毕业设计（论文）-3L-15／12型空气压缩机设计

摘要空气压缩机是一种用来压缩空气、提高气体压力或输送气体的机械，是将原动机的机械能转化为压力能的工作机，简称为空压机。本设计为往复活塞式压缩机设计。往复活塞式压缩机利用活塞在气缸中往复运动使容积缩小从而提高气体压力。活塞式压缩机与其它类型的压缩机相比有许多优点：压力范围最广，从低压到高压都适用；效率高；适应性强，特别是用于小排气量的情况。因此在国民经济生产中，往复活塞式压缩机的应用十分广泛。本设计的内容包括压缩机的总体、气缸及基本部件的设计。主要通过热力计算和动力计算来确定压缩机的总体结构方案设计，和各种零部件的设计。同时，更侧重对曲轴进行了设计，绘出了压缩机的总装图，气缸，十字头，活塞，曲轴、连杆轴瓦等的零部件图。并运用材料力学理论对部分零部件进行了强度校核，使之满足工艺、安装、维修等方面的要求。在本设计中选用了国内常用的三、六瓣平面填料密封，能很好地满足密封要求。关键词：压缩机、活塞、气缸、曲轴全套图纸加V信153893706或扣3346389411

AbstractThedesigntopicisthedesignofabackandforthpistontypecompressor.Thebackandforthpistontypecompressormakesuseofthepistonincylinderandforthsportmakecapacitycontractedfrombutincreaseairpressure.Thepistontypecompressorcompareswiththecompressoroftheothertypeshavemanyadvantages:thepressurescopeisthemostwide,allapplyingfromlow-pressuretotheextrahighvoltage;highefficiency;theadaptabilityisstrong,usedinthecircumstanceofthesmallrowtoleranceespecially.So,theapplicationofthecompressorismoreandmorewidelyintheproductionofthenationaleconomy.Thedesignincludesthetotalandcrankshaftofthecompressordesigns.Itisconfirmthecompletedtheoverallstructureofprojectdesignandallaccessoriesbythethermodynamicenergycalculationandmotivecalculation.Inthesametime,Andmorefocusedonthedesignofcrankshaft,plottingthegeneralarmamentdepartmentofcompressor,crankshaft,andcylinderetc.Itisexertedthematerialmechanicstheoretictochecktheintensityofallaccessories,inordertosatisfytherequiredoftechnics,installationandmaintain.Itselectedthethree-sixpetalplanepaddingsealofincommonuseinthecountryduringthedesign,socansatisfythesealrequestwell.Keywords：compressor、piston、aircylinder、crankshaft目录TOC\o"1-3"\u1绪论 11.1压缩机的用途 11.2压缩机工作原理及结构简介 11.2.1工作原理 11.2.2结构简介 22压缩机总体设计 42.1结构方案选择 42.2级数选择和各级压力比的分配 43空压机的热力计算和动力计算 73.1压缩机热力计算 73.1.1容积系数 73.1.2压力系数： 83.1.3温度系数： 83.1.4气密系数： 83.1.5计算干气系数 93.1.6计算抽气系数 93.1.7确定缸径 103.1.8复算压力比和调整余隙容积 103.1.9计算各列最大活塞力 123.1.10初步确定各级等温功率及最大辅功率 123.1.11计算排气温度 133.1.12计算功率 143.1.13等温效率 143.1.14气缸主要尺寸的确定与校核 153.2动力计算 163.2.1压缩机中的作用力 163.2.2飞轮矩的确定计算： 184气缸部分的设计 274.1.气缸 274.1.1气缸主要尺寸设计 274.1.2气缸壁厚确定： 304.1.3气缸进排气抠面积计算 314.1.4.连杆长度EMBEDEquation.DSMT4错误！不能通过编辑域代码创建对象。的确定： 315基本部件设计 425.1十字头主要尺寸确定： 425.2滑承的润滑计算： 445.3曲轴基本尺寸设计 465.3.1曲轴强度计算 465.3.2曲轴基本技术要求 495.4带轮设计 506结论 52参考文献 53致谢 541绪论1.1压缩机的用途现代工业中，压缩气体的机器用得越来越多，压缩机是输送气体介质并提高其压力能的机械装置。活塞压缩机是依靠活塞在气缸内作往复运动而实现工作容积的周期性变化来工作的。压缩机的用途十分广泛，几乎遍及工、农业各个生产领域，如矿山、冶金、石油化工、机械、国防和农田灌溉等。在石油化工生产中，其原料、半成品或产品大多是流体，因此压缩机在其生产中更占有重要的地位。而活塞压缩机由于具有耗能低、适应性强和灵活性大等优点，应用比较普遍。所以活塞压缩机的设计及研究对国民经济的发展具有十分重要的意义。煤矿中广泛使用着各种有压缩空气驱动的机械及工具，如采掘工作面的气动凿岩机、气动装岩机，凿井使用的气动抓岩机、地面使用的空气锤等等。空气压缩设备就是指为这些气动机械提供压缩空气的整套设备。