活塞式压缩机的设计

PAGE11.4m3/min第1章绪论1.1引言活塞式压缩机是一种用处十分广泛的通用机械，在国民经济建设和国防建设中占有重要地位。现在，很难找到一个不使用活塞式压缩机的工厂。因此，活塞式压缩机的设计具有极其重要的意义。我国的压缩机工业是在新中国成立以后建立和发展起来的，在改革开放后得到了快速发展，现已形成了人才培养、科学研究、产品开发设计和制造较为完善的体系。除少数超高压和特殊气体压缩机外，现有产品品种和数量基本能满足国民经济各部门的需要。但各类压缩机的可靠性和配套水平与国际先进水平还有较大差距。1.2产品简介压缩机是一种压缩各种气体提高气体压力或输送气体的机器。在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化工、制冷分离工程及国防工业中，压缩机是必不可少的关键设备之一，此外还应用于医药、纺织、食品、农业、交通、电子、电力等部门。压缩机因其应用广泛而被称为“通用机械”。压缩气体主要应用于以下方面：作为动力：压缩空气驱动各种风动机械，风冷工具，控制表及其自动化装置，车辆制动，门窗启闭，制造业、酿造业的搅拌，大型柴油机启动，高压爆破采煤，发射武器，潜水艇的沉浮，沉船打捞等等。气体用以制冷和气体分离：空气液化分离后，得到纯氧、氮等。用以合成及聚合：如氮氢合成氨，氢、二氧化碳合成尿素等等。用以油的加氢精制：如重油的轻化，润滑油加氢精制等等。气体输送、气瓶罐装等等。天然气燃料车的气源提供。第二章:活塞压缩机简介2.1缩机的使用历史和发展现状早在三，四千年前，我们的祖先便掌握了压气鼓风从事冶炼的技术，最早是由兽皮做成“皮老虎”；公元三十一年，东汉的杜诗创造了用水力鼓风的设备——水排；一直沿用到现在的木制“风箱”，可以说是现代活塞式压缩机的初形。到1757年英国人wilkinson提出的一个叫做“金属风箱”的专利，它有两个汽缸，由水轮机驱动。1777年watt进一步设计了由蒸汽驱动的压缩机。上述的机器都是单机的，主要也是用作冶炼鼓风。1829年和1830年在英国和法国相继提出了多机结构的压缩机，但采用级间冷却是1849年由vonrathen建议的。活塞压缩机作为一种工业设备是陆续进入各个领域的。1834年，perking发明了世界上第一台活塞制冷机，1877年，sommeiler发明了风钻，第一次通过压缩，冷却及膨胀实现了氧的液化；1892年，实现空气的液化。1939年，第一台超高压压缩机问世，1916年，corblion发明了膜式压缩机。50年代，活塞式压缩机行业从修理转向仿制和组织批量生产。60年代，结合我国国情，制定了我国中小型活塞式制冷压缩机系列标准。到70年代末，除了全封闭式外，大多数是自行设计制造的系列产品，其品种、数量、质量以及技术水平都有显著提高。80年代我国完成了全封闭式制冷压缩机标准的制定，并研制、生产了一些全封闭式压缩机。从世界范围看，活塞式压缩机发展历史悠久，具有丰富的设计、研究、制造和运行经验，至今在各个领域中依然被广泛应用、发展着。同时，制冷压缩机的持续进步还反映在其种类的多样化：离心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有成效地开发。但是，在中小冷量范围内，仍以活塞式压缩机为主（据统计，在100瓦-7.5千瓦的小型封闭式压缩机中，活塞式占75%）；而且，随着压缩机本身可靠性和耐久性不断提高和压缩机紧凑轻量化的追求，高速活塞式压缩机的发展是很自然的。使用直线电动机驱动的新一代制冷压缩机不存在旋转运动以及将电动机的旋转运动转变为活塞直线往复运动的转换机构，结构紧凑，体积小、效率高、寿命长、可以轻松实现高速驱动。2.2压缩机的分类2.2.1按工作原理分类压缩机种类繁多，按其工作原理可分为容积式（活塞式压缩机就是最常见的一种）压缩机和速度式压缩机，其分类如下：活塞式往复式膜式 容积式压缩机 螺杆式 压缩机 回转式 滑片式 轴流式 速度式压缩机 转子式离心式 混流式（1）容积式压缩机它是使气体直接受到压缩，从而使气体容积缩小、压力增大的机械。一般这类压缩机具有装盛气体的气缸，以及压缩气体的活塞。按照活塞运动的不同，它又可分为往复活塞式和回转活塞式两种结构型式；并且为了称呼方便，在我国把前者称为“活塞式压缩机”，后者称为“回转式压缩机”。活塞式压缩机在圆形气缸中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，气缸容积便周期变化，借以实现气体的吸进、压缩、排出。回转式压缩机它的气缸形式不一，气缸中可能有一个或两个可作旋转运动的活塞——称为转子。按照转子的结构、以及容积变化的特点，回转式压缩机也有许多种，常见的有：转子式压缩机、滑片式压缩机、液环式压缩机、螺杆式压缩机等。

往复式压缩机单级活塞压缩机（图2）

只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。

活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴碰运气范围的系统。两级活塞式压缩机（图3）

在单级压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。

由两面三刀个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。

如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。

压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二级气缸。因此，相对于单级压缩机提高了效率。最后输出的温度可能在120°

膜片式压缩机（图4）

膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于仪器医药和相类似的工业中。

膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。

（2）速度式压缩机它首先使气体分子获得很高的速度，然后让气体停滞下来，使动能转化为位能，即使速度转化为压力。速度式压缩机主要的形式有轴流式和离心式两种。离心式压缩机，气体轴向的进入主轴带着作高速旋转的叶轮，并随着叶轮旋转；由于离心的作用使气体高速飞出叶轮，然后在涡壳里转化为压力。轴流式压缩机，气体轴向的进入高速旋转的叶片，然后被叶片推到导叶中扩压。2.2.2按所达到的排气压力分类名称压力（105N/m2）鼓风机<3低压压缩机3~10中压压缩机10~100高压压缩机100~1000超高压压缩机>10002.2.3按排气量分类名称排气量（m3/min）微型压缩机<1小型压缩机1-10中型压缩机10-60大型压缩机>602.2.4按气缸中心线与地平面的相对位置分类立式压缩机——气缸中心线与地平面垂直卧式压缩机——气缸中心线与地平面平行角度式压缩机——气缸中心线与地平面成一定的角度（如V、L、W等形状的压缩机）2.2.5按气体达到终了压力所需的级数分类单级压缩机——气体经一级达到终压两级压缩机——气体经两级达到终压多级压缩机——气体经三级以上达到终压单级压缩机是指压缩过程中蒸气由低压至高压只经过一次压缩。而所谓的两级压缩机，压缩过程中蒸气由低压至高压要连续经过两次压缩。2.2.6按活塞在气缸内所实现的气体压缩循环分类单作用式——气缸内仅一端进行压缩循环双作用式——气缸内两端都进行同一级次的循环单作用式如图5a所示，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。而双作用压缩机如图5b所示，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。