照2 3级数选择及各级压力比分配

引 曲轴设 4.5.5曲柄厚度 截面的校 结 致 参考文 。空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量的工作压力应比气动20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果（0.7MPa~1.0MPa（1.0MPa~10MPa和（100MPa以上可根据实际需求来选择常见使用压力一般为0.7~1.25MPa[3]。压力范围最广。活塞式压缩机从低压到压都适用，目前工业上使用的最高工作压力达350MPa，中使用的压力则更高。根据机械部JB1407-85《微型往塞式空气压缩机基本参数》规定，额定排气压0.25MPa、0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa1.4MPa和1.4MPa的压缩机产品相对较少，用户对不同压力空气气源的需要。因此，W型二级压缩，油润滑，冷却方式为风冷式。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（1（2（3）V型、W立式压缩机现仅用于中、小型和微型，使机器高度均处于高度便于操作的范围内，且中型压缩机主要用于无油润滑结构；L型、V型、W型、星型等角度式压缩机则适用L型、V型、WW型结构。压缩机的功率大于（120～150）kW时，无十字头的压缩机的重量要超过有十字头的压式动力用空压机，排气量在（10～100）m3/min、功率在（60～630）kW之间的都是带W型空气压缩机设计，考虑到以上因素，故采用无十字头的（2）（3）（4）温度应在使用条件的范围内、机器重量轻、造价低。要使机器具有较高的热效率，W-0.6/12WW型，其他型式类似。（1WWn—压缩机转数，r/min；S—活塞行程，m。

C

（2-2m/s2m/s。PP式中：P

S

（2-年代以来，国外微型空气压缩机开始普遍采用舌簧阀，以代替盘状阀或环状阀。在转数过高对阀片、活塞环、填料的使用也会产生不利影响。（1）（2）（3）（4）（1）（2）（3）（4）高了整机的使用。采用自润滑材料制成，不需添加润滑油，排出的气体不含油污，电动机——活塞式发动机——W主要适用于中、小型及微型压缩机。W型合理的列间夹角为60，在此前提下，若能保n=800r/min。作用方式选用单作用式，无十字头。 1.0i

I1级的容积系数，目的是确保进气量。ps2=pd1

ps1 =pd2

3-1：

ε ps(1s)

pd(1d)

（P223-2：3-1

Ts

Ts——各级进气温度，K；n——绝热压缩过程指数。在实际压缩过程中，对微、小型压缩机，n=(0.9~0.98)k2.3。级压缩 n数 数 Ⅰ Ⅱ 式中：pr——pc——p——名义压力，MPa

式中：Tr——Tc——T——名义温度，KPrs=3.15079

Tr=

293Trd=425.91v1(m1

————m——=0.07～0.120.09～0.140.11～0.16。在选择小型单作用式压缩机，气阀布置在气缸盖上，采用舌簧阀，则根据经验取值：=0.03～0.04的热量少，则膨胀过程趋于绝热过程，mk，这时v大。高压级缸的热交换面积远小于低压级缸，所以气缸与外界的热交换不如低压级充m1mm2.4来确定。3-4m进气压力3.4m1=1+0.5（k-1）=1+0.5(1.4-1)=m2=1+0.75（k-1）=1+0.75(1.35-1)=12v

1

11(1111

1)=1-0.03(3.150791.2-1)=1v=1

(m21)=1-0.035(3.49118125-p=psp按经验p＝0.95～0.98。对于多级压缩机，即使有同样大小的压力损失，其级次愈高，其pp＝0.98～1.0，一般可认为第Ⅲ级以后p1。p1。若处于压力波的波谷，则p降低[1]。T影响热交换的因素很多，计有压力比TT小。气体等嫡指数小的(如多原子气体)，相应的排气温度较低，故TT也小。T大。高转数的压缩机，进气与气缸的热交换不充分，所以T也较大。区适用于气缸不冷却的制冷压缩机；Ⅲ区适用于进气温度低于-25℃的制冷压缩机。可根据压缩机气缸结构及气体性质的具体情况，在各区里查取比较符合实际情况的T

