【JX417】80系列微型风冷活塞式压缩机的设计(W80II)【KT+RW+FY】[3A0]
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80
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【JX417】80系列微型风冷活塞式压缩机的设计(W80II)【KT+RW+FY】[3A0],jx417,80,系列,微型,风冷,活塞,压缩机,设计,w80ii,kt,rw,fy,a0
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I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 80 系列微型风冷活塞式压缩机 是风冷单作用压缩机，使用飞溅的有雾进行润滑，在食品、医疗、仪表等行业广泛应用。压缩机由三相异步电动机作为原动机，经“ V”型皮带传动，使曲轴作旋转运动，再通过连杆带动活塞在气缸内 作往复运动。空气由进气阀吸入一级气缸，压缩后经排气阀进中间冷却器后再经二级气缸压缩后进入储气罐。采用自动停机方式控制排气压力，压缩机的冷却主要由兼作风 扇的飞轮对气缸及中间冷却器进行强制对流换热来保证。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1、 根据设计参数进行压缩机的热、动力计算（主要包括缸径的 确定，电动机功率计算及选型，压缩机中的作用力的分析， 飞轮距的确定，惯性力和惯性力矩的平衡）； 2、绘制主机总图及主要零件图； 3、对压缩机主要零件进行强度校核； 4、根据计算结果，确定压缩机结构尺寸，完成总装图； 5、查阅相关资料，完成毕业设计说明书一份，不少于 30 页。 四、接受任务学生： 机械 93 班 姓名 肖秋红 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相关资料 题目： 80 系列微型风冷活塞式压缩机 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923105 学生姓名： 肖秋红 指导教师： 俞萍 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕 业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目： 80 系列微型风冷活塞式压缩机 机 电 系 机械工程及自动化 专业 学 号： 0923105 学生姓名： 肖秋红 指导教师： 俞 萍 （职称：工程师 ） （职称： ） 2012 年 11 月 25日 课题来源 “ 80 系列微型风冷活塞式压缩机 ” 的课题来源于企业 ； 结合所学知识，老师拟定题目； 综合大学里所学知识，将理论与实践相互结合。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 1、 化工、冶金、化肥、食品、医疗等众多企业的生产过程需要用到气体 压缩机，而活塞式空气压缩机由于有较高的压缩比，在高压气体生产 与输送中尚不能被其它设备所替代，是许多工程项目中的关键设备。 2、 近几十年来，我国压缩机制造业在引进国外技术，消化吸收和自主开 发基础上，克服不少难关，取得重大突破，其中活塞式压缩机已达到 国际同类产品的水平。今后压缩机的发展前景不仅仅在于努力提高技 术性能指标，更应着力于应用近代先进计算机技术进行性能模拟和优 化设计，促成最佳性能的系列化、通用化、机组化和自动化，降低生 产成本，完善辅助成套设备，扩大应用领 域，提高综合技术经济指标。 3、 微型风冷活塞式压缩机结构简单，成本低 ， 安装方便， 是当前活塞式 压缩机的发展方向。 4、目前压缩机制造业已经发展成为机械制造工业的一个重要组成部分。 研究内容 1、 80 系列微型风冷活塞式压缩机 的工作原理以及工作形成； 2、 80 系列微型风冷活塞式压缩机 参数与结构的设计； 3、 80 系列微型风冷活塞式压缩机 设计图纸的绘制。 研究计划及预期成果 1、 首先对 80 系列微型风冷活塞式压缩机 整体结构进行分析，对传动结构进行筛选，初步选择达到设计要求的结构方案； 2、 对压 缩机的热力部分及动力部分进行计算，通过压缩机机构的分析计算可提高其自身的精度； 3、 对 80 系列微型风冷活塞式压缩机 的主要零件进行强度校核，提高机构稳定性，稳定性。 特色或创新之处 通过对 80 系列微型风冷活塞式压缩机 的设计及计算，形成一整套现代的设计方法，对理论和实践的结合，起到整体的规划的作用，达到降低损耗提高效率，优化结构设计方便使用。 