(a)(b)直流式(a)(b)直流式非直流式图5压缩机的作用方式图6压缩机中气体流动方式2.2.7按制蒸气在气缸中的运动分类有直流式和逆流式，如图6所示。所谓直流式是指蒸气的运动从吸气到排气都沿同一个方向进行，而逆流式，吸气与排气时蒸气的运动方向是相反的。从理论分析来看，直流式与逆流式相比，由于蒸气在气缸中温度及比容的变化较少，故直流式性能较好。但是由于直流式压缩机的进汽阀需装在活塞上，这样便相对增加了活塞的长度和重量，因而功的消耗就增加、检修也麻烦，所以目前生产的压缩机大都采用逆流式。2.2.8按压缩机具有的列数分类单列压缩机——气缸配置在机身一侧的一条中心线上两列压缩机——气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上多列压缩机——气缸配置在机身一侧或两侧两条以上的中心线上2.3压缩机的用途压缩几用途极为广泛，几乎遍及工农业，交通运输，国防，甚至生活的各个领域。下面按气体被压缩的目的，大致区分为几类；2.3.1.压缩空气作为传递力能的介质空气取之不尽用之不竭，而用压缩空气作为传递力能的介质又具有安全的优点，所以，用压缩空气来驱动各种工具及器械已越来越普遍。例如用压缩空气驱动的风镐，风钻，气力扳手，造型机，车辆制动，门窗启闭，以及控制仪表和自动化装置等；此外，在喷气织机中用压缩气吹送纬纱以代替竣子；中，大型发动机启动；桨液搅拌；油井压裂；高空气爆破采煤；鱼雷发射；等需用到不同压力的压缩空气。2.3.2.使气体液化气体经压缩，冷却和膨胀便能液化。液化气体蒸发可以进行人工制冷；混合气体液化后可利用其组分的佛点不同，逐步蒸发而彼此分离。如分离空气得氧，氮等。此外，液化气体还具有便于储存及运输的优点。2.3.3.压缩气体利于合成化学工业中常将合成的原料气体压缩至高压，以利于合成反应。例如氮，氢合成氨，二氧化碳和氢合成甲醇，氨和二氧化碳合成尿素等。此外，它也可以在高压下进行聚合。2.3.4输送气体气体输送管道输送和装瓶输送两种方式；气体量大时由管道输送，量少时由装瓶输送。管道输送时压缩气体的目的是使较小的管经输送较多的气体，以及克服流动过程中管道的阻力。瓶装输送是压缩气体则可使有限的容积纳质量较多的气体。2.4往复活塞式压缩机的工作原理的优缺点32V32Vba01P4图7理想压缩机的工作过程活塞式压缩机的工作是靠气缸、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、压缩和排汽。压缩过程1-2：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。压缩过程一般被看作是等熵过程。排气过程2-3：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。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理2.4.2往复式压缩机的优缺点活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比，特点是：力范围广。活塞式压缩机从低压到超高压都适用，目前工业上使用的最高工作压力达350Mpa,实验室使用的压力更高。效率高。由于工作原理不同，活塞式压缩机比离心式压缩机的效率高得多。而回转式压缩机由于高速气流阻力损失和气体内泄漏等原因，效率亦较低。适应性强。活塞式压缩机的排气量可在较广范围内进行选择；特别是在较小排气量的情况下，要做成速度型，往往很困难，甚至是不可能的。此外，气体的重度对压缩机性能的影响，亦不如速度型那样显著，所以同一规格的压缩机，将其用于压缩不同介质时，较易改造。活塞式压缩机的主要缺点是：外形尺寸和重量较大，需要较大的基础，气流有脉动性，以及易损零件较多。2.5活塞式压缩机的发展趋向（1）高压、高速、大容量。某些化工部门，提高压力可以提高合成效率，所以相应的压缩机压力也不断提高。如合成氨用的压缩机工作压力达60Mpa及100Mpa，而合成聚乙烯用的压缩机压力已达350Mpa。高转速、短行程结构的应用，使机器的占地面积、金属消耗量大为降低。大型压缩机的转速一般为250～500rpm,中型为500~1000rmp，小型为1000～3000rmp。目前常压进去时的单机容量最大为333m^3/min。提高容量的主要途径是应用离心式或回转式压缩机与活塞式压缩机串连运行。（2）提高效率和延长使用期限。压缩机是一种消耗巨大能量的机器，如1000台排气压力为0.9Mpa，排气量为20m^3/min的压缩机，就需要12.5万千瓦的动力。因此，提高压缩机效率，对国民经济建设具有重大意义，而通过合理设计，提高其效率5～10％，是完全有可能做到的。（3）按系列化、通用化、标准化进行生产，以利提高产量、质量，缩短制造周期，便于产品变型。第3章设计结构型式的确定压缩机机构方案、结构参数和转速的合理选择，不仅能使机器的重量和所占空间最大限度的缩小，而且也将影响到机器的经济性和耐久性，所以极为重要。这次设计的压缩机结构型式是参考郁永章主编的《活塞式压缩机》和实验中心的压缩机实物确定的。3.1形式选择立式、卧式、角度式三种压缩机各有优点、各有其实用的场合，现在将各种型式的压缩机进行比较，然后再作出选择：3.1.1立式压缩机其优点是：主机直立，占地面积小；活塞重量不支撑在气缸上，没有因此而产生的摩擦和磨损。其缺点是：需设置操作平台，操作不方便；管道布置困难；所以，立式压缩机现仅用于中、小型及微型，使机器高度均处于人体高度便于操作的范围内，而且中型压缩机主要用于无油润滑结构——活塞无需支撑3.1.2卧式压缩机卧式压缩机大都制成气缸置于机身两侧的结构，其优点恰好和立式压缩机相反：卧式压缩机的级间设备甚至可配置在压缩机上方，特别是缓冲容积可紧靠气缸，故大、中型压缩机都采用卧式结构3.1.3角度式压缩机其优点是：结构紧凑，每个曲拐上装有两根以上的连杆，使曲轴结构简单、长度较短，并可能采用滚动轴承；缺点是：大型时高度大。所以，角度式压缩机适用范围仅为中、小型及微型在V型、L型、W型、T型、扇型及星型等角度式压缩机结构中，星型是较少用的。一般情况下：单级压缩机，视气量大小采用V型、W型及扇型均可两级压缩机，若采用V型和扇型则级的布置比较方便。W型的结构在两级压缩机中也可看到，并且一般是一级分设两缸中，从而使一、二级的往复质量容易相等；但与V型相比，其缺点是：结构复杂，空间尺寸大。纵合上述各优缺点，并结合机电实验中心的实例，本压缩机选用V型结构3.2列数的确定为了达到较好的动力平衡性，不论什么压缩机，列数以等于或多于两列为宜；但是，列数并不是越多越好，因为列数多时将压缩机结构复杂，故列数需看机型系列化的情况、气量大小、压力的高低等决定。通常最大活塞力为（2~22）105N时取2~4列，大于22105N取3~8列。根据所给的参数，本机器采用2列最终确定的压缩机结构型式是：卧式、单作用、水冷、=1\*ROMANI级、V型压缩机。其优点是结构紧凑，每个曲拐上装有两根以上连杆，使曲轴结构简单、长度较短，并可能采用滚动轴承；3.3活塞式压缩机主要部件的确定活塞式压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。3．3．1机体：包括汽缸体和曲轴箱两部分，一般采用高强度灰铸铁（HT250）铸成一个整体。它是支承汽缸套、曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本体。汽缸采用汽缸套结构，安装在汽缸体上的缸套座孔中，便于当汽缸套磨损时维修或更换。因而结构简单，检修方便。3．3．2曲轴：曲轴是活塞式压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的全部功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。