在井下使用以压缩空气为动力的机械，主要因为它安全，在有瓦斯的矿井中，克避免产生电火花引起的爆炸，容易实现冲击机械高速、往复、冲击强的要求，比电力有更大的过负载能力。3L-15／12型空气压缩机，使用压力0．1~0．15(绝对压力)，排气量15m3／min，可用于气功设备及工艺流程，适用于易燃易爆的场合，可以大幅度的提高生产率，工艺流程用于压缩机是为了满足分离、合成、反应、输送等过程的需要。因而适用与各种有关工业中。因为活塞式压缩机己得到如此广泛的应用，故保障具可靠的运转极为重要。气液分离系统是为了减少或清除压缩机中的油、水及其冷凝液。本机为角度式L型压缩机，其结构紧凑，气缸间配管及检修空间也比较宽阔，基础力较好，切向力也比较均匀，机器转速较高，整机紧凑，便于管理。本机分成两列，其中竖直列为第一级，水平列为第二级，两列夹角为90度，共用一个曲拐，曲拐错角为0度。1.2压缩机工作原理及结构简介1.2.1工作原理本机为往复活塞式压缩机，依靠在气缸往复运动中的活塞压缩气体体积而提高其压力。当驱动机—电机开启后，通过皮带传动带动压缩机的曲轴运动，不断转动的曲轴使连杆不停地摆动，而牵动十字头，活塞杆和活塞分别在十字头滑道内和气缸内做往复直线运动。压缩机工作时，在活塞从外止点到内止点运动的过程中，气缸容积(工作)处于相对真空状态，缸外一级进气缓冲罐中的气体即通过吸气阀吸入缸内，当活塞行至外止点时，气缸内充满了低压待压缩气体。当活塞由外止点向内止点运动时，吸气阀自动关闭气缸内的气体压力山于气体被逐渐压缩而不断提高，当气体压力大于排气阀外气体压力和气阀弹簧力时，排气阀打开，排出压缩气体，活塞运动到外止点时，排气终了，准备重新吸气。至此，完成了一个膨胀、吸气、压缩、排气、再吸气的工作循环。从一级气缸排出的气体，进入中间冷却器后，再经过仪表控制管路组件进入二级气缸，进行第二级压缩至需要的压力，经过二级排气缓冲罐排出压缩机。因此，周而复始，活塞不断地往复运动，吸入气缸的气体又不断地被吸入排出，从而不断的获得脉动的压缩气体。1.2.2结构简介（1）气缸组件各级气缸中都有三层壁并形成两层空腔，最里层的薄壁筒为气缸套，紧贴在内壁上，内壁与其外面一层形成空腔通冷却水，称为冷却水套，冷却水套包在整个缸体、缸头、填料函腔和气阀腔周围，以其全面冷却气缸的各个部件；外层是气体通道，它被分成两部分——吸入通道和排出通道，分别与吸入阀、排出阀相通，缸体靠近曲轴侧，由于穿过活塞杆，为防止气体泄漏，没有填料函腔，整体为铸铁结构。这种结构的特点是气缸靠轴侧的座盖与缸体铸成一体，简化了缸盖结构，减少了封面，填料函和气缸中心线的同心度很容易得到保证，气缸座盖上有止漏口与压缩机相配合，以保证气体和十字头滑道的同心度，但这种结构较复杂，铸造工艺有—定难度。（2）活塞组件一级活塞为盘形中空组合活塞，整个活塞分成两部分；二级活塞为盘型中空整体活塞。均为铸铁制造，表面经阴极氧化处理，可以防腐蚀，一级活塞有一道支撑环，装配时应将活塞环的开口互相错开，可以减少泄漏。各级活塞环均为四氯乙烯，气缸由注油器实现有油润滑。（3）吸气阀、排气阀组件各级吸排气阀均为环形阀，有阀座，阀盖，阀片，弹簧等零件组成。阀片由不锈钢组成，其他零件都经镀镉处理，因而气阀的耐蚀性良好。气阀中均匀分布的弹簧将阀片压紧在阀座上，工作时，阀片在两边压力差和弹簧力的作用下打开或者关闭，由于气阀阀片自动而频繁地启动，因而要求弹簧力均匀，安装时应对弹簧仔细挑选，力求弹簧高度一致。另外，在阀座、阀盖的密封面上，严禁划伤或粘上固体颗粒杂质。（4）填料组件本机填料部件由截流套、密封环、销闭环等组成，这些密封元件均由填充材料四氯乙烯组成。截流套内的截流迷宫环槽用于截流降压，减轻密封环的负荷。销闭环、密封环靠外圈弹簧和气体力紧箍在活塞杆上起密封作用，若内表面磨损，密封元件将自己补充，因而不至于密封失效。（5）传动机构L型机身内装有曲轴，与联轴器同步电动机相连。曲轴轴颈两端各装有一个滚动的轴承,曲轴由球墨铸铁铸造而成，曲轴上装有两块灰口铸铁的平衡块，以平衡回转部分不平衡重量和运动部件的部分惯性力，同一曲轴柄销装有两根连杆，同时带动水平列和竖直列的往复部件。连杆为球墨铸铁铸造，与曲柄相连接的大部分都装有轴承合金轴瓦，轴瓦与轴颈的间隙可用垫片进行调节，与十字头连接的小头是整体的，装有由锡青铜加工成的轴瓦，大小头轴瓦之间沿连杆轴向装有油孔，连杆与活塞杆之间的松动(空隙)、十字头销及十字头体上均钻有油孔，使由连杆送来的润滑油能进入十字头滑道。在我国，目前亚搜集制造业已经发展成为机械制造行业的一个重要组成部分。全国已有上百个专业生产厂家，制造各种类型的压缩机，能够满足国民经济各部门的需求。2压缩机总体设计2.1结构方案选择活塞式压缩机的结构方案由下列因素组成：机器的型式，级数和列数，各级气缸在列中的排列和各列间曲柄错角的排列。选择压缩机的结构方案时，应根据压缩机的用途，运转条件，排气量和排气压力，制造厂的可能性，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，制定出合适的方案。L型压缩机相邻的两列气缸中心线夹角为90度，而且分别作垂直与水平布置。L型压缩机具有独特的优点：当两列往复运动质量相等时，二阶往复惯性力作用在与水平成45度夹角的方向，所以机器运转比v型还要平稳；机身的受力情况比其余角度式有利，中间冷却器和级间管道直接安装在机器上的条件更优越；大直径的气缸成垂直布置，小气缸成水平布置，因而可避免较重的活塞对气缸的磨损的影响。本设计选择L型。2.2级数选择和各级压力比的分配工业用的气体，有时需要较高的压力，需采用多级压缩。在选择压缩机的级数时，一般应遵循下列原则：使压缩机消耗的功最小，排气温度应在使用条件许可的范围内，机器重量轻，造价低，要使机器具有较高的热效率，则级数越多越好（各级压力比越小越好）然而级数增多，则阻力损失增加，机器总效率反而降低，结构也更加复杂，造价便大大上升。因此，必须根据压缩机的容量和工作特点，恰当的选择所需要的级数和各级压力比。要求长期连续运转的大中型压缩机，可靠性和经济性最为重要。在选择级数时，从获得较高效率的观点出发，可以应用曲线图来初步确定所需的级数。