of crankshaft balance. The whole design process and design are carried out according to the design requirements, meet the demands of engineering.Key words: piston compressor; structure; stroke volume; the main parts of the strength check;目  录摘  要 IIIAbstract IV目  录 V1 绪论 11.1本课题的研究内容和意义 11.2国内外的发展概况 21.3本课题应达到的要求 32 压缩机总体结构的设计 42.1 设计原则及设计要求 42.2 结构方案的选择 43 压缩机的热力计算 73.1 技术参数 73.1.1 总压力比的确定 73.1.2 压缩机级数的确定 73.1.3 确定容积系数 73.3.4 确定压力系数和温度系数 83.3.5 计算泄漏系数 83.3.6 初步计算气缸工作容积 83.3.7 确定行程、缸径及实际行程容积 83.3.8 复算压力比或调整余隙容积 93.3.9 计算缸内实际压力，确定最大活塞力 93.3.10 计算实际排气温度 93.3.11 计算轴功率 103.3.12 等温效率 104 压缩机的动力计算 114.1 已知数据整理 114.1.1 运动计算 114.1.2 气体力的计算 134.1.3 往复惯性力的计算 164.1.4 摩擦力的计算 174.1.5 综合活塞力的计算及综合活塞力曲线的绘制 184.1.6 切向力的计算及切向力曲线的绘制 194.1.7 飞轮矩的确定 215 主要零部件的分析设计 245.1 运动部件分析计算 245.1.1运动部件分析 245.1.2曲轴的平衡计算 255.1.3运动部件受力校核 265.2 工作部件分析计算 305.2.1气阀组件 305.2.2活塞组件 315.2.3气缸 326  结论与展望 346.1 结论 346.2不足之处及未来展望 34致  谢 35参考文献 361 绪论1.1本课题的研究内容和意义 压缩机是将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩冷凝膨胀蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。首先按照压缩气体的原理，压缩机可区分为容积式和速度式两大类。容积式压缩机按照活塞运动方式的不同，分为往复活塞式和回转活塞式两种结构形式。本设计采用的是往复活塞式压缩机，按作用方式分类，有单作用压缩机和双作用压缩机。其制冷剂蒸气仅在活塞的一侧进行压缩，活塞往返一个行程，吸气排气各一次。而双作用压缩机制冷剂蒸气轮流在活塞两侧的气缸内进行压缩，活塞往返一个行程，吸、排气各两次。所以同样大小的气缸，双作用压缩机的吸气量较单作用的大。但是由于双作用压缩机的结构较复杂，因而目前大都是采用单作用压缩机。活塞式压缩机在圆筒形气缸中具有一个可往复运动的活塞，气缸上有控制进、排气的阀门。当活塞作往复运动时，气缸容积便周期的变化，借以实现气体的吸进、压缩和排出。活塞的往复运动，可有多种驱动方式：当原动机主轴作旋转运动时，可通过曲轴连杆机构图1-1把旋转运动转化为往复运动，在压缩机中，这种机构运用最普遍，也可以用偏心轮连杆机构图1-2，但是由于偏心轮尺寸不宜过大，故一般仅用于小型压缩机中。图1-1曲轴连杆机构图1-2偏心连杆机构所以本次设计采用曲轴连杆机构。往复活塞式压缩机的工作原理：气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。压缩过程：活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。排气过程：活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。1.2国内外的发展概况随着经济的高速发展和科学技术的不断进步，各种压缩机在国民经济各个领域大显身手。压缩机是原基础材料之一的冶金工业中极为重要的设备；压缩机又是石油化工流程中的心脏设备，象征国家经济实力的乙烯装置中有所谓“乙烯三机”（裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机），化肥工业中有原料空气压缩机、氮氢混合气压缩机、二氧化碳压缩机、加氢炼制用氢气压缩机是保证炼油工业出好油，多出油的关键设备，氢气压缩机也是柴油、汽油等燃油替代技术煤液化装置中的重要设备；原油开采中的开矿、筑路、制造业需要各种动力用空气压缩机，单机排量可以从/min到100/min以上。车辆的制动、船用内燃机启动，航空发动机的运行都需要各种压缩机，可以说压缩机在陆海空交通运输工具中都必不可少。压缩机与人民的日常生活更是休戚相关，生产纺织原料的的化纤厂需要多种压缩机，纺织厂气流纺纱新工艺需要无油空气压缩机，谷物的气力输送需要低压压缩机，食品工业、制药工业都需要高洁净度的无油压缩机。随着人民生活水平的不断提高，制冷空调业更是蓬勃兴旺。