Tε3-2，并根据经验推荐范围T=0.95～0.98凝析的产生按压缩的气体中如含有一定量的水蒸汽，这种气体就被称为湿气I级排出的气体经冷却后有水汽1pbpb式中：1——I

气体中所含水汽的分压

=p pbpb——I级、Ⅱ如果计算结果满足1pbpbI级排出的气体经冷却后并无水汽析出。3）p1p11pb p1k1kpbk

p1p1k——IkpbIpbk——Ik1I、1k——Ik2.5p=2.337pb=7.375。I级相对湿度1I=0.652.6IⅡ级：0.652.3370.483550.1=7.346<7.375 因此：=1。3-5多级压缩机中常有部分气体由高压级通过活塞环泄漏到低压级或级间导管（但不是漏到第一级或一级在以后的工作循环中又从该低压依次被压向高压级这种在压缩机内部进行循环流动的也属于内泄漏。这种内泄漏不影响压缩机的进气量和排气量，但是影响循环流动所涉及的各个级的进入气量和排出气量，并且使级间压力的分布发生变化，压缩机的功耗也有所增加。影响多级往塞式压缩机各级气缸泄漏系数的因素有各级相对泄的个数，l取大些，小直径气缸ll取大些，低转速压缩机ll=0.90～0.98ll抽（加）o=o=2.9算出：dVpT

则d=0.9520.970.960.96=d=0.9400.980.950.95=在压缩机排气端测得的单位时间内排出的气体容积值，换算到压缩机吸气条件(压)Vdm3/min。3m3/min为例进行设计。VD2szn n900r/min,100mm所以

0.1250.129000.8331.840041m

行程容积与该气缸的进气系数dd各级的行程容积可文献【12.10 k

p1IT1kZ1k

m3/ d计算Vh、Vh

p1kT1IZ1I 1o1Vd=111.840041

m3/nn

0.833 2o

Vd= 0.1 1.840041

m3/h

pT

0.8400.315079 d 121I4

D2

= 2.6D2= 利用2.11，导出Vh'

m3/

D2'= 14

3.140.12520.1043.140.1002

m3/

'= 24

=43-6

m3/

kVhI'k

Vhk一级吸气压力无需修正二级吸气压力修正系数

4

2.72.83-7 ⅠⅡ3计算行程容积Vh3实际行程容积Vh'1p'1kkp2p'2kk1修正后的名义压力比3-8级

进气温度 压力比 绝热指数次

(')

ⅠⅡ3-1查询：一级相对压力损失为

=5%，

=7.5%二级的相对压力损失为

=3.4%，

=6%2.93.14式计算：FzFg zgF——m2；zg

一级气缸工作面积：Fz1Fg1 14二级气缸工作面积：Fz1Fg1 24

44

0.012270.007852.103-9

'p1 p2

psp'1(1s)

pdp ⅠⅡ3-10内止点活塞力外止点活塞力轴侧轴侧papapdⅠⅡPZ1paFzpsFg=62=0.062Pg1paFzpdFg=2760N=2.76pz=5.38pg=8.365 k

nZN pV[(d)

1]

p kp

svs

Ni——指示功率，kW；k——等熵系数；Z

nzNi1

ps1v1Vh1[(d1)