图中横坐标表示级中的相对压力损失，一般平均的相对压力损失值为为，在初步设计中，大型压缩机可取中间值，小型的可取大值。纵坐标表示级中最佳压力比，按此压力比确定压缩机的级数，可达较高效率。不同的曲线表示不同的压缩过程指数值n,若已知压缩机总的压力比为，则压缩机的级数Z为：（2-1）1.在活塞式压缩机中，一个连杆所对应的气缸活塞组即为一列。压缩机按列的多少分成单列和多列两类。多级压缩机得主要优点是：A.可通过合理的布置曲柄错角，使切向力比较均匀，因此飞轮的重量可取得较轻。同时，各列的最大惯性力不会同时发生，而且可以相互抵消。所以机器的惯性力平衡性较好，机器转数可以提高，基础减小。B.功率相同的压缩机，列数增多，每列承受气体作用力减小，每列运动机构较轻，机器的转数可取得较高，因此，压缩机和驱动机紧凑而较轻。C．每列串联气缸较少，气缸和活塞的装拆方便。2.确定各级的压缩级数，选用二级压缩确定各级的压缩比（2-2）式中：压缩机的总压缩比一般压缩机得各级压力比在2-4之间，所以取=33.压缩机转数和行程的确定：转速和行程的选取对机器的尺寸、重量、制造难易和成本有重大影响，并且还直接影响机器的效率、寿命和动力特性。如果压缩机和驱动机直接相连接，则也影响驱动机的经济性和成本。近代设计活塞式压缩机的总趋势是提高转数。转数、行程、活塞的平均速度的关系式：（2-3）式中：活塞的平均速度（m/s）n压缩机的转数（转/分）s活塞行程（m）活塞式压缩机设计中，在一定的参数和使用条件下，首先应考虑选择适宜的活塞平均速度，因为：活塞平均速度的高低，对运动机件中的摩擦和磨损有直接的影响。对气缸内的工作过程也有影响。活塞速度过高，气阀在气缸上难以得到足够的安装面积，所以气阀、管道中的阻力损失很大，功率的消耗以及排气温度将会提高。严重的影响压缩机运转的经济性和使用的可靠性。一般说来：考虑活塞摩擦损耗及排气条件，工艺流程中使用的大中型压缩机速度可取4-5m/s，对于大批量生产的动力用固定式空压机，未获得较高的效率，可取3-4m/s，在这里，选转速=4m/s。在一定的活塞速度下，活塞行程的选取，与下列因素有关：排气量的大小。排气量大者行程应取得长些，反之则应短些。机器的结构形式。考虑到压缩机的使用维护条件，对于立式、V型、W型、扇形等结构，活塞行程不宜取得太长。气缸的结构。主要应考虑I级缸径与行程要保持一定比例，如果行程太小，则进、排气接管在气缸上的布置将发生困难（特别是径向布置气阀的情况）。排气量Q表达式：（2-4）式中：i单作用为1双作用为2第一级缸数排气系数另外：（2-5）式中：一级气缸容积容积系数压力系数温度系数泄露系数各系数可在《泵与压缩机》一书上查到且设计（一级缸径比：）代入有：（2-6）式中查得：计算行程：（2-7）所以行程因为所以3空压机的热力计算和动力计算3.1压缩机热力计算压缩机的热力计算，是根据气体的压力、容积、和温度之间存在一定的关系，结合压缩机的具体特性和使用要求而进行，其目的是要求得最有利的热力参数（各级的排气压力、所耗动力）和适宜的主要结构尺寸（活塞行程、气缸直径）。⑴排气系数的计算（3-1）式中：―――－排气量――――行程容积――――容积系数――――压力系数――――温度系数――――气密系数已知：两级压缩，各级名义压力比＝４，一级吸气一个大气压，二级排气十二个大气压，相对余隙容积：，，水冷却3.1.1容积系数对大多数压缩机来说，对排气量的影响比其他系数大。（3-2）查得：（3-3）（3-4）得：3.1.2压力系数：吸气终了压力（相应于气缸内的压力），通常低于公称吸入压力（相应于吸气管中压力）。气缸内的压力，要达到吸气管中的压力，需经过一段预压缩。这又相当于使有效行程容积缩小，吸气能力再次下降。考虑因吸气过程中的压力损失使吸气能力下降而引用的系数称为压力系数.吸气结束时，造成气缸内的压力和吸气管中气体压力的差别的主要原因是：吸气阀存在弹簧力和吸气管中的压力波动。过强的弹簧使阀提前关闭，这将降低接近吸气终点时气缸内的压力，增大了管道同气缸内的压力差，因而下降。由于活塞式压缩机进排气过程的周期性，吸气管中的压力是周期的波动的。当吸气结束，吸取阀即将关闭的瞬间，吸气管道中的压力整处于波峰，气缸内的压力可能高过吸气管中的公称压力，这时压力系数可能大于1，在低于公称压力的情况下，压力系数小于1.当常压吸气时，，较小值适用于通道截面较小的或具有过强弹簧的气阀。在循环压缩机的第一级和多级压缩机得第二级，因吸气压力较高，即使同样大小的压力损失，相对压力损失仍很小，这时。一般压缩机，在第三级开始就可以认为。但是当长的导管，高的气流速度或在导管与气缸见的缓冲容积不够大时，可发生很大的压力波动，这时压力系数不能按上述范围选取。由于采用环骗阀，弹簧力不是很强，两级压力差别不大，可取3.1.3温度系数：影响气缸内气体在吸气终了时温度的主要因素是：在吸气过程同气体接触的气缸和活塞的壁面传给气体热量的大小，膨胀终了时余隙容积中残余气体温度的高低，气体在吸气过程中阻力损失的大小。显然，在吸气过程中。气体吸收的热量越多，温度便越高，温度就越小。要全面的考虑这些因素对温度系数的影响，精确的求得是比较困难的，计算时可根据压力比的大小。根据设计手册图２－１１查得：时，约为０．９２２～０．９６７由于水冷效果好，取最大值，3.1.4气密系数：由于气阀，活塞环，填料以及管道，附属设备等密封不严而造成泄漏，使得压缩机的排气量总是比气缸的吸气量小。压缩机泄漏部位不同，对工作所造成的后果也不同。填料，管道连接处以及单作用活塞的活塞环密封不严密，第一级吸气阀或延迟关闭，所漏出的气体将分别漏出的气体将分别漏人大气、吸气管或者与第一级吸气管相通的容积，这样的泄漏称为外泄漏。外泄漏使压缩机的排气量降低，同时对各级的压力也发生影响。计算时，气密系数取０．９０～０．９８得各级气缸排气系数为：3.1.5计算干气系数若空压机级进口含有水蒸气，气体经过压缩，蒸汽的分压将提高，而后在冷却器中冷却，当压缩机的蒸汽分压超过冷却器气体出口温度下水的饱和蒸汽压时，气体中的蒸汽将冷凝而析出水分。水分的析出会影响第一级以后各级的吸气量。计算时，如不考虑水分的析出，将会使得各级实际压力同计算结果不相同。