已具备的条件和尚需解决的问题 已具备的条件：拥有机械设计手册等参考资料及文献；到企业进行参观， 对空气压缩机进行直观的了解与认 识，对所学的机械基础 知识有较好的掌握；能熟练运用 图软件，提高 作 图效率。 尚需解决的问题：对于 80系列微型风冷活塞式压缩机 的工作原理不是非常清 楚 和熟悉，缺乏设计经验。 指导教师意见 指导老师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 f an in a of is on in a is of on at is At of to be of an of an is We to t of s is o in to be in be as as by or of on or by or by in or in or in 5000 1,800 by or o of on h), p), T)s) at of r ),(),(),(),(su c c td hd c c c td (m, ),(),(.s uc ts uc s c s c (r. is an ),(),(. s u c ts u c ts u c td is c e o r (of a be is It to be in fiom or r)., in as as is 8 9%. is q. 3,of of by to as as be in of or a of to a be in to to of is is 5%. a 97% is to be a of : R., K. 2007). or a a in a of u a of d at of pu of pe we a of a in a ). : of a 2: R., M. a a ps at pd at of a Q) at be 11112243 （ 3 4 a at of : R., M. 2006). a a a is by ). In to a in in a a in at or : q. 4. In a m （ : S., 2002). on be to is by a or in by an is to to in to in a on :R., 2004). a at a or is be by of is of a 000% of or It be is is of by is by of in 5 in is by a a in a 0In or of : a of a is by or ). be it is by an of to a in by a a of if it of in to or if an or is or q. 4, be to at or of by is a N) of a by a 525 626525 (g to 37653726557g (As it to or to in to at of of in a of in as as no in or to or is on or on of in of to of by of be by or by a of in of a As to is a to a in is to as as a or to as as to or he on P/a be to or to or of to or a is an to of be or be be of to of a or a It be a is to or to he an as . is of a be to 00% 0% is (M., W. 2003) to be in : af on a of at of or of to of as as in an to If of of 中文译文 离心式和往复式压缩机的工作效率特性 往复式压缩机和离心式压缩机具有不同的工作特性，而且关于效率的定义也不同。本文提供了一个公平的比较准则，得到了对于两种类型机器普遍适用的效率定义。这个比较基于用户最感兴趣的要求提出的。此外，对于管道的工作环境影响和在不同负载水平的影响给出了评估。 乍一看，计 算任何类型的压缩效率看似是很简单的：比较理想压缩过程和实际压缩过程的工作效率。难点在于正确定义适当的系统边界，包括与之相关的压缩过程的损失。除非这些边界是恰好定义的，否则离心式和往复式压缩机的比较就变得有缺陷了。 我们也需要承认，效率的定义，甚至是在评估公平的情况下，仍不能完全回应操作员的主要关心问题：压缩过程所需的驱动力量是什么？要做到这一点，就需要讨论在压缩过程中的机械损失。 随着时间的推移效率趋势也应被考虑，如非设计条件，它们是由专业的流水线规定，或者是受压缩机的工作时间和自身退化的影响。 