1] k

1

1.4

0.0951060.9520.00245(3.6941

pV[(p kp

s2v2hs

0313106NiNi1Ni2=5.465+5.715=11.18N

mNz——m——

mm等，若这些附加的功耗也要计入轴功率中，则m要取下限。取m＝0.85N

c=0.96～0.99对齿轮箱传动取c＝0.97～0.99[14]。取cN'(1.05~

mm选安全为9%，计算,则：

1.09

0.85

=15 塞式压缩机的主机包括传递动力并将电动机的回转运动转化为活塞的往制造工艺性好4-1。对于小直径活塞环或高转速压缩机用的活塞环，可选用合金铸铁 活塞环直径

D

200D

D灰铸铁牌 HT300或 HT200或 4z 式中：z10(0.32610(0.32610(1.110(1.1

1.5943.385z=2 125mm100mm4mm6mmA14mm。t3.0mmh5mm，开口热间隙4-2D[k1

，

12760一级活塞：H 4.517.5mm1258365二级活塞：H 4.561.9mmH≥Hnh式中：n，m一级活塞：H≥17.5+2×3.5+1×4=28.5mm；二级活塞：H≥61.9+2×3.0+1×3=70.9mm。HD一般关系为：

0.650.85倍，则：一级活塞：D=125mm，H=0.65D=0.65×125=81.25mm，H=85mm；二级活塞：D=100mm，H=0.85D=0.85×100=85mm，H=85mmc=2.0h=1.8×4=7.2mmc=7mm；c=3.0h=2.4×3=7.2mmc=7mm。(4）活塞环之间的距离c1

c11.0h1.04c11.2h1.23L

mm，取c1mm，取c1

一级活塞：L=0.7×85=59.5mmL=57mm；二级活塞：L=0.7×85=59.5mmL=60mm活塞销中心线到底边的距离h1一级活塞：h1=0.6×57=34.2，取h1=33mm；二级活塞：h1=0.6×60=36， 取h1=33mm。活塞销座处的表面压力（比压）q

q=l′ 式中：qd4-4对铸铝活塞，表面压力的许用值（许用比压：活塞销在销座中为紧固支撑，q135MPa~140MPall4-4

2.353MPa

220二级活塞：d=20mml′=16mmq 22027

125mm活塞结构尺20Cr。活塞销的尺寸，根据最大活塞力作用下活塞销投影工作面上的许用比压初步确定后，按弯曲和剪切作用校核其强度。活塞销的计算尺寸如图4-5d≥[k2

式中：d料的许用比

Pa因为活塞力有变化，可取k2=200×105Pad0.02760

200d0.08365200

，d≥4.321mmd=30，d≥13.94mmd=20mm计算弯曲应力4-6所示，中间截面Ⅰ—Ⅰ的弯曲应力最大，其值为：

l0Pmax(ll0 0 0

d4d

式中：Bld0—活塞销中心孔径，mm一般取d00.6~0.7d0.730

4-620Cr属于合金钢，许用弯曲应力：合金钢[B]≤150MPa。 2760(803)

97.6MPa 304 8365(803)

204连杆部件与活塞销座的间隙连杆部件与活塞销座之间应留出一定间隙，使活塞销受力均匀，取间隙为0.5mm0L=2+2l′+0

一级活塞销：L=2×0.5+2×34+35=104mm；二级活塞销：L=2×0.5+2×29+30=89mm计算剪切应力 0(d2d20

许用剪切应力：合金钢[]≤100MPa一级活塞销：

2(302202

二级活塞销：

(20202

QT600-3。4-aaDaaD PD=(46P

D=60mm

对于蛇形曲轴，主轴颈受力明显改观。通常按装配结构要求，采用梯次降低D1

mma=29mma=27t=(0.6~

SS/D>0.3t10~20。t0.760h=(1.2~

mmt=50mm则h1.260

mm100mm,r=50mm4-8 YL11lrl的比值r/l决定。λ愈大，愈容易使连杆在运动时与滑道壁相碰；λ值取小了，就会使压缩机外形增大。λ值必须取得适当。对不同类型的压缩机，λ值取：=14

11因此可取4l

200S及宽度l0取：S=(0.06~b(1.0~d20mm；那么，S=0.08×20=1.6mmS=2b=1.1×30=33mml0=35

PdmPdm

P1104~2104N了增强刚性，都应制成工字形截面的杆体。式（4.24）中系数取16.5~21.5面，系数取23.0~24.5。当量直径dm，对圆形截面的杆体，即为杆体中间截面的直径。对于非圆形截面的杆体，从式（4.24）求得后dm，必须再计算成面积：dF m