各级在进口温度下饱和蒸气压查表得：一级无水吸出，故（3-5）（3-6）3.1.6计算抽气系数在化工流程中，经常遇到从级间抽气或加气的情况，例如在合成氨生产中，要在不同压力下清除有害气体，使得压缩机隔断的重量流量不相等。在确定各级的气缸行程容积时，要考虑到它的影响。为此，引进抽气系数，它表示某级的吸入容积与级吸入容积的比值。由设计依据知：所以压缩机各级气缸行程容积为：（3-7）（3-8）3.1.7确定缸径（3-9）一级气缸直径为：圆整后取为二级气缸直径为：圆整后取为圆整后实际行程容积为：3.1.8复算压力比和调整余隙容积气缸直径圆整后，如其他参数不变，则压力比分配变改变，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：由于一级缸径圆整变小，使一级排气压力要成正比例降低：由于二级缸径圆整变小，使一级排气压力要成反比例增大：故一级压力比为：表3-1汽缸直径活塞面积参数级次气缸直径活塞有效面积前后前后一级0.45400.450.32380.3181二级0.26250.260.10820.1062由于一级缸径圆整变小，使一级排气压力要成正比例降低：由于二级缸径圆整变小，使一级排气压力要成反比例增大：故一级压力比为：（3-10）相应危机压力比变为：（3-11）也可，用调整相对余隙的办法维持压力比不变，即一级缸径缩小，相对余隙容积也缩小，使气体进气量不变，二级缸径减小了，相对余隙容积也减小，使二级吸进的气量也不不变，由此可得：（3-12）一级新的相对余隙容积：（3-13）二级新容积系数：（3-14）二级新相对余隙容积：（3-15）本计算中取调整的相对余隙容积3.1.9计算各列最大活塞力取进排气相对压力损失：气缸内实际进排为：3.1.10初步确定各级等温功率及最大辅功率按手册式2-57进行计算：（3-16）（3-17）按手册式2-74求轴功率（3-18）式中等温效率查手册查表2-9后可得：根据最大轴功率，查表2-10初选活塞杆直径轴侧和端侧的活塞面积分别为：表3-2活塞轴侧、端侧面积参数轴侧（去除活塞杆面积）活塞杆直径为端侧第一级0.31480.3181第二级0.1030.1062最大活塞力（以连杆受拉伸为正活塞外止点）活塞内止点垂直列（一级）：水平列（二级）：根据最大活塞力，修改活塞杆直径，取,再计算最大活塞力3.1.11计算排气温度取压缩指数：排气温度：（3-19）（3-20）3.1.12计算功率（3-21）（3-22）总的指示功率：取机械效率：轴功率：电动机的功率余度取，则电动机功率为：由于用于空压机的电机，选用YR系列（IP23）线绕转子三相异步电机，选用YR280S-4,功率，转速，电流，效率，重量。3.1.13等温效率各级等温压缩功率（3-23）总的等温指示功率：等温指示效率：查手册表2-9，符合空气压缩机，等温效率范围。3.1.14气缸主要尺寸的确定与校核一二级气缸内最高气体压力为，气缸材料为ZG25A,弹性模数，泊松系数为气缸套材料HT30-54，，气缸套压入气缸最大过盈值为，1.计算气缸套与气缸壁之间接触压力（3-24）计算汽缸壁内表面的切向应力（3-25）气缸壁内表面径向应力计算气缸壁外表面应力切向应力：（3-26）径向应力：计算气缸套内表面应力（3-27）径向：计算气缸外表面应力：切向应力：（3-28）径向应力：计算当量应力和强度校核：气缸材料为ZG25A，取其屈服强度安全系数，则许用应力干式铸铁气缸套许用应力，比值气缸壁外表面当量应力：（3-29）故安全气缸壁内表面当量应力（3-30）故安全3.2动力计算动力计算的目的在于计算压缩机的作用力，确定压缩机的所需额飞轮矩以及各种型式压缩机惯性力、惯性力矩的平衡状况。初步设计压缩机所需的基础。3.2.1压缩机中的作用力压缩机中作用力的分析，是进行压缩机零件强度和刚度计算的依据，也是判断这些力对压缩机装置影响的基础。压缩机中主要的作用力有气体压力。曲柄连杆机构运动时产生的惯性力和摩擦力。曲柄连杆机构的运动关系和惯性力：活塞位移：（3-31）经运算：（3-32）式中：连杆长度曲轴半径曲轴半径和连杆长度之比假定曲轴旋转角速度为定值:（3-33）上式对时间微分得活塞速度：（3-34）对上式对时间微分得活塞加速度：（3-35）往复质量在运动时产生的往复惯性力为：（3-36）将式3-3代入得：惯性力之和为：（3-37）一阶：（同期为曲轴一转）（3-38）二阶：（同期为曲轴半转）（3-39）一般来说：（3-40）在压缩机中，通常在范围内，即为的倍.这说明准复惯性力中，一阶起主要作用，准复惯性力沿着气缸中的作用线。设计中规定：从曲轴中心向外的力，引起拉伸的为正，反之，故惯性力的符号与由活塞外止点算起的曲轴柄转角余弦符号一致。将曲柄连杆机构的未平衡质量分为两部分：（3-41）式中：活塞，活塞杆，十字头的质量连杆质量往复运动部件总质量，初步设计中（3-42）式中：为活塞力不平衡的旋转质量可由下式计算（3-43）式中：转化到曲柄的中心不平衡旋转质量，曲损中不平衡部分质量有两部分,与计算式：（3-44）式中：不平衡旋转质量的重心到轴中心的距离不平衡的旋转质量引起的旋转惯性力（即离心力），沿曲杆半径方向作用，其计算：（3-45）往复惯性力可用分析法和作用记来求取，分析法根据在已知往复运动质量后，根据选取的值，利用设计手册表即可算出列中曲柄转过时的往复惯性力。作图法求往复惯性力，按以下步骤：取活塞行程为横坐标，由活塞外止点和内止点分别作垂线和使：（3-46）（3-47）在点和点之间连成一直线，再由和之交点处向下作垂线，垂线上截取使按活塞杆直径，查表得3.2.2飞轮矩的确定计算：压缩机曲轴的旋转角速度如果变化过大，对压缩机的工作将产生下述不利影响：1．在运动机件的连接处引起附加动载荷，并在垂直于曲轴的平面内产生振动、影响机件的强度和降低机械效率。2．如果用电动机直接驱动，则要引起电动机中电流脉动和供电网中的电压波动。根据允许的旋转角速度的波动范围，计算所需要的飞轮矩是动力计算的任务之一。表3-1活塞力参数级数活塞力相对余隙容积余隙容积折合长度绝曲指数盖侧轴侧吸气排气吸气排气一级-10750105820.09521.91.4二级-953390220.09822.51.43.