管道 使用的压缩设备涉及到往复式和离心式压缩机。离心式压缩机用燃气轮机或者是电动马达来驱动。所用的燃气轮机，总的来说，是两轴发动机，电动马达使用的是变速马达或者变速齿轮箱。往复压缩机是低速整体单位或者是可分的“高速”单位，其中低速整体单位是燃气发动机和压缩机在一个曲柄套管内。后者单位的运行在 75000围内（ 1,800更小的单位）并且通常都是由电动马达或者四冲程燃气发动机来驱动。 效率 要确定任何压缩过程的等熵效率，就要基于测量的压缩机吸入和排出的总焓 (h)，总压力 (p)，温度 (T)和 熵 (s)，于是等熵效率 s 变为： ),(),(),(),(s u c ts u c td is c hd is c hs u c ts u c ts u c td is c (并且加上测量的稳态质量流 m，吸收轴功率为： ),(),(.s uc ts uc s c s c (考虑机械效率 m 。 理论（熵）功耗（这是绝热系统可能出现的最低功耗）如下： ),(),(. s u c ts u c ts u c td is c e o r (流入和流出离心式压缩机的流量可以视为“稳态”。环境的热交换通常可以忽略。系统边界的效率计算通常是用吸入和排出的喷嘴。需要确定的是，系统边界要包含所有内部泄露途径，尤其是从平衡活塞式或分裂墙渗漏的循环路径。机械效率 m ，在描述轴承和密封件的摩擦损失以及风阻损失时可以达到 98%和 99%。 对于往复式压缩机，理论的气体马力也是由 出的，鉴于吸力缓冲器上游和排力缓冲器下游的吸气和 排气压力脉动。往复压缩机就其性质而言，从临近单位需要多方面的系统来控制脉动和提供隔离（包括往复式和离心式），以及可以自然存在的来自管线的管流量和面积管道。对于任何一个低速或高速单位的歧管系统设计，使用了卷相结合，管道长度和压力降元素来创造脉动（声波）滤波器。这些歧管系统（过滤器）引起压力下降，因此必须在效率计算时考虑到。潜在的，从吸气压力扣除的额外压力不得不包含进残余脉动的影响。就像离心压缩机一样，传热就经常被忽视。 对于积分的机器，机械效率一般取为 95%。对于可分机机械效率一般使用 97%。这些数字似乎有些 乐观，一系列数字显示，往复式发动机机械损失在 8间，往复压缩机的在 6参考 1 往复压缩机招致号码：库尔兹， R.， K.，光布伦， 2007）。 工作环境 在这样的情况下，当压缩机在一个系统中运行时，管道长度 游和 游，以及管道 游的初始压力和管道 游的终止压力均被视为常量，在管道系统中我们有一个压缩机运行的简单模型（图 1）。 图 1：管道段的概念模型（文献 2：库尔兹 2006 年）。 对于给定的，标准管线定量流动能力将在吸入阶段强加压力压缩机放电区强加压力于给定的管线，压缩机站头部（ Q）关系可以近似表述为 11112243 其中3C 是常数（对于一个给定的管道几何）分别描述了管道两边的压力和摩擦损失（文献 2：库尔兹 2006 年）。 除去其他问题，这意味着对于带管道系统的压缩机站，头部所需流量扬程是由管道系统规定的（图 2）。特别地，这一特点对于压缩机需要的能力允许头部减量，按照规定的方式反之亦然。管道因此将不需要改变头部的流量恒定（或压力比）。 图 2：建立在 4 式上的机头流量关系。 在短暂的情况下（如包装其间），最初的操作条件遵循恒功率分布，如头部流量关系如下： m（ 并将渐进地达到稳定的关系（文献 3：奥海宁 S.， 2002 年） 在上述要求的基础上，必须控制压缩机输出与系统要求匹配。该系统需求的特点是系统流程和系统头部或压力比的强烈关系。管线压缩机提供了在操作条件经验下的大量变化，一个重要问题就是如何使压缩机适应这样变化的条件，具体的说就是如何影响效率。 离心压缩机具有相当大的平头部和流程特点。这意味着压力比的改变对机器的实际流程有重大的影响（文献 4：库尔兹 R.， 20004 年）。对于一个恒速运 行的压缩机，头部或压力比随着流量的增加而减少。控制压缩机内的流程可以实现压缩机不同的运 摘 要 活塞式压缩机是一种容积式压缩机，用来提高气体压力和传送气体，目前广泛用于工业生产中，例如：石油、化工、冶金、轻功、纺织、及采矿等。因此，气体压缩机是近代工业生产中不可缺少的通用机械。结合所学过的中小型压缩机，了解其基本结构及其工作原理，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，最终了解设计一个机械设备基本思想和方法。 W 型风冷微型活塞式压缩机主要用于工业中气体压缩，虽然其结构有别于其他压缩机，但它们原理相似。因此可以根据已知的压缩机 类型，通过互相比较进而进行设计。 