曲轴在运动时，承受拉、压、剪切、弯曲和扭转的交变复合负载，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性。故曲轴一般采用40、45或50号优质碳素钢锻造，但现在已广泛采用球墨铸铁铸造。3．3．3连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对汽体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。连杆体在工作时承受拉、压交变载荷，故一般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁（如QT40－10）铸造，杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。（1）连杆小头通过活塞销与活塞相连，销孔中加衬套以提高耐磨、耐冲击能力。连杆小头衬套常用锡磷青铜ZQSn10-1做成整体筒状，外圆面车有环槽并钻有油孔，内表面开有轴向油槽。（2）连杆大头：与曲轴连接。连杆大头一般做成剖分式，以便于装拆和检修。为了改善连杆大头与曲柄销之间的磨损状况，大头孔内一般均装有轴承合金轴瓦即连杆大头轴瓦。连杆大头轴瓦分薄壁和厚壁两种，系列制冷压缩机都采用薄壁轴瓦。轴瓦的上瓦与连杆油孔相应的地方也开有油孔。（3）连杆螺栓：用于连接剖分式连杆大头与大头盖。连杆螺栓是曲柄连杆机构中受力严重的零件，它不仅受反复的拉伸且受振动和冲击作用，很容易松脱和断裂，以致引起严重事故。所以对连杆螺栓的设计、加工、装配均有严格要求。连杆螺栓常用40Cr、45Cr钢等制造，且采用细牙螺纹，其安装时要求有一定的预紧力，以免在载荷变化时连杆大头上下瓦和曲柄销之间松动敲击，加速机器零件的损坏。但预紧力过大也是不利的。所以在上紧连杆螺栓时，最好用扭力扳手按说明书规定施力，若无规定可参照P121表中数值或以下式计算施力。当８≤ｄ≤１８时，连杆螺栓上紧力：Ｆ＝977.2-397.613ｄ+63.22－4.910423＋0.18754－0.002812553．4活塞组：活塞组是活塞、活塞销及活塞环的总称。活塞组在连杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸等共同组成一个可变的工作容积，以实现吸气、压缩、排气等过程。3．4．1活塞：活塞可分为筒形和盘形两大类。我国系列压缩机的活塞均采用筒形结构，它由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞顶部组成封闭汽缸的工作面。活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽，环槽的深度略大于活塞环的径向厚度，使活塞环有一定的活动余地。活塞裙部在汽缸中起导向作用并承受侧压力。活塞的材料一般为铝合金或铸铁。灰铸铁活塞过去在制冷压缩机中应用较广，但由于铸铁活塞的质量大且导热性能差，因此，近年来系列制冷压缩机的活塞都采用铝合金活塞。铝合金活塞的优点是质量轻、导热性能好，表面经阳极处理后具有良好的耐磨性。但铝合金活塞比铸铁活塞的机械强度低、耐磨性差也差。图3—1油环的布油及刮油作用(a)斜面式油环(b)槽式油环3．4．2活塞销：活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件，在工作时承受复杂的交变载荷。活塞销的损坏将会造成严重的事故，故要求其有足够的强度、耐磨性和抗疲劳、抗冲击的性能。因此，活塞销通常用图3—1油环的布油及刮油作用(a)斜面式油环(b)槽式油环3．4．3活塞环：活塞环包括汽环和油环。汽环的主要作用是使活塞和汽缸壁之间形成密封，防止被压缩蒸气从活塞和汽缸壁之间的间隙中泄漏。为了减少压缩汽体从环的锁口泄漏，多道汽环安装时锁口应相互错开。油环的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的润滑油。汽环可装一至三道，油环通常只装一道且装在汽环的下面，常见的油环断面形状有斜面式和槽式两种，斜面式油环安装时斜面应向上。汽环的密封作用和油环的布油及刮油作用可用图3－1来说明。图3—2图3—2汽阀图3—3轴封3．4．4汽阀与轴封：汽阀（见图3—2）是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输汽量、功率损耗和运转的可靠性。汽阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等四个工作过程。由于阀门启闭工作频繁且对压缩机的性能影响很大，因此汽阀需满足如下要求：气体流过阀门时的流动阻力要小，要有足够的通道截面，通道表面应光滑，启闭及时、关闭严密，坚韧、耐磨，工作可靠。3．4．5轴封：轴封的作用在于防止制冷剂蒸汽沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气漏入。因此，轴封应具有良好的密封性和安全可靠性、且结构简单、装拆方便、并具有一定的使用寿命。轴封装置主要有机械式和填料式两种。目前常用的机械式轴封主要有摩擦环式和波纹管式。其中，国产系列活塞式制冷压缩机大都采用摩擦环式轴封，这种轴封由活动环(摩擦环)、固定环、弹簧及弹簧座、压圈和两个“０”形耐油橡胶圈所组成，如图3—3所示。活动环槽内嵌一橡胶密封圈并与活动环一同套装在轴上，在弹簧力和压圈的作用下，活动环与橡胶圈一同被压紧在轴上且使活动环紧贴在固定环上。工作时弹簧座与弹簧、轴上橡胶密封圈及活动环随同曲轴一起转动，固定环及其上的橡胶圈则固定不动。故工作时活动环和固定环作相对运动，紧贴的摩擦面起防止制冷剂往外泄漏的密封作用，轴上橡胶圈用来密封轴与活动环之间的间隙，固定环上的耐油橡胶密封圈起防止轴封室内润滑油外泄的作用。3．4．6能量调节装置：压缩机量的调节是由能量调节装置来实现的，所谓压缩机的能量调节装置实际上就是排气量调节装置。它的作用有二：一、是实现压缩机的空载启动或在较小负荷状态下启动；二、是调节压缩机的制冷量。压缩机排气量的调节方法有：１、顶开部分汽缸的吸气阀片；２、改变压缩机的转速；３、示。顶开部分汽缸吸气阀片的输气量调节装置的原理很简单，即用顶杆将部分汽缸的吸气阀片顶起，使之常开，使活塞在压缩过程中，压力不能升高，吸入蒸汽又通过吸气阀排回吸气侧，故该汽缸无排气量，从而达到调节输气量的目的即能量调节。图3—4卸载机构构造原理顶开吸气阀片能量调节装置可分为执行机构、传动机构和油分配机构三部分，主要由油分配阀、油缸、油活塞、拉杆、转动环、顶杆和弹簧等部件组成。拉杆上有两个凸圆，分别嵌在两个汽缸套外部的转动环中。若不向油缸中供油，由于油活塞左侧弹簧的作用，油活塞处于油缸的右端位置，汽缸套外部的顶杆都是处在转动环斜槽的最高位置，将吸汽阀片顶开，于是该汽缸卸载(图3—4a)。当压力油经油分配阀向油缸供油时，因油压的作用，克服弹簧力使油活塞及拉杆向左移动，并通过拉杆上的凸圆使转动环转动图3—4卸载机构构造原理压缩机起动时，由于机器尚未转动，油压为零，因而全部汽缸的吸汽阀片都被顶杆顶开，汽缸不起压缩作用，从而实现了空载启动。第四章：设计参数的计算说明1、要设计参数出口风压P2风量Q的确定；进风压P1和出口风压P2，排风量Q均在设计任务书中下达。