作各级气缸工作容积指示图：选取算得：，指示图中：力的比例尺：长度行程比例尺:不考虑实际气体的压缩性，可按作图法求取指示图，如图2-1所示。用分析法作指示图，先根据不同的曲轴转角按式求得对应活塞的位移，如果连杆比数值与表中图3-1气缸工作容积指示图4.用作图法求综合活塞力：作往复惯性力图：由热力计算得知绕用活塞杆直径，按设计手册表求得最大往复运动质量，取，曲轴转角速度按式分别求取图3-2各列往复惯性力图往复摩擦力：由热力计算数据知，一二级各级指示功率为：各列往复运动摩擦力为：一级往复运动摩擦力：（3-50）二级往复运动摩擦力：（3-51）5.作切向力图：作用在曲柄销上的连杆力可以分解为两个方向的分力：垂直于曲柄的切向力和沿曲柄半径方向的径向力。用分析法按式（3-52）（3-53）综合活塞力确定飞轮矩之前，先求出各个曲柄转角时的切向力值，然后以曲柄转角为横坐标做出的切向力曲线称为切向力图。作图法秋儿的的综合活塞力通常是以行程等分的，而切向力图是以角度等分的。因此，在求各点的切向力前，需将综合活塞力图上的位移转化成相应的转角，为此应作一辅助图。在综合活塞力图上，沿与横坐标轴平行的另一辅助线上。画两个半圆。半圆的直径等于Ｓ，圆心在行程中点。从两个圆心Ｏ开始各向内止点的方向移过的距离，得另一圆心，由作任一圆，求半径为ｒ，将这些角点投影到活塞力图的横坐标上并延长至综合活塞力曲线上，既得各转角所对应的活塞位置以及综合活塞力值。将求得的各转角所对应的综合活塞力值用图解法求各转角时的切向力值。其步骤如下：以某一比例尺作出曲柄连杆机构，并在曲柄的延长线上用于综合活塞力图相同的力比例尺作出相应曲柄位置时的综合活塞力AB，自力的端点B对压缩机气缸中心线作垂直线，与连杆中心线SA相交于C，直线BC即为切向力。切向力曲线围绕平均切向力的变化，即表示在曲轴旋转一周中阻力矩与驱动力矩相对变化的关系。位于平均切向力上方的面积规定为正值，反之为负值。如果把沿平均切向力上、下各个正的和负的面积值各用一个对应的矢量来表示。把所有这些矢量依次收尾相衔，平行作出（最末一个矢量的终点应与第一个矢量的始点在同一水平线），得到矢量图上最高点与最低点间的差值F。这个差值所表示的面积称为幅度面积。它表示压缩机在一转中能量变化的范围。根据幅度面积所求出的所需的飞轮矩。图3-3一级气缸综合活塞力图压缩机若以电动机驱动，压缩机的切向力图表示作用在电动机轴上的旋转阻力矩的变化。旋转阻力矩过大的变化，会引起电动机中的电流波动和供电网中的电压波动，从而破坏了电网和电动机的正常运行。所以，允许的电流波动不得超过66%。为了满足这一要求，使压缩机应有比较均匀的切向力图和足够的飞轮矩。如果压缩机改变操作条件，切向力图形可能发生变化。这时，压缩机除了进行复算性的热力计算外，切向力图也要重新绘制。根据新的切向力图来判断原设计的飞轮矩是否满足运行要求，如果经核算不合格，则必须重新设计飞轮。图3-4二级气缸活塞力图求切向力应用表求得各转角时的切向力，列于下表：表3-2活塞力、切向力总活塞力（吨）切向力(吨)一级二级一级二级000.90.800100.2080.50.90.1040.187200.4082.56.71.022.734300.5875.77.053.3464.138400.7426.157.14.5635.268500.8666.67.05.7166.02600.9546.66.456.2966.153701.0036.056.056.0686.068801.0205.27.05.3047.14901.0007.058.057.058.051000.9508.858.18.4087.6951100.8769.38.08.1477.0081200.7789.37.37.2455.6791300.6668.76.85.7944.5291400.5437.956.44.3173.4751500.4137.66.13.1392.5191600.2787.46.02.0571.6681700.1397.05.90.9730.82011800.0006.85.80.0000.000190-0.1395.04.0-0.695-0.536200-0.2783.00.5-0.834-0.139210-0.4130.7-2.25-0.28910.9293220-0.543-2.1-4.11.1402.226230-0.666-3.6-4.34.6084.085240-0.778-5.5-4.354.2793.384250-0.876-5.95-4.155.2123.635260-0.950-4.85-6.254.9476.375290-1.003-5.5-6.655.5176.67300-0.954-5.45-6.155.1995.867310-0.866-5.3-4.34.593.724320-0.742-4.9-2.83.6362.078330-0.587-3.75-2.12.2011.233340-0.408-2.5-1.51.020.612350-0.208-1.2-0.950.250.1983600-0.8-0.700按上表的数据作各列切向力图，一列和二列曲轴同步，在图中纵坐标表示切向力，横坐标表示转角按圆周的周长展开，即，圆形长度选用力比例尺长度比例根据已定的结构方案，相对列的曲轴柄轴错角为，相对列的气缸中心线的夹角为，落后，故叠加时二级线要后移，旋转摩擦力计算，并加入总切向力图中：（3-55）在总切向力图中为了计入旋转摩擦力，把横坐标下移值后，测量总切向力曲线与横坐标所包围面积为，计算平均切向力：（3-56）校核：（3-57）在允许的范围内6.作幅度面积矢量图，求得幅度面积图3-5总切向力图7.确定飞轮矩，从表中查得（皮带传动）（3-58）式中：转化到直径上的飞轮重量（kg）飞轮轮缘界面重心的圆周直径（m）幅度面积（）转速（转/分）允许的旋转不均度，各和驱动方式不同4气缸部分的设计4.1.气缸4.1.1气缸主要尺寸设计气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分。根据压缩机所要达到的压力，排气量，压缩机的结构方案，压缩气体的种类，制造气缸的材料以及制造厂等条件，气缸的结构可以有各种各样的形式。