整个设计过程包括整体总体结构设计、热力学的计算、初定相关零部件结构尺寸，然后借助 绘图软件，选定轴承等标准件，应用强度理论对其进行必要的强度校核以满足实际的需要，最后确定压缩机的辅助设备。 关键字 ：活塞式压缩机；强度校核；行程容积；动力计算 he is a to in is in of we it on of in in of of a is is in it be to of by of an be to to 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 课题的研究内容 和 意义 . 错误 !未定义书签。 内外的发展概况 . 错误 !未定义书签。 课题应 达到的要求 . 错误 !未定义书签。 2 压缩机总体结构的设计 . 错误 !未定义书签。 计原则及设计任务 . 错误 !未定义书签。 构方案的选择 . 错误 !未定义书签。 数及级在列中的配置 . 错误 !未定义书签。 3 压缩机热力计算 . 错误 !未定义书签。 术参数 . 错误 !未定义书签。 力计算 . 错误 !未定义书签。 算总压力比 . 错误 !未定义书签。 缩机级数的确定 . 错误 !未定义书签。 力比分配 . 错误 !未定义书签。 算容系数 . 错误 !未定义书签。 定压力系数 . 错误 !未定义书签。 定温度系数 . 错误 !未定义书签。 算泄漏系数 . 错误 !未定义书签。 算气缸工作容积 . 错误 !未定义书签。 定缸径、行程及行程容积 . 错误 !未定义书签。 算压比或调整余隙容积 . 错误 !未定义书签。 算各列最大的活塞力 . 错误 !未定义书签。 算排气温度 . 错误 !未定义书签。 算功率 . 错误 !未定义书签。 温功率 . 错误 !未定义书签。 4 动力计算 . 错误 !未定义书签。 知数据整理 . 错误 !未定义书签。 力计算 . 错误 !未定义书签。 算活塞位移、速度、加速度 . 错误 !未定义书签。 体力的计算 . 错误 !未定义书签。 V 性力的计算 . 错误 !未定义书签。 向力的计算及切向力曲线的绘制 . 错误 !未定义书签。 轮矩的确定 . 错误 !未定义书签。 5 主要零部件的分析设计 . 错误 !未定义书签。 缸部分的分析计算 . 错误 !未定义书签。 身的设计 . 错误 !未定义书签。 身材料 . 错误 !未定义书签。 要尺寸确定 . 错误 !未定义书签。 杆的设计 . 错误 !未定义书签。 述 . 错误 !未定义书签。 杆的结构设计 . 错误 !未定义书签。 身结构 . 错误 !未定义书签。 6 结论与展望 . 错误 !未定义书签。 论 . 错误 !未定义书签。 足之处及未来展望 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月12日 2月 2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书问题：刚开始拿到资料，感觉无从下手，不知道从哪边开始；改进方法：通过俞老师的耐心指导和手边资料的查看，初步了解了压缩机的构成。42月3日 0日指导专业实训通过查找相关压缩机的资料，了解毕业设计的内容，对毕业设计怎么着手有一个概括性的认识。问题：自学参考资料的过程中，很多概念知识不是很理解； 改进方法：通过多次跟指导老师的交流，解决了相关问题。11月21日 日指导毕业实习了解压缩机的总体结构以及工作过程，特点及应用，分类及形式等等。问题：刚开始接触，对热力过程，实际循环过程很陌生；改进方法：多跟指导老师沟通，多查阅资料手册，得到俞老师的指点后，自己能够很快的掌握。13 2013年 3月 4日 0日 开始着手压缩机的热力计算自己先查阅翻看相关的资料，了解相关概念，例如容积系数等等，进行热力计算。问题：在热力计算过程中，在确定缸径和计算最大活塞力那块有些问题。改进方法：在俞老师的指导下，对这些问题耐心讲解，从而可以按照进度顺利往下计算。142013年 3月11日 7日热力计算改进后，进行动力计算 翻看压缩机资料，了解压缩机所受的作用力，进行动力计算。问题：在动力计算中往复惯性力和摩擦力飞轮矩以及难以确定；改进方法：俞老师给我很多的指导，从而让我很快掌握其中的原理。152013年 3月18日 4日动力计算改进后，开始着手零件图纸的绘制自己读懂压缩机装配图，试着从装配图上拆分主要零件，进行绘制。问题：绘制零件图的过程中，很多尺寸不确定，有些结构也不是很确定；改进方法：俞老师给了我们一定的手册和资料，同时在专业知识上给了我们相应的辅导。162013年 3月25日 1日绘制零件图 根据装配图，爆炸图等绘制气缸气缸盖零件图。问题：在制图过程中，有一些尺寸要从相关范围内选取，自己不知道那些经验值。改进方法：通过俞老师的悉心指导，我得以顺利进行。