排风量Q=1.4M3进气压排气压4.2活塞缸容积的确定4.2.1由于吸入空气里含有水气，而且工作温度也不是标准状态，故吸入汽缸实际风量要比任务书中要求的风量大，其值：Q＇=1.4M3公式中：任务书中要求的风量，单位为M3/min4.2.2对于单级压缩，气缸容积为式中：Q压气机每分钟所吸入气体体积mn压气机每分钟转速析水系数容积系数压力系数温度系数漏风系数上述选取精确估算按《活塞压缩机》一书中p301-302页介绍的方法计算，对于本机可按下列范围选取：()4.3轴转速活塞行程活塞外径确定3.57504.09804.51500电机转速；活塞行程；活塞速度（取决于电机转速），一般取3.5—4.5,曲轴转速n参照样机选取（取n=980转/分）活塞行程S=120mmVn按活塞速度选取（一般在3.5~4.5m/s）取=4.0按上式算出值加以圆整，取D=105mm.4.4压机功率及电机选择压缩指示功率式中：i同时工作的缸数n每分钟转数Ps1=P1(1-)Vh每缸容积压缩过程平均指数压缩比进气压力损失系数容积系数（按前选取）2）电机功率；=0.93—0.97；W=20.05KW3）选取电机：根据N电和n参阅电机手册选取电机。凭据：=20.05KW；选取电机的型号：YR225M2—6，第五章：增压机运动和动力分析5．1活塞运动速度和加速度速度；式中r曲柄半径 曲柄转动角速度 曲柄与初始位置所转过角度。初始位置为活塞上止点，此时连杆，活塞曲柄在同一直线上，且在活塞和曲柄中心之间；此时定义=0曲柄与连杆之比，（连杆长）入=-r/l(l连杆长)加速度已知：；取0.25;5.2复活塞式压缩机的动力分析根据机构分析，活塞所受力为气体力，惯性力，摩檫力，连杆力，缸壁对活塞侧压力，这些里都是随运动瞬时变化的，其变化为：气体力计算气体力作用于活塞面上的力，为压力p与面积乘积，由于本机为单动，其压力为：当P<Ps1时，P=Ps1：当Ps1<P<Ps2,Ps1进气压力Ps1=P1(1-)S活塞行程n过程指数。当P>Ps2,P=Ps2Ps2为压缩机排气压力，Ps2=P2(1-)排气压力系数；气体力为：Pc曲柄箱内的汽缸。变化关系绘成F曲线。惯性力计算往复直线运动存在加速度，惯性力也就存在：其值为：I=-msa=-msms=mp+memp活塞质量3.5kg连杆转化为平动的质量，me连杆质量me连杆质量4.5kg3)摩擦力Ff=（0.6—0.7）——指示功率i——工作缸数s——活塞行程n——每分钟转速ηm——机械效率，可取(0.93—0.98)取＝0.95，计算得：F＝764.5N4).活塞销水平力：Fx=F+I+Ff5).连杆力：Fe=Fx/cos[sin-1(λsinθ)]6).活塞对缸侧压力：Fy=Fxtg[sin-1(λsinθ)]7).曲轴曲拐处受力（曲柄销）：为便于计算，分解为切向力T和法向力R作用在曲拐上，同时两根连杆分别考虑计算T、R，然后合成。以上分析只是对一个连杆活塞，对于另一侧连杆活塞，将其角度θ改为θ2，即在公式中以θ+（π/2）代入。因为两个连杆角度相差90o，即：对于1号连杆：Fe1=Fx1/cos[sin-1(λsinθ)]R1=Fe1cos[θ+sin-1(λsinθ)]T1=Fe1sin[θ+sin-1(λsinθ)]对于2号连杆：P=PF2=(πD2/4)*(P`-Pc)I2=-msa=-msrω2[cos（θ+π/2）+λcos2（θ+π/2）]Fx2=F2+I2+FfFe2=R2=Fe2cosT1=Fe2sin{(θ+π/2)+sin-1[λsin(θ+π/2)]}T=T1+T2R=R1+R2以上各项已分别用MATALAB编好程序并输入计算机，打印出了下列曲线：u1=u1(θ);u2=u2(θ);p1=p1(θ);p2=p2(θ);F1=F1(θ);F2=F2(θ);I1=I1(θ);I2=I2(θ);Ff=Ff(θ);Fx1=Fx1(θ);Fx2=Fx2(θ);Fy1=Fy1(θ);Fy2=Fy2(θ);Fe1=Fe1(θ);Fe2=Fe2(θ);R1=R1(θ);R2=R2(θ);T1=T1(θ);T2=T2(θ);R=R(θ);T=T(θ);共有21条曲线，后面的设计计算用上述参数时一查便知。以上曲线图见附录15.3MATLAB语言编程求植并绘制相关曲线各程序如下:1.v%活塞运动速度曲线functionv(q1)r=0.06;w=102.6;l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;v1=r*w*(sin(q+q1)+l/2*sin(2*(q+q1)));plot(q,v1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞转动速度V','fontsize',10);title('活塞运动速度曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);2.a%活塞加速度曲线functiona(q1)r=0.06;w=102.6;l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;a1=r*w*w*(cos(q+q1)+l*cos(2*(q+q1)));plot(q,a1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞运动加速度a','fontsize',10);title('活塞加速度曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);3.p1%气体力作用于活塞面上的力functionp0=p(q1)n=1.4;s=0.12;r=0.06;q=0:pi/100:2*pi;p1=5*10^5;d1=0.05;ps1=p1*(1-d1);y1=sin(q+q1).^2;y2=r*(1+r/2*y1-cos(q+q1));y=s./y2;p0=ps1*y.^n;plot(q,p0,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('气体力作用于活塞面上的力p1(Ф)','fontsize',10);title('气体力作用于活塞面上的力','fontname','楷体','fontsize',10);4.p2%2号连杆气体力作用于活塞面上的力functionp1=p(q1)n=1.4;s=0.12;r=0.06;q=0:pi/100:2*pi;p1=5*10^5;d1=0.05;ps1=p1*(1-d1);y1=sin(q+q1+pi/2).^2;y2=r*(1+r/2*y1-cos(q+q1+pi/2));y=s./y2;p1=ps1*y.^n;plot(q,p1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('气体力作用于活塞面上的力p2(Ф)','fontsize',10);title('2号连杆气体力作用于活塞面上的力','fontname','楷体','fontsize',10);5.f1%活塞面上的气体力曲线图functionf1=f(q1)p=dp0(q1);q=0:pi/100:2*pi;pc=1.0*10^5;d=0.105;a=pi*d^2/4;f1=(p-pc)*a;plot(q,f1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞面上的气体力f1','fontsize',10);title('活塞面上的气体力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);6.f2%2号连杆F2functionf2=f2(q1)p=dp1(q1);q=0:pi/100:2*pi;pc=1.0*10^5;d=0.105;a=pi*d^2/4;f2=(p-pc)*a;plot(q,f2,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('2号连杆F2','fontsize',10);title('2号连杆','fontname','楷体','fontsize',10);7.I1%活塞惯性力曲线functionI1=I(q1)r=0.06;w=102.6;l=0.25;ms=5.075;q=0:pi/100:2*pi;I1=-ms*r*w*w*(cos(q+q1)+l*cos(2*(q+q1)));plot(q,I1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞惯性力I1(Ф)','fontsize',10);title('活塞惯性力曲线','fontname','楷体','fontsize',10);8.I2%活塞惯性力曲线functionI2=I2(q1)r=0.06;w=102.6;l=0.25;ms=5.075;q=0:pi/100:2*pi;I2=-ms*r*w*w*(cos(q+q1+pi/2)+l*cos(2*(q+q1+pi/2)));plot(q,I2,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞惯性力I2(Ф)','fontsize',10);title('活塞惯性力曲线','fontname','楷体','fontsize',10);9.ff%活塞所受的摩擦力functionff1=ff(q1)hm=0.96;i=2;s=0.12;n=980;ni=17*10^3;q=0:pi/100:2*pi;ff1=0.65*(1/hm-1)*60*ni/(i*s*n);plot(q,ff1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞所受的摩擦力ff(Ф)','fontsize',10);title('活塞所受的摩擦力','fontname','楷体','fontsize',10);10.fx1%活塞销水平力曲线图functionfx1=fx(q1)f=df1(q1);I=dI1(q1);ff=dff1(q1);q=0:pi/100:2*pi;fx1=f+I+ff;plot(q,fx1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞销水平力fx1(q)','fontsize',10);title('活塞销水平力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);11.fx2%活塞销水平力曲线图functionfx2=fx2(q1)f=df2(q1);I=dI2(q1);ff=dff1(q1);q=0:pi/100:2*pi;fx2=f+I+ff;plot(q,fx2,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞销水平力fx2(q)','fontsize',10);title('活塞销水平力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);12.fy1%活塞对缸侧压力曲线图functionfy1=fy(q1)fx=dfx1(q1);q=0:pi/100:2*pi;l=0.25;fy1=fx.*tan(asin(l*sin(q+q1)));plot(q,fy1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞对缸侧压力fy1(Ф)','fontsize',10);title('活塞对缸侧压力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);13.fy2%活塞对缸侧压力曲线图functionfy2=fy(q1)fx=dfx2(q1);q=0:pi/100:2*pi;l=0.25;fy2=fx.*tan(asin(l*sin(q+q1)));plot(q,fy2,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('活塞对缸侧压力fy2(Ф)','fontsize',10);title('活塞对缸侧压力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);14.fe1%1号连杆力曲线图functionfe1=fe(q1)fx=dfx1(q1);l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;fe1=fx./cos(asin(l*sin(q+q1)));plot(q,fe1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('连杆力fe1(Ф)','fontsize',10);title('1号连杆力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);15.fe2%2号连杆Fe2functionfe2=fe(q1)fx=dfx2(q1);l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;fe2=fx./cos(asin(l*sin(q+q1+pi/2)));plot(q,fe2,'K');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('Fe2(Ф)','fontsize',10);title('2号连杆Fe2','fontname','楷体','fontsize',10);16.fr1%1号连杆曲轴曲拐处所受法向力曲线图functionfr1=fr(q1)fe=dfe1(q1);l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;fr1=fe.*cos(q+q1+asin(l.*sin(q+q1)));plot(q,fr1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('所受法向力fr1(Ф)','fontsize',10);title('1号连杆曲轴曲拐处所受法向力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);17.fr2%2号连杆曲轴曲拐处所受法向力曲线图functionfr2=fr(q1)fe=dfe2(q1);l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;fr2=fe.*cos(q+q1+pi/2+asin(l.*sin(q+q1+pi/2)));plot(q,fr2,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('所受法向力fr2(Ф)','fontsize',10);title('2号连杆曲轴曲拐处所受法向力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);18.ft1%1号连杆曲轴曲拐处所受的切向力functionft1=ft(q1)fe=dfe1(q1);l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;ft1=fe.*sin(q+q1+asin(l.*sin(q+q1)));plot(q,ft1,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('所受的切向力ft1(Ф)','fontsize',10);title('1号连杆曲轴曲拐处所受的切向力','fontname','楷体','fontsize',10);19.ft2%2号连杆曲轴曲拐处所受的切向力functionft2=ft(q1)fe=dfe2(q1);l=0.25;q=0:pi/100:2*pi;ft2=fe.