设计气缸的要点是：A.应具有足够的强度和刚度，工作表面具有良好的耐磨性。B.要有良好的冷却；在有油润滑的气缸中，工作表面应有良好的润滑状态。C.尽可能减小气缸内的余隙容积和气体阻力。D.结合部分的连接和密封要可靠。E.要有良好的制造工艺性和装拆方便。F.气缸直径和阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。气缸因工作压力不同而选用不同强度的材料，工作压力低于60的气缸用铸铁制造。工作压力低于200的气缸用铸钢或稀土球墨铸铁制造。工作压力更高的气缸则用碳钢或合金钢制造。为了保证工作的可靠性，压缩机列中的所有气缸，以及气缸与十字头的中心线都要有较高的同心性。为此，气缸上一般都设有定位凸肩，定位凸肩导向面应与气缸工作表面同心，而其接合平面要与中心线垂直。气缸中孔的内圆表面，为气缸的工作表面，供活塞在其中作往复运动，并保持滑动部分的气密性，须将活塞环运动时扫过的气缸工作表面精密加工。工作表面的长度应满足这样的要求：即活塞在内外止点位置时，相应的最外一道活塞环能越出工作表面1~2mm，以避免形成凸边或积垢。为了便于加工工作表面和安装活塞方便，应使工作表面两端之外的表面取较大直径。而且与工作便面成雏面过渡，雏面的斜度一般取1:3或等于15度的斜度。由于活塞和活塞环在气缸工作表面受到磨损。而且，当活塞在止点位置时，速度等于零，靠压缩机容积一侧的第一道活塞环的比压很大，有可能咬在工作表面上，所以此处的磨损最大。为了减小气缸工作表面的磨损，应恰当的选择活塞环和气缸工作表面之间硬度和配合，这就要求气缸工作表面具有细微的珠光体组织，硬度达HB170以上。一般使活塞环的硬度比气缸工作表面的硬度高10~20布氏硬度单位。气缸工作表面的加工精度和光洁度对他的耐磨性有很大意义。表面光洁度达时磨损最小，但用普通的加工方法很难达到这样的光洁度。一般要求气缸直径小于600毫米有十字头压缩机的气缸工作表面光洁度不低于；气缸直径大于600毫米的有十字头压缩机气缸工作表面光洁度不低于，无十字头压缩机气缸工作表面光洁度不低于，超高压压缩机气缸表面光洁度应达到，这时，工作表面必须精磨或研磨。压缩机的安装质量，气缸的冷却和润滑情况都对气缸工作表面的磨损有影响。要采用有效的措施，清除管道和附属设备内的铁锈和污物，防止它进入气缸，加剧工作表面的磨损。如果压缩气体较脏或者压缩气体使气缸表面的润滑恶化，则气缸表面就有较大的磨损。这时，须采用优质材料制成的气缸套作气缸工作表面。此外，还由于下列理由采用气缸套：铸钢和锻钢气缸，为了防止咬合。气缸有缺陷，经修补回用。便于实现气缸尺寸系列化等。气缸套有两种，一种为干式汽缸套，缸套的外表面与冷却水不接触。另一种为湿式汽缸套，气缸套外表面直接与冷却水相接触。采用干式汽缸套，既增加了气缸加工工时，又使气缸工作表面的冷却状况恶化。采用湿式缸套可以简化气缸的浇铸工艺，降低温度应力和铸造应力，但带来了气水之间的密封问题。干式汽缸套仅起衬套的作用，所以它的厚度可根据制造上的可能性，装配时的刚度要求以及修理时所必须的膛销量来确定，一般中小直径的取8~10毫米，大直径的取15~25毫米，相对长度较长的大型高压级气缸可取30~40毫米，若靠改变气缸套的内径来达到气缸统一化的目的时，气缸套的厚度可能还要取得大些。气缸套在气缸中的径向定位，靠它的外圆表面与气缸内孔相配合来达到。气缸的结构应允许气缸套沿气缸轴向产生热膨胀。因此，气缸套通常只以气缸盖得一端用凸缘固定在气缸上。而且对干式气缸套，往往将轴线方向的接触表面制成不同长度的阶梯型，以缩短压入长度，并避免同时开始压入。有的在定位凸肩一段上，气缸与气缸套之间采用过盈配合。因为注油点通常都在中间位置，为了防止漏气，所以靠定位凸肩一侧的两端都取得过盈配合，只有离定位凸肩最远一段取间隙配合。但是，在单作用气缸中，这种结构常常在气阀通道处断裂，以致掉入低压缸。为了避免出现这类情况，将气缸套的定位而移至启发通道的内侧。为了简化气缸和气缸套的加工，除定位凸肩以外，其余部分圆表面不加工成阶梯型，而只把靠近定位凸肩的一半气缸长度按过盈配合加工，离定位凸肩较远的另一半长度按间隙配合加工。气缸套外圆的极限公差，通常根据已加工气缸的实测值来确定。气缸套自由伸长的一端与凸边之间通常均有1.5~2毫米的温度间隙，并有挡板或凸肩防止气缸套断裂而落入抵押气缸。湿式气缸套除了保证工作表面的良好性能外，还要承受气体压力，所以，它的厚度应根据强度要求确定。湿式汽缸套与水套之间可以用垫片或橡胶环密封，橡胶环密封元件的尺寸，根据气缸直径D,按标准HG-333-66选择。气阀在气缸上的布置方式，对气缸的机构有很大影响，是设计气缸所要考虑的主要问题之一，布置气阀的主要要求是：通道截面要大，余隙容积要小，安装和修理要方便。选择气阀数量时，力求统一化，即两级或更多级都采用相同的气阀，而各级所需的通流截面靠改变气阀数量来实现。小型无十字头的压缩机，为了简化气缸结构，气阀可以安装在气缸盖上。组合阀比单个布置能更好的利用端盖的面积，而且气缸的余隙容积也比单个的布置的要小。中大直径气缸上的气阀，布置在气缸侧面或气缸盖上，使气阀的中心线相对于气缸工作表面的圆周作径向布置，或者相对于气缸中心线作倾斜的布置。作径向布置是用得最普通的方式。气阀与气缸容积之间的通道有雏形和圆形。雏形通道与气缸容积交接端呈腰型和圆形的。后者可以减小气缸的外径、余隙容积和降低气流阻力，但增加了气缸的长度。只要气缸的强度允许，采用这种形式是比较有利的。气阀的中心线与气缸中心线平行布置，气阀在两气缸盖上。这时气阀与气缸连通通道引起的余隙较小，气流畅通，还可以设置较大直径的气阀。双作用气缸的气阀常作混合布置：为了减小余隙容积和气缸长度，盖侧容积的气阀安装在气缸盖上，而轴侧容积的气阀，在气缸侧面作径向布置。在高压下，气阀有时也作径向布置。但是，由于有较大的脉动载荷，在气体通道与气缸镜面相交的边缘，可能会出现疲劳裂纹。为了提高此处的强度，边缘当仔细的倒圆、滚压，或者将气阀与气缸容积之间的通道用一系列的小孔来代替。有时，采用加强螺栓来降低气缸内壁的切向应力。作用原理是：双头螺栓穿过靠近径向通道的气缸壁，当螺栓拧紧时，气缸壁内产生压缩应力。