17 2013年 4月 1日 日 绘制零件图 绘制气缸，气缸盖，轴承座零件图问题：在这个过程中，发现有些尺寸不确定，归结主要原因还是自己的专业知识不够扎实；改进方法：通过俞老师的指导，最终确定这些尺寸。18 2013年 4月 8日 4日 根据零件图，绘制组件图 本周主要的任务就是绘制组件图问题：在这个过程中，我发现之前的零件图又有些不对的地方，不能组装起来；改进方法：后来在俞老师的指点和相关资料的查询下，我发现了错误，最终改正并且完成组件图。存档编码：无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级：机械 93班 学生姓名：肖秋红 课题（设计）名称：80系列微型风冷活塞式压缩机的设计 开始日期： 2012月 11月2日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注192013年 4月15日 1日主要零部件的分析设计由于这个工作量相对比较大，所以本周主要的任务是进一步完善这项工作，并对前面做的进行复核问题：发现很多数据其实按照书上说的，算出来很不实际，达不到企业节省成本的目的；改进方法：俞老师给以指导，让我明白设计和实际操作还是有一定差距的。202013年 4月22日 8日机身的分析 了解机身的相关概念问题：一开始不理解机身的概念，也不知道怎么设计机身； 改进方法：俞老师给以一定的手册，让我能够很顺利的进行毕业设计。212013年 4月29日 日连杆组件的设计 连杆的分析计算问题：连杆材料和技术要求自己不敢确定； 改进方法：俞老师给了一定的意见和资料，让我很顺利的完成了计算。22 2013年 5月 6日 2日 整理说明书和相关资料 本周整理文档，文献 问题：很多文档问题不会；改进方法：俞老师给了一定指导，得以顺利完成。232013年 5月13日 9日完善说明书和相关资料 本周完善好说明书很相关资料，并让老师复核，并进行改进问题：发现某些排版方面的设置不太熟悉；改进方法：通过网络和老师同学的帮助，很顺利的解决。242013年 5月20日 5日不足的地方改进，打印，装订，上交主要就是对不满足要求的地方改进，然后进行打印，最终装订好了上交 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923105 学生姓名： 肖秋红 指导教师： 俞萍 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 93 学 号： 0923105 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 80 系列微型风冷活塞式压缩机 是风冷单作用压缩机，使用飞溅的有雾进行润滑，在食品、医 疗、仪表等行业广泛应用。压缩机由三相异步电动机作为原动机，经“ V”型皮带传动，使曲轴作旋转运动，再通过连杆带动活塞在气缸内作往复运动。空气由进气阀吸入一级气缸，压缩后经排气阀进中间冷却器后再经二级气缸压缩后进入储气罐。采用自动停机方式控制排气压力，压缩机的冷却主要由兼作风 扇的飞轮对气缸及中间冷却器进行强制对流换热来保证。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1、 根据设计参数进行压缩机的热、动力计算（主要包括缸径的 确定，电动机功率计算及选型，压缩机中的作用力的分析， 飞轮距的确定，惯性力和惯性力矩的平衡）； 、绘制主机总图及主要零件图； 3、对压缩机主要零件进行强度校核； 4、根据计算结果，确定压缩机结构尺寸，完成总装图； 5、查阅相关资料，完成毕业设计说明书一份，不少于 30页。 四、接受任务学生： 机械 93 班 姓名 肖秋红 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 活塞式压缩机是一种容积式压缩机，用来提高气体压力和 传送气体，目前广泛用于工业生产中，例如：石油、化工、冶金、轻功、纺织、及采矿等。因此，气体压缩机是近代工业生产中不可缺少的通用机械。结合所学过的中小型压缩机，了解其基本结构及其工作原理，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，最终了解设计一个机械设备基本思想和方法。 然其结构有别于其他压缩机，但它们原理相似。因此可以根据已知的压缩机类型，通过互相比较进而进行设计。 整个设计过程包括整体总体结 构设计、热力学的计算、初定相关零部件结构尺寸，然后借助 绘图软件，选定轴承等标准件，应用强度理论对其进行必要的强度校核以满足实际的需要，最后确定压缩机的辅助设备。 