*sin((q+q1+pi/2+asin(l.*sin(q+q1+pi/2))));plot(q,ft2,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('所受的切向力ft2(Ф)','fontsize',10);title('2号连杆曲轴曲拐处所受切向力曲线图','fontname','楷体','fontsize',10);20.T%连杆切向力TfunctionT=fx(q1)f=dft1(q1);I=dft2(q1);q=0:pi/100:2*pi;T=f+I;plot(q,T,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('切向力T','fontsize',10);title('连杆切向力T','fontname','楷体','fontsize',10);21.R%连杆法向力RfunctionR=fx(q1)f=dfr1(q1);i=dfr2(q1);q=0:pi/100:2*pi;R=f+i;plot(q,R,'k');xlabel('曲柄转过的角度Ф','fontsize',10);ylabel('法向力R','fontsize',10);title('连杆法向力R','fontname','楷体','fontsize',10);第6章压缩机总体设计和零部件设计6.1压缩机总体设计设计活塞式压缩机应符合以下基本原则：满足用户提出的排气量、排气压力，及有关使用条件的要求。有足够长的使用寿命（压缩机需要大修的时间间隔的长短），足够高的使用寿命（压缩机被迫停车的次数）。有较高的运行经济性。有良好的动力平衡性。维护检修方便。尽可能采用新结构、新技术、新材料。制造工艺性良好。机器的尺寸小、重量轻。但是，上述原则往往是彼此矛盾的。例如尺寸小、重量轻与较高的运转经济性有矛盾。若从较高的经济性考虑，要求机器取用较多的级数，而级数增多，则机器的结构比较复杂，尺寸增大，重量增加。同样，提高机器的转速，虽能减小机器的尺寸和重量，但转速增加，压缩机效率下降，零件易磨损，影响使用寿命。因此，对于压缩机设计者来说，重要的是根据压缩机的用途，掌握其主要要求，在保证主要要求的前提下，尽量满足其他的要求。例如，在移动装置中用的压缩机，尺寸小、重量轻应是主要要求，对于经济性的要求则可退居次要地位；相反，长期连续运转的大型固定式压缩机，运转的经济性、可靠性以及使用寿命，应是设计者首先要考虑的，在此前提下，再相应的考虑减小尺寸和重量。总体设计的任务是：选择结构方案、主要参数、相应的驱动方式，以及大体确定附属设备的布置。压缩机的技术经济指标是否先进，能不能很好地满足使用要求，很大程度上决定于总体设计阶段的考虑是否周到和合适。如果总体设计不当，就会给压缩机“先天不足”的缺陷，要消除它的后患就比较困难。因此，总体设计是设计压缩机最重要的环节为了使总体设计能达到既符合多快好省的方针，又符合用户的特定要求，在总体设计时应广泛搜集国内外同类型或相近机器的资料，进行充分的分析比较，提出几个方案，通过热力计算、动力计算，初步确定主要零件的主要尺寸，在分析研究的基础上，选出最符合要求的总体方案。根据前面设计结构型式的确定，总体设计基本上完成。根据总体设计初步定下的部件和零件的尺寸。轮廓和基本结构型式，绘制出了空气压缩机的总体装配图。（A0图纸一张）见附录。6.2零部件设计6.2.1连杆连杆是将作用力用在活塞上的推力传送给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动的机件。连杆分大头、小头及连杆体三部分6.2.1.1连杆的定位作用：为了防止连杆在运动时的左右摆动以及曲轴的热膨胀引起的轴向移动。大头定位：连杆打头轴瓦端面与曲轴销的配合端面采用较小的配合间隙（0.2~0.5mm），两小头衬套端面与活塞销的配合端面则取较大的间隙（2~5mm）小头定位：小头衬套端面与活塞销的配合采用0.~0.5mm的配合间隙，大头端面则采用2~5mm的间隙。大头定位:适应大头轴瓦为厚壁瓦的情况，近年来，由于大头轴瓦都采用薄壁瓦，而薄壁瓦不容易做成翻边的形状，所以本次设计采用小头定位。6.2.1.2连杆长度的确定取=0.25已知：曲轴半径R=S/2计算得R=60mm即L=计算得L=240mm6.2.1.3连杆大头瓦尺寸的确定已知曲柄销直径D=（4.6~5.6）式中：P=pA计算得P=1.32（吨）力取p=2（吨）力所以D=5=70.7mm圆整D=70mm即查[2]东北大学《机械零件设计手册》表21-40得轴瓦的尺寸如下：外径D1=100mm内径D=85mmt1=0.03~0.10mm,取t1=0.07mm6.2.1.4小头衬套尺寸的确定活塞销直径：由[1]推倒得式中l连杆小头的宽度由[3]P315知：l=(1~1.4)d即由[1]取[k]=175105N/m计算得d=40mm即dl=d=40mm则衬套的尺寸由[3]图5—67s=0.08d计算得s=3.2圆整s=3mmb=1.0d计算得b=40圆整b=40mm6.2.1.5连杆的宽度BB=0.9b=0.940=36mm6.2.1.6连杆体结构的尺寸的确定（1）、杆体中间截面的尺寸由于P=pA计算得P=2（吨）力因为P<1~2吨，故杆体制成工字形截面的杆体=2.55cm圆整为26mm成面积计算得Fm=530.66mm即工字形杆体的计算得Hm=36.42mm由[3]图5-68得杆体截面宽度B不变在=(1.1~1.2)d1处计算得=29.14mm在=(1.1~1.2)D1处计算得=43.70mm6.2.1.7连杆大头盖尺寸的确定[3]图5-68截面A-A面积：FA=（1.38~1.60）Fm计算得FA=796mm2截面B-B面积：FB=（1.30~1.40）Fm计算得FB=716mm26.2.1.8连杆小头最小截面的确定截面C-C面积FC=（0.85~1.0）Fm计算得FC=477mm2截面D-D面积FD=FCFD=477mm26.2.1.9连杆螺栓（1）、连杆螺栓的结构形式连杆螺栓是连杆上非常重要的零件，影响连杆螺栓强度的重要因素有：结构的合理、尺寸的适当、材料的选择及工艺过程。[3]图5-78表示，连杆螺栓各结构尺寸之间的关系（2）、连杆螺栓的主要尺寸连杆螺栓的直径计算得d0=1.84cm查[3]表5-16取系数1.5根据所给的参数查[2]选取d0=18mm（M181.5）连杆螺栓的长度[3]图5-76螺栓处于杆体中的长度计算为42mm圆整为40mm螺栓处于大头盖中的长度计算为42mm圆整后为40mm式中D曲柄销直径两连杆螺栓之间的距离=90mm连杆螺栓个数Z=26.2.2活塞活塞分顶部、环部和裙部三部分。裙部用来承受侧面力，且其上设有活塞销座；环部上常设有刮油环，借以刮去在单作用式压缩机气缸壁上往往过多的润滑油刮油环设在环部则应在环槽附近开回油孔，若无回油孔则刮下的油排不走，将影响刮油的效果。刮油环设在裙部时则要求气缸长度保证活塞环达到内止点时，刮油环不至滑出气缸。6．2．2．1筒形活塞主要尺寸确定筒形活塞图见[1]（图7-32）由前计算可得：Ds=40mmD=105mm活塞环厚度：mm活塞环高度：所以活塞环槽高：h=4mm h=1.2h=4.8mmh=（0.8-1.0）h=4mm活塞壁厚：式中：D——气缸直径，mP——最大气体压力，N/m[]——许用压力。对于：铸铁（10N/m）铝（10N/m）有加强肋 1000600无加强肋350180代入数值计算得：t=12mm销座长度按许用的比压确定：对于浮式活塞销，在铸铁座中取[k]=（180-200）10N/m取[k]=19010N/m；对于铝销座取[k]=（100-130）10N/m；若铝销座中压有铜套取[k]=20010N/m。