4-8Hm Bm0.65~

故Fm

2.52.5

mm，取dm=20Hm

mmHm=30Bm=0.7×30=21mmBm=20mm40mm25mm 截面的校

图4- 工字形截面PHm

式中：[σP

8.365103

kkk83657.97MPa3035k'

32

99种类，制造气缸的材料以及制造厂的习惯HB170以上，且活8以上。5.88MPa的用铸铁制造。铸铁具有良好的铸造性能，对气125mm100mm。对于小直径铸铁气缸的壁厚按薄壁圆筒计算：

pD

p5mm~8mm[p]—气缸材料的需用拉伸应力，MPa。普通铸铁14.7MPa~17.6MPa；气阀布置在气缸盖上，气缸形状较简单且用高强度铸铁时，[p]24.5MPa~39.2MPa。气缸厚度：取a5mm，[p30MPa

a0.276012555.57mm0.6mm~1.2mm的间隙，活塞走完行程到达气缸底部时为防止活塞运5mm左右适合，同时气缸轴向高度在选取时不能sH5100745179815mm。气缸尺寸如图所示：气缸厚度：取a5mm，[p30MPa

a0.836510056.4mm。sH51001415232mm1115mm 通用的排气压力系列有0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa、1.4MPa等。ⅠⅠⅡω W型二级置于一侧结构示意助飞轮具有的较大转动惯量来V型压缩机，当各列往复质量相等且夹角为90°时，一阶往复惯性力的合力为定值，且方向与曲柄方W60°时，一阶往复惯性力的合力同样为λ连杆径长比rr为曲柄销回转半径（即行程的一半），ll1~1，对无油润滑压缩机1~1 1.φ125气缸活塞环质量：0.0420Cr：0.33765Mn：0.001l=200mm：0.92ms=mp+0.35ml=1.477+0.35×0.92=1.799kg1.φ100活塞环质量：0.03刮油环质量：0.0320Cr：0.365Mn：0.001l=200mm：0.92ms=mp+0.35ml=1.141+0.35×0.92=1.439kgsImr2(coscos2sω—2πn/60；—5-1

0--------------------------------------------------------------------------------------------------(0.6~

(0.6~0.7)1

1

R

Ni2=5075kW，s=0.1m，n=900r/min。可由式（5-6）得(0.6~0.7)(11)N

(0.65)(11)6.386Rr1

3.140.1

0.1286Rr2

(0.6~0.7)(122

(0.65)(11)5.075 3.140.1

0.102240~30％，旋转摩擦力的计算式为：(0.4~0.3)11N(0.4~

R

Rr就是旋转运动产生的被折算成作用于曲柄销上曲轴旋转的摩擦力旋转摩擦11

(0.35)( 61.)Rr1

1

0.0693kN3.140.11

51.)Rr2

0.0551kN3.140.1 定的（即恒为大气压5-2 p-曲线形式。气体力曲线图的作法有图解法及解析法。主要使用一种比较简明的解析5-2S0＝sα为代表余隙容积的当量行程(式α为相对余隙容积)xi(从外止点开始)为：xr(1cos)1(112sin2

3-4xi p xis0

s0—盖侧气缸的气体膨胀过程从外止点(=0°)pi≤ps4-1-2xisspi 0xis0

式中:s—活塞行程，mm；k—压缩过程指数，压缩过程指数，按空气绝热指数计算，k=1.4盖侧气缸的气体压缩过程从内止点(=180°)pi≥pd2-αx

000αx

000αPpI

上式中各种力都是曲柄转角的函数，所以综合活塞力，也随曲柄转角而变化。T

sin() sin sin sin112sin2

惯性力往复摩擦 气体 综合活塞 盖 000

cos

T100

惯性力往复摩擦 气体 综合活塞 盖 000

cos

T100

00000000

切向 总切向0000

0000

切向 总切向0000

Ⅰ 5-75-55-6所示：A119