关键字 ：活塞式压缩机；强度校核；行程容积；动力计算 he is a to in is in of we it on of in in of of a is is in it be to of by of an be to to V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容 和 意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应 达到的要求 . 1 2 压缩机总体结构的设计 . 2 计原则及设计任务 . 2 构方案的选择 . 3 数及级在列中的配置 . 4 3 压缩机热力计算 . 5 术参数 . 5 力计算 . 5 算总压力比 . 5 缩机级数的确定 . 5 力比分 配 . 5 算容系数 . 5 定压力系数 . 6 定温度系数 . 6 算泄漏系数 . 6 算气缸工作容积 . 7 定缸径、行程及行程容积 . 7 算压比或调整余隙容积 . 8 算各列最大 的活塞力 . 9 算排气温度 . 9 算功率 . 9 温功率 . 10 4 动力计算 . 11 知数据整理 . 11 力计算 . 11 算活塞位移、速度、加速度 . 11 体力的计算 . 13 性力的计算 . 17 向力的计算及切向力曲线的绘制 . 21 轮矩的确定 . 23 5 主要零部件的分析设计 . 26 缸部分的分析计算 . 26 身的设计 . 28 身材料 . 28 要尺寸确定 . 29 杆的设计 . 29 述 . 29 杆的结构设计 . 29 身结构 . 29 6 结论与展望 . 33 论 . 33 足之处及未来展望 . 33 致 谢 . 34 参考文献 . 35 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 1 1 绪论 课题的研究内容 和 意义 压缩机是一种输送气体和提高气体压力的机器，属于将原动机的动力转化为气体压力能的工作机，它种类多、用途十分广泛，如冶金、矿山、机械和国防等，尤其在石油、化工生产中，压缩机已成为必不可少的关键设备，由此可见，压缩机已成为国民经济各个部门中重要的通用机械。 压缩机按压缩气体的原理不同可分为容积式和速度式两大类。容积式压缩机是使气体直接受压，从而使气体容积缩小、压力提升。其特点是 压缩机 具有容积可周期性变化的工作腔。按工作腔中运动元件不同，容积式压缩机可分为往复式和回转式两种。动力式压缩机是使气体流动速度提高，然后通过扩压元件使速度能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。按工作腔中运动元件不同，动力式分为离心式、轴流式、喷射式等。本设计采用容积式压缩机。 压缩气体主要应用与以下几个方面： （ 1） 作为动力：压缩气体驱动各种风冷机械，风冷工具，控制表及其自动 化装置。 （ 2） 气体用于气体制冷和气体分离：空气液化分离后，得到纯氧、氮 等。 （ 3） 用来合成及聚合：如氮氢合成氨，氢、二氧化碳合成尿素等等。 （ 4） 气体输送、气瓶罐装等等。 （ 5） 用以油的加氢精制：如重油的轻化、润滑油的加氢精制等等。 （ 6） 天然气燃料车的气源提供。 内外的发展概况 近几十年来，我国压缩机制造业在引进国外技术，消化吸收和自主开发基础上，克服不少难关，取得重大突破，其中活塞式压缩机已达到国际同类产品的水平。今后压缩机的发展前景不仅仅在于努力提高技术性能指标，更应着力于应用近代先进计算机技术进行性能模拟和优化设计，促成最佳性能的系列化、通用化、机组化和自动化，降低生产成本， 完善辅助成套设备，扩大应用领域，提高综合技术经济指标。 课题应 达到的要求 本次设计的 80系列风冷活塞式微型压缩机主要用于工业生产中，主要包括三个方面：一是热力计算，确定行程容积、最大活塞力、排气温度、功率和效率等；二是动力计算，确定气体力、综合活塞力、飞轮矩等；三是连杆的计算，确定连杆长度，大头小头尺寸。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 压缩机总体结构的设计 计原则及设计 任务 排气量： Q=m /气压力： 气压力： 进气温度： 20C；进气相对湿度： = 查书得 130 m=k 对余隙容积的大小，很大程度上取决于气缸上的布置方式，气阀的结构结构形式和级数，以及同一级次的行程缸径比等。般 处于下列范围： 低压级： 压级： 压级： 作用式压缩机，如果气阀轴向地配置在气缸盖上，低压级可小至 ；速短行程压缩机，可高达 ；小型压缩机的高压级可达 。 所以取 1= 2= z1/ (z1/ (定压力系数 根据进气压力接近于大气压力，取压力系数 ;p根据温度系数与压力比的关系，取温度系数 p。 定温度系数 取 1 。 