销座外径取：无加强肋d=1.8d有加强肋d=1.5d代入数值得 =60mm裙部高度，按活塞承受侧向N时其投影面上许用的比压来确定许用比压取[k]=（1.3-3.5）10N/m。所以h=127mm取h=130销孔中心高取h=0.6hh=78mm第7章压缩机的安装使用说明7.1使用范围空气压缩机是一种动力机械。它将空气压缩，使空气压力增高，具有一定的能量，利用这种被压缩的空气带动其他动力机械，如风动原动机等。空气压缩机广泛的用于矿山、冶金、建筑、铁路、桥梁、机械制造等各行业中。用空气压缩机产生的压缩空气作为原动力，与电力机相比有如下优点：（1）、在瓦斯矿井中，可以避免电火花引起瓦斯爆炸；（2）、凿岩机等风动工具，适于钻削坚硬的矿岩；（3）、风动工具和风动原动机所排出的空气，有利于改善井下的通风；7.2主要技术要求1、整体安装的压缩机一般应作下列拆洗工作；1.1、往复活塞式压缩机应拆卸活塞、连杆、气阀和填料，并将设备表面和拆下的零、部件清洗干净，气阀和填料不应用蒸汽清洗；1.2、用油封润滑油封存的往复活塞式压缩机，在设备技术文件规定的油封期限内安装时，除气阀外，其他零、部件均可不拆洗。1.3、螺杆式压缩机和滑片式压缩机，在设备技术文件规定的油封期限内安装时。可不拆洗，有特殊要求者按设备技术文件的规定执行；1.4、膜式压缩机应拆洗虹盖、膜片和吸、排气阀。现场组装的压缩机，应清洗主机零、部件和附属设备，气阀、填料和其他密封件不应用蒸汽清洗，清洗后应将清洗剂或水分除净，并检查零、部件和设备表面有无损伤等缺陷，全格后应涂一薄层润滑油(无润滑压缩机与介质接触的零、部件不涂油)。2、压缩机的纵、横向不水平度均不应超过0.2/1000。应在下列部位测量：2.1卧式压缩机(包括对称平衡型)在机身滑道面或其他基准面上测量；2.2立式压缩机拆去气缸盖，在气缸顶平面上测量；其他型式压缩机，在主轴外露部分或其他基准面上测量3组装机身和中体应符合下列要求：3.1用煤油注入机身内至润滑油的最高油面位置，经8小时不得有渗漏现象；3.2机身的纵、横向水平均不应超过0.05/1000。并应在下列部位测量；3.2.1、卧式压缩机(包括对称平衡型)的纵向不水平度在滑道的前、后两点位置上量横向不水平度在机身轴承孔处测量(见图V-1.1)；3.2.2、立式压缩机在机身接合面上测量。3.3.3、L型压缩机在机身法兰面上测量。3.4、两机身压缩机的主轴承孔轴心线的不同轴度不应超过0.05毫米。4、组装曲轴和轴承应符合下列要求：4.1、曲轴和轴承的油路应畅通清洁，曲轴的堵油螺塞和平衡铁的锁紧装置必须紧固；4.2、轴瓦钢壳与轴承合金层粘合应牢固，不应有脱壳和哑声现象；4.3、轴瓦背面与轴瓦座应紧密贴合，其接触面积应小于70%；4.4、轴瓦与主轴颈间的径向和轴向间隙应符合设备技术文件的规定；4.5、对开式厚壁轴瓦的下瓦与轴颈的接触弧面不应小于900，其接触面积不应小于该接触弧面的70%；四开式轴瓦，轴颈与下瓦和侧瓦的接触面积不应小于每块瓦面积的70%；薄壁轴瓦组装时不需研刮，但其间隙应符合设备技术文件的规定；4.6、曲轴的水平度不应超过0.1/1000，在曲轴每转900的位置上，用水平仪在主轴颈上测量；4.7、曲轴轴心线对滑道轴心线的不垂直度不应超过01/1000(见图V-1.2)；4.8、检查曲柄之间上下左右四个位置的距离(见图V-1.3)，其变动值应符合设备技术文件的规定，无规定时，不应大于万分之一行程值。4.9、曲轴组装后，盘动数转，不应有阻滞现象。5组装气缸应符合下列要求：5.1、气缸组装后，水路应按设备技术文件规定进行严密性试验，不应有渗漏现象；5.2、卧式气缸轴心线对滑道轴心线的不同轴度，应符合表V-1.1的规定，其倾余方向应与滑道倾斜方向一致；在调整气缸抽心里，不应在气缸端面加放垫片。5.3、立式气缸找正时，应使活塞在气缸内四周的间隙均匀，其偏差应小于活塞与气缸间平均间隙值的1/2。气缸轴心线对滑道轴心线的不同轴度气缸直径(亳米)径向位移不应超过(毫米)倾斜不应超过≤1000.05>100～3000.070.02/1000>300～5000.100.04/1000>500～10000.150.06/1000>10000.200.08/10006、组装连杆应符合下列要求6.1、连杆的油路应畅通、清洁；6.2、厚壁的连杆大头瓦与曲柄销的接触面积不应小于大头瓦面积的70%；薄壁的连杆大头瓦不需研刮，连杆小头衬套(轴瓦)与十字头销的接触面积不应小于小头衬套(轴瓦)面积的70%。6.3、连杆大头瓦与曲柄销的径向间隙、轴向间隙应符合设备技术文件的规定；6.4、连杆小头衬套(轴瓦)与十字头销的径向间隙、小头衬套(轴瓦)与十字头体的轴向间隙，均应符合设备技术文件的规定；6.5、连杆螺栓和螺母，应参照设备技术文件推荐的拧紧力矩，均匀地拧紧和锁牢。7、组装十字头应符合下列要求：7.1、十字头滑履与滑道的接触面积不应小于滑履面积的60%；7.2、十字头滑履与滑道间的间隙在行程的各位置上均应符合设备技术文件的规定；7.3、对称平衡型压缩机、机身两侧的十字头系作对称运动、滑履受力方向不同，组装时，应按制造厂所作的标记进行，防止装错以保证活塞杆轴心与滑道轴心重合；7.4、十字头销的连接螺栓和锁紧装置，均应拧紧和琐牢。8、组装活塞和活塞杆应符合下列要求8.1、活塞环应先在气缸内作漏光检查，在整个圆周上漏光不应多于两处，每处不应超过45度弧长，且与活塞环开口距离应大于30度(塑料环除外)；8.2、活塞环与活塞环槽端面间的间隙、活塞环放入气缸的开口间隙，均应符合设备技术文件的规定；8.3、活塞环在活塞环内用手应能自由转动，手压活塞环时，环应能全部沉入槽内，活塞装入气缸内，同组活塞环开口的位置应互相错开，所有开口位置应与阀孔错开；8.4、活塞与气缸镜面间的间隙应符合设备技术文件的规定，对卧式气缸和底部浇有轴承合金的活塞，其上部间隙允许比下部间隙小于平均间隙的5%左右；8.5、浇有活塞轴承合金的活塞支承面，与气缸镜面的接触面积不应小于活塞支承弧面的60％。8.6、活塞杆与活塞、活塞杆与十字头应连接牢固并锁紧；8.7、活塞在气缸的内、外止点间隙，应符合设备技术文件的规定。9、组装填科和刮油器应符合下列要求：9.1、组装填料时，其油、水、气孔道必须畅通、清洁；9.2、各填料环端面、填料盒端面的接触面积不应小于70%；9.3、填料、刮油器与活塞杆的接触面积不应小于该组环面积的70%；9.4、刮油器组装时，刮油刃口不应倒圆，刃口方向不得装反；9.5、填料和刮油器组装后，各处间隙应符合设备技术文件规定；9.6、填料压盖的锁紧装置必须锁牢。10、组装气阀应符合下列要求：10.1、气阀弹簧的弹力应均匀，阀片和弹簧应无卡住和歪斜现象；10.2、气阀调节装置和阀片升程应符合设备技术文件的规定。10.3、气阀组装后应注入煤油进行严密性试验，只允许有不连续的滴状渗漏现象。11、组装润滑系统应符合下列要求：11.1、油管不应有急弯、折扭和压扁现象；11.2、曲轴与油泵或曲轴与注油器连接的传动机构，应运转灵活；11.3、润滑系统的管路，阀件、过滤器和冷却器等，组装后应按设备技术文件规定的压力进行严密性试验，无规定时，应按额定压力进行试验，不应有渗漏现象。11.4、油管应先经排气排污，然后与供油润滑点连接。7.3结构和动作原理结构如下图所示：本压缩机为电动水冷固定活塞式压缩机，气缸排列V型。当空压机曲轴回转时，通过连杆，使活塞在气缸内上下往复运动（活塞均为单作用），空气通过空滤器经气阀吸入气缸，再经排气阀排入储气罐内，以供使用。7.4几大系统的工作原理7.4.1润滑系统目前，压缩机气缸中所用的润滑剂，绝大多数为矿物油。仅在一些氧压缩机中，因汽缸部分严禁与油相接触，故用蒸馏水不易粘着在气缸镜面上，所以往往再加6%--8%甘油以增加水的吸附能力。至于曲轴连杆机构的润滑，几乎都用矿物油，仅有个别场合应用润滑脂。