此应力能抵消一部分由于气体压力和气缸套过盈配合而产生的拉伸应力，从而提高气缸的安全系数。但是，更有效的措施是避免在气缸壁上径向开孔。因此，常将气阀安装在与气缸分离的气缸头上，或采取沿气缸中心线布置组合阀的结构。气阀倾斜的布置在雏形的气缸上，余隙容积小，通道面积大，气体流动损失较小，而且在多列压缩机中还可以缩短列间距离。缺点是气缸盖的加工复杂，断面密封困难。由于本气缸工作压力为,宜采用铸铁制造。铸铁具有优良的铸造性能，对气缸结构形状限制到较小，本压缩机气缸选定为三层壁铸件，两头都带盖得形式结构。由于考虑到气缸长度计算，先设计其他组件的尺寸。1.活塞高度：（4-1）2.活塞厚度：，，（4-2）当量圆直径：（4-3）断面厚度:（4-4）活塞外缘厚度：（4-5）3.验算活塞的切应力：毂部得切应力：（4-6）4.毂部的挤压应力：（4-7）5.气缸主要尺寸确定：工作腔尺寸：工作腔直径由势力计算已确定,工作腔长度为：（4-8）（4-9）4.1.2气缸壁厚确定：（4-10）（4-11）汽缸径向壁厚：轴向壁厚：两端法兰厚度：并且法兰厚度4.1.3气缸进排气抠面积计算（4-12）一级：二级：活塞环设计及计算：，故取20选取整体式环斜切口，用氟塑料环，取尺寸：填料结构：采用三瓣密封圈‘密封圈尺寸查手册表，取活塞杆系列的密封圈。4.1.4.连杆长度的确定：（4-13）（4-14）杆体的截面变化尺寸：杆体截面沿长度通常是直线变化。字形，宽度不变，高度变化取：处，处，角度型压缩机：曲柄半径：连杆长度：（4-15）曲柄销直径：取（4-16）大头孔直径：小头衬套内径：小头衬套宽度：（4-17）小头衬套厚度：（4-18）小头孔直径：取（4-19）杆体中间直径：取（4-20）杆体中间面积：（4-21）近小头处杆体直径：（4-22）近大头处杆体直径：连杆宽度：取大头处截面面积：取（4-23）截面的厚度：大头处截面面积：（4-24）截面的厚度：取大头处截面面积：（4-25）截面的厚度：取连杆螺栓直径：取螺栓定位部分直径：（4-26）螺栓弹性部分直径：两连杆螺栓间距离：螺栓在大头体内长度：螺栓在大头盖内长度：连杆螺栓个数：小头衬套的比压：杆体的惯性半径：柔度：惯性矩：（4-27）连杆摆动平面纵弯应力：杆体的长度：惯性矩：垂直于连杆摆动平面纵弯应力：（4-28）在连杆摆动平面总应力：（4-29）大头盖截面的抗弯截面模数：（4-30）截面弯曲应力：（4-31）大头盖截面的抗弯截面模数：（4-32）截面重心到连杆螺栓线的距离，从图中量得截面重心到连杆螺栓线的夹角，从图中量得截面的弯曲应力：（4-33）截面的拉压应力：（4-34）截面的剪应力：（4-35）截面的总应力：（4-36）小头处截面的抗弯截面模数：（4-39）小头侧壁中心间距：截面弯曲应力：（4-40）截面弯曲应力：（4-41）截面拉应力：（4-42）截面总应力：连杆大头薄壁瓦过盈力：连杆螺栓预紧力：（4-43）扳手上的扭矩：螺栓轴向力：（4-44）每个螺栓拉应力：螺栓抗扭截面模数：（4-45）系数：剪切应力：（4-46）每个螺栓总应力：（4-47）安全系数：动载荷时最大应力：（4-48）动载荷时最小应力：（4-49）应力幅：（4-50）对循环抗拉疲劳极限：应力集中系数：尺寸系数：应力循环对称系数：应力福安全系数：（4-51）最大应力安全系数：（4-52）杆体的截面变化尺寸：杆体截面沿长度通常是直线变化。字形，宽度不变，高度变化取：处，处，角度型压缩机：曲柄半径：连杆长度：曲柄销直径：取大头孔直径：小头衬套内径：小头衬套宽度：小头衬套厚度：小头孔直径：取杆体中间直径：取杆体中间面积：近小头处杆体直径：近大头处杆体直径：连杆宽度：取大头处截面面积：取截面的厚度：大头处截面面积：截面的厚度：取大头处截面面积：（4-53）截面的厚度：取连杆螺栓直径：取螺栓定位部分直径：螺栓弹性部分直径：两连杆螺栓间距离：螺栓在大头体内长度：螺栓在大头盖内长度：连杆螺栓个数：小头衬套的比压：杆体的惯性半径：柔度：惯性矩：连杆摆动平面纵弯应力：（4-54）杆体的长度：惯性矩：垂直于连杆摆动平面纵弯应力：（4-55）在连杆摆动平面总应力：大头盖截面的抗弯截面模数：截面弯曲应力：（4-56）大头盖截面的抗弯截面模数：（4-57）截面重心到连杆螺栓线的距离，从图中量得截面重心到连杆螺栓线的夹角，从图中量得截面的弯曲应力：（4-58）截面的拉压应力：截面的剪应力：截面的总应力：（4-59）小头处截面的抗弯截面模数：小头侧壁中心间距：截面弯曲应力：（4-60）截面弯曲应力：截面拉应力：截面总应力：（4-61）连杆大头薄壁瓦过盈力：连杆螺栓预紧力：扳手上的扭矩：（4-62）螺栓轴向力：（4-63）每个螺栓拉应力：（4-64）螺栓抗扭截面模数：系数：剪切应力：（4-65）每个螺栓总应力：（4-66）安全系数：动载荷时最大应力：（4-67）动载荷时最小应力：（4-68）应力幅：对循环抗拉疲劳极限：应力集中系数：尺寸系数：应力循环对称系数：应力福安全系数：（4-69）最大应力安全系数：（4-70）5基本部件设计5.1十字头主要尺寸确定：十字头是连接作摇摆运动的连杆与作往复运动的活塞杆的机件，它具有导向作用。十字头按连接连杆的型式分为开式和闭式两种。十字头按十字头体与滑履的连接方式可分为整体式与分开式两种。十字头销孔座平均直径：十字头销孔座比压：（5-1）连杆径长比：侧向力：（5-2）十字头总重：滑履的比压：（5-3）连杆小头衬套的宽度：十字头销支撑座距离：十字头销弯曲应力：（5-4）十字头与活塞杆连接处得活塞杆柔度：十字头体柔度：（5-5）外载荷系数：（5-6）预紧系数：取预紧力：（5-7）螺纹的拉伸力：螺母面积：螺母受拉伸应力：螺母台屑压碎应力：（5-8）截面的面积：截面拉伸应力：截面重心到十字头销的距离：当量长度：截面抗弯截面模数：截面最大弯曲应力：（5-9）截面的重心：（5-10）截面的面积：（5-11）截面到销孔壁中心线距离：截面与活塞杆轴线夹角：截面抗弯截面模数：（5-12）截面弯曲应力：（5-13）截面拉伸应力：（5-14）截面拉伸应力：（5-15）截面总应力：（5-16）5.2滑承的润滑计算：压缩机常有的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，但由于专业厂制造，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紧凑，制造方便，精度高，振动小，安装方便。