算泄漏系数 表 3漏系数 项目 相对泄漏数 级数 第一级 第二级 气阀 一级 二级 塞环 一级 二级 0 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 7 续表 3相对泄漏量 1 1 计算气缸工作容积 11111 (300056.0 m 22222212 1 (0850 5300016.0 m 定缸径、行程及行程容积 已 50 ，选取行程 S=60活塞平均速度 506030 (一级气缸直径： 24 21 h (0 7 7 0 5 1 (圆整后 01 ，圆整后实际行 程容积 31 000603.0 mV h 二级气缸直径： 14 222 h (h 0 5 8 0 1 2 (圆整后 02 ，圆整后实际行程容积 32 00017.0 mV h 。 无锡太湖学院学士学位论文 8 算压比或调整余隙容积 气缸直径圆整后如其他参数不变，则压力比分配便改变，若忽略压力比改变后对容积系数的影响，则压力比的改变可认为与活塞有效面积改变成比例。 表 3整前、后总的活塞有效面积如下表 级次 气缸直径 活塞有效面积 D（ 22 （ 前 后 前 后 于一级缸径圆整变大使一级排气压力要反比例降低，降低率 9 3 9 由于二级缸径圆整变大使二级排气压力要反比例降低，降低率 9 2 5 0 5 一级压力比变为 1 7 (相应地二级压力比变为 0 5 2 (也可以用调整相对余隙的方法，维持压力比不变，即因第一级缸直径变大了，相对余隙容积也相应变大了，使吸进的气量不变。由此可得 8 6 0 9 1 (一级新的相对余隙容积： 1 (二级新容积系数： 8 3 5 0 5 222 (二级新相对余隙容积 (本计算中取调整相对余隙容积。 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 9 算各列最大的活塞力 取进、排气相对压力损失： s d s d 气缸内实际进、排气压力 1 = （ 10 5 1 = （ 1+ 10 5 =105 N/ =05 N/s2 =（ 10 =（ 1+ =5 /10 =5 /10 轴侧和盖侧活塞面积分别为： 25511 / 25522 / 25 /1031 最大活塞力 第一级： 51111 （ 第二级： 52122 （ 算排气温度 取压缩指数 ； 气温度 111 122 （ （ 算功率 1)1(160 11 10111 11111 （ 0 6 0 无锡太湖学院学士学位论文 10 1)1(160 22 10212 22221 （ 总的指示功率 取机械效率 9.0m轴功率 电动机的功率余度取 10%，则电动机取 4确定电动机型号为 速为 2890r/ 温功率 各级等温压缩功率 1111 11 （ 01 21 sN i（ 总的等温指示功率 2 等温指示效率 % 温轴效率 % 1 0 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 11 4 动力计算 知数据整理 表 4知数据 级数 I 0. 01 0. 005710. 510. 5P 1j 0. 1 0. 42P s j 0. 925 3. 49410. 5P 2j 0. 45 15. 43P 4. 28 13. 81温度吸入0 137. 5k 2. 93 410. 5排出37. 5 157. 4k 410. 5 430. 4相对余隙容积 0. 059 0. 072行程 （ s 60m s 0 =s 3. 54 4. 32指示功率 （ . 38 1. 32轴功率 力计算 算活塞位移、速度、加速度 860 8 502602 （ 6 6 9 r （ 2 取径长比：41位移 )s )c 22 g （ 无锡太湖学院学士学位论文 12 )co 61)co 速度 )2s s )2s i s i 加速度 )2c o s(c o （ )2c o c o 7 表 4塞位移、速度、加速度 曲柄转曲柄角度 活塞位移 x （ m ） 活塞速度 v( m / s ) 活塞加速度 a ( m / - 列微型风冷活塞式压缩机的设计 13 续表 4柄转曲柄角度 活塞位移 x （ m ） 活塞速度 v( m / s ) 活塞加速度 a ( m / 55o 0 体力的计算 （ 1） 各级气体力 膨胀过程： (00（ 进气过程：P（ 压缩过程 ： )(00（ 排气过程：P（ 本机属于微型压缩机，取 0 为代表余隙容积的当量行程，（ 运动计算中各点的位移值。因为本机为单作用活塞，所以只需将盖侧列入计算。 （ 2） 气体力 （ 无锡太湖学院学士学位论文 14 表 4 级盖侧气体
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