因润滑脂不能起冷却作用，工作时轴承部分将出现很高的温度，故只有那些滴点大于200度的润滑脂方可应用，它们有膨润土润滑脂等气缸润滑方式按润滑油达及气缸镜面的方式，气缸润滑可分为飞溅润滑，压力润滑和喷雾润滑三种。飞溅润滑一般用于单作用式压缩机，曲轴箱中飞溅的油雾及油滴，当活塞接近上止点时，能落于气缸未被活塞遮盖的镜面，并在活塞下一循环中润滑油进入活塞槽中，再由活塞环布至需要润滑的表面。飞溅润滑的优点是简单，缺点是耗油量很难控制。压力润滑润滑油由专门的注油器在压力下注入气缸，多用于具有十字头的压缩机。注油点和注油量可以控制，是应用广泛的一种润滑方式。图11-1所示为压力润滑系统图，每一注油点由单独的油管供油。曲轴，连杆润滑的润滑方式按润滑油达及摩擦镜面的方式，可分为飞溅润滑，压力润滑两类。飞溅润滑图11—7所示为最简单的一种，润滑油是依靠连杆大头上装设的勺或棒，在曲轴旋转时打击曲轴箱中的润滑油，因此使油溅起并飞至那些需要润滑之处。润滑油经过连杆大头和小头特设的导油孔，将油导至摩擦表面。这种型式的优点是简单；缺点是供油量不稳定，并且这部分功变成热使油温增加；图11-8所示为一种改进的润滑系统。压力润滑压力润滑靠油泵将润滑油输至摩擦面。图11-10所示为简单的润滑系统。工作是油泵由曲轴驱动，润滑油由集油器进入，经油泵后送至滤清器，然后导入曲轴的油孔中并送至个润滑面。7.4.2冷却系统的工作原理，压缩机的气缸一般需进行冷却。冷却剂为水和空气，只有个别场合采用油或其他液体。小型移动式压缩机及中型压缩机在缺水地区时采用空气冷却，但是空气冷却效果较差，并且消耗的动力费用一般较消耗水的费用或循环水的动力费用要大，故本压缩机采用水冷却。压缩机冷却器属于间壁换热，如图7.1所示：图7.1气体放出的热量，根据排出气体的温度和冷却后要求的温度，可由下式得：J/h式中m单位时间内流经冷却器的质量t1,t2冷却器入口和出口处的气体温度c气体温度t1,t1的平均定压比热，J/kg.冷却过程中所交换的热量可表示为：J/h式中：K换热系数，W/m2.t气体与水的平均温度差，0C；A参与换热的面积，m2冷却器的计算即以上式为基础的。本压缩机采用了串联式冷却系统，如图7.2所示图7.2串联式冷却系统冷却水首先进入中间冷却器，然后通入一级气缸水套，从一级水套出来的水在通入后冷却器。以达到冷却的效果。7.4.3、调节系统的工作原理，用气部门的耗气量是可能变化的，故须对压缩机的排气量进行调节。关于排气量调节问题，其理论基础是理论排气量的公式：只要改变其中一项，排气量即可改变。但是气缸直径和活塞行程是不变的，故只能改变各系数和转速。常用的方法有：转速调节（1）、连续的转数调节。内燃机和蒸汽机驱动的压缩机可以连续的改变速度，故可方便的实现连续的排气量调节。（2）、间断的停转调节，以用交流电电动机等不变速的原动机驱动时，可采用压缩机暂时停止运行的方法来调节排气量。此种方法的缺点是频繁的起动、停机会增加摩擦零件的磨损，起动时消耗的电能比一般运行状态要大且要求有较大的储气罐，以便减少起动次数。管路调节（1）、节流进气，在压缩机进气管路上安装节流阀，调节时节流阀逐渐关闭，使进气受到节流，压力降低，也使压力系数减少（2）、切断进气，利用阀门关闭进气管路，由此使排气量为零。切断进气后压缩机为空运行，其压力指示图如图7.3所示；，此时的功率消耗为额定功率的2~3%图7.3压力指示图（3）、进、排气管道连通，排气管经旁通管道和旁通阀门与进气管相连接。调节时只要打开旁通阀，排出的气体便又回到进气管中。（三）、压开进气阀调节利用一个压开装置，把进气阀片强制地压开，使进气阀全部的或部分的丧失正常的工作能力，也即使压缩机吸进的气体，因进气阀片不能自动关闭而在压缩和排气行程中仍回入进气管，借以达到调节气量的目的。对与本压缩机所采用的调节系统为自动调节系统，如图7.4所示：当排气量大于耗气量时，储气罐H中气体压力升高，高压气体克服调节器A中弹簧2的作用力，推开阀1而进入管3中，再由导管3分别通侍服器C中的推动阀8关闭进气口；以及通至侍服器B中，由压开叉7压开进气阀片5；当排气量和耗气量平衡时，调节器阀1关闭，导管3接通大气，侍服器恢复原位，机器进入正常工作图7.4自动调节系统7.5成套压缩机的安装调试和使用保养7.5.1压缩机的安装装配压缩机要按照一定的装配程序，就是说哪些零部件先装，哪些零部件后装，要有一个合理的次序，它能保证零部件装得进，装得正确，装得快，不出装配差错。不同类型压缩机的装配程序是否都相同呢？不一定。因为不同类型的压缩机都有其结构上的特殊方面，例如开启式、半封闭式全封闭式压缩机各有各的结构特点，因此，对于不同类型压缩机的装配，应根据具体情况作具体分析，不能一概而论。但是，也应看到，不同类型压缩机之间还是有着很多共同之处的，例如：它们终都属于往复活塞式压缩机，都具有活塞、连杆、曲轴、汽阀等相类似的零件和机构，因此，它们的装配程序与装配要求又有很多相似的地方。具以一台典型压缩机的装配来讨论这个问题，通过它并结合亲自操作实践的体会，就能找出压缩机装配的一般规律和要求。压缩机零件在装配前，首先应对它的主要尺寸进行测量，特别是相互精确配合的运动表面尺寸，务必确信它们的配合公差都已符合图纸要求，不符合的就应对零件进行修整，无法修整的就不能使用。按测是一记录进行必要的选配。然后，可按以下程序进行装配操作。一、清洗零件清洗零件要经两道程序：一是喷砂，其中的是清除铁锈和氧化皮，喷砂时应用保护层遮盖各加工面，特别是精度高的更要注意防护；二是用汽油或柴油清洗，清洗前应将零件的螺孔、输油孔、气道等里面的铁屑、污物用压缩空气吹掉。清洗吹干后应立即送进烘箱干燥处理。二、部件装配某些零件要先装成部件后才被送去进行整机装配。这些部件有：1．活塞连杆组将衬套压力连杆小头孔内，铰或精镗衬套内孔，使达到公差要求。在连杆大头处装上轴瓦、连杆大头盖、连杆螺钉等，并校垂直度。把活塞放在温度为100℃的油池中，加热2~3两销座中间，三孔对直，然后，将活塞销推进三孔中，并装上弹簧挡圈。活塞冷却后，活塞销和活塞销孔的配合具有不大的过盈。活塞环装配前，应测量切口间隙（单独放入汽缸中用塞片测量）切口间隙应为0.4~0.6毫米2．阀板组研磨阀板上的高低压阀线。在铸铁磨具上涂以200号金刚砂，并加上适当火油，将要磨的阀板阀线合在磨具上进行手磨或机磨，直至全部阀线磨出，且表面平整光洁，没有明显的刻良为止，然后再用抛光剂（目前采用绿油）拌冷冻机油磨光，光洁度应达▽10，最后清洗烘干。研磨阀片。环形阀片需由专用阀片磨床磨削，人工研磨有困难。将阀板。将排汽阀片、弹簧和升程限制器依次装上阀板。用火油滴在阀片表面上检查其密封性，以在规定时间内无渗漏为合格。测量阀片升程度，其大小应限在1.5±0.2毫米3．装其它部件，如截止阀等。三、整机装配1．装曲轴箱把曲轴箱放在装配台，拧上3/8″出油接头及1/4″回油接头。在滤油器上装上支撑螺钉、密封橡皮垫圈，并将滤油器整个由上面插进曲轴箱底部的孔道中，转动支撑螺钉使滤油器夹紧不动，然后，旋紧支撑螺钉上的锁紧螺母，以防松开。在曲轴箱侧面，装上油面指示器。2．装前盖把前轴套推进前盖轴承孔中。当轴套止推面与前盖端面接近时，要转动轴套，使其凸缘上的定位孔对准端面上的定位销，并继续向前推到贴紧为止。定位销是用以防止轴套的转动。在前盖的密封面上覆上涂油石棉纸箔，并把整个前盖推进曲轴箱的前盖孔中。旋紧螺栓时要对称均匀地分几次上紧――即不要一次旋紧。这样做，为的是使密封面受压均匀，防止前盖变形。对其它盖板也应如此操作。3．装曲轴将曲轴箱掉头放置。在曲轴前后轴预上涂上冷冻机油，并把它从后盖孔塞进曲轴箱推入前轴承，直到推足为止。盘动一下曲轴，看是否灵活。若不灵活，要检查原因，并加以纠正。4．装后盖和润滑油泵在曲轴后轴颈端的偏心孔上装上传动销和油泵传动块。在后盖轴承孔中推入后轴套后，再把涂油的石棉纸箔覆上密封面，并把整个后盖推入曲轴箱的后盖孔中。注意，要把后盖上油压