一般中、小型压缩机适宜采用滚动轴承，大型压缩机及多支承的压缩机普遍采用的滑动轴承。滚动轴承的精度等级及其应用配合要求：A.轴承的精度等级及其应用滚动轴承精度分为和级。级精度最高，级最低。在压缩机中，一般选用级精度轴承。B.轴承的配合要求滚动轴承的表面精度通常决定于轴承精度等级，对级轴承多采用1级精度配合，对级轴承多采用2级精度配合。压缩机中滚动轴承与曲轴的配合，轴一般取基孔制2级精度第三种过渡配合公差。滚动轴承与轴承座配合，座孔一般采用基轴制2级精度第四种过渡配合公差。曲轴轴颈配合表面的光洁度取，其椭圆度和锥形度不大于直径公差之半，轴肩跳动量不大于。轴承孔座配合表面的光洁度取，其椭圆度和锥形度不大于直径公差之半，孔肩摆动量不大于。轴承内径：取（5-17）轴承宽度：（5-18）轴瓦壁厚：轴承合金层厚度：取轴瓦当量面积：（5-19）单位面积试验力：取轴瓦过盈度试验力：轴承孔座：轴瓦横断面压应力：一般取轴瓦材料弹性模数：径向过盈度：（5-20）半圆周向过盈度：在试验力作用下半圆周向缩小值：余面高度：实际半圆周向过盈度：实际径向过盈度：实际轴瓦横断面应压力：（5-21）轴瓦最大比压：（5-22）轴承平均载荷：冲击性系数：（5-23）5.3曲轴基本尺寸设计（1）轴销直径：=（4.6～（）（5-22）式中：P——最大活塞力（）。当压缩机活塞力小，列数少，形成短，以及曲轴材料许用应力高，轴承负荷能力强时，系数的取值可偏小；反之，系数的取值应偏大。（2）主轴颈直径：～在确定轴颈长度时，应顾及轴颈重合度S，应尽量避免S/D等于零或接近于零。（3）轴颈长度：轴颈长度要与轴承宽度相适应。在非定位轴颈处，轴颈直圆柱部分的长度要比轴承宽度适当大一些，使轴颈与轴承沿轴线方向有相互窜动的余地，以适应制造偏差和曲轴热膨胀的影响。（4）曲柄厚度：=（0.6～0.7）大的曲柄厚度相应于小的曲柄宽度；小的曲柄厚度相应于大的曲柄宽度。在轴颈重合度S较大时，例如S/D>0.3，曲柄厚度t可酌情减少10～20%。（5）曲柄宽度：=（1.2～1.6）锻造曲轴以取小的曲柄宽度为宜，以减少机加工切削量。锻造曲轴应取大的曲柄宽度。5.3.1曲轴强度计算：图5-1曲轴受力图表5-1曲轴所受外力序号曲轴旋转曲柄转角二级列12345二级列综合活塞力最大绝对值输入扭矩最大值输入扭矩最小值二级列法向力最大值二级列法向力最小值2901607030170-4120-10600264019300-10700285003000183001420014701875000216000078300012500002130000-1640-351012308730-485-10500-990-8530-6430-4858403710-160-168037307650105010501220515压缩机曲轴有两种基本型式，即曲柄轴和曲拐轴。曲柄轴结构，连同电机轴一起，一般只有两个主轴承，对于支撑偏斜较不敏感，便于曲轴安装。由于曲柄轴的曲柄销是外伸量，使连杆结构简单，安装方便。但是，采用曲柄轴的压缩机，一般只能取卧式型式，致使机器笨重，基础庞大。目前新设计的压缩机，除微型压缩机和超高压缩机等特殊情形外，已极少采用曲柄轴。曲拐轴在制造安装方面，虽较曲柄轴为差，但是采用曲拐轴的压缩机，可以实现对称式平衡式、角式、立式等先进的结构型式，使压缩机结构紧凑，重量轻；此外，采用曲拐轴的压缩机，在气缸列数的设置方面几乎不受限制，便于满足流程要求。因此在压缩机上采用曲拐轴的，正日趋增多。压缩机曲轴通常是设计成整体的。在个别情况下，例如在制造和安装方面有要求，也可把曲轴分成若干部分分别制造，然后用热压配合、法兰、键销等永久或可拆的连接方式组装成一体，构成组合式曲轴。表5-2曲轴外力序号曲轴旋转位置特点曲柄转角曲轴截面绕y轴弯矩绕z轴弯矩绕x轴扭矩轴力静强度计算用12级列综合活塞力绝对值最大值2909-98-8-48000-22000-281000-1300000-16100007800024802输入扭矩最大值1609-98-8-810000-23000-2090000-2122005007090疲劳强度计算用2345输入扭矩最大值输入扭矩最小值2级列法向力最大值2级列法向力最小值16070301709-99-98-88-8164000-10002122000-569000刚度计算用12级列综合活塞力绝对值最大2900-760003620000-4830003290000压缩机上用得最多的，制造经验较成熟的，是中碳钢锻造曲轴，近年来由于铸造技术的发展，采用稀土镁球球墨铸铁铸造曲轴的越来越多。铸造曲轴可以节省原料和大料减少加工工时，并且有条件把曲轴的形状设计得更合理。表5-3静强度计算结果序号曲轴旋转位置特点曲柄转角曲轴截面危险点安全系数许用安全系数是否安全12级列综合活塞力绝对值最大2909-96.54.5安全8-8短轴端点长轴端点矩形角点8413.413.2555安全安全安全2输入扭矩最大1609-95.14.5安全8-8短轴端点长轴端点矩形角点3458.38.3555安全安全安全5.3.2曲轴基本技术要求（1）压缩机曲轴一般是用45和40优质碳素钢锻造，或用XQT60-2稀土镁球墨铸铁铸造。锻造曲轴的锻造比，以钢锭为原材料时，在轴颈处应不小于3，在曲柄处应不小于2；在以钢坯为原材料时，在曲颈处应不小于2，在曲柄处应不小于3。锻造曲轴的冒口，应设在负荷最轻的轴后端，以保证曲轴主要受力部位的材质质量（2）毛坯应进行热处理，以改善材料组织，提高材料机械性能，消除内应力。在小件时，工件应调质处理，以期得到更好的机械性能。粗加工后进行后回火或人工时效，消除内应力，保证精加工精度。（3）毛坯处理后，作低倍检查、金相检查、化学成分分析和机械性能分析实验,粗加工后进行超声波探伤，精加工以后进行磁力探伤。锻件中不得与裂纹、白点、魏氏组织和明显的气孔、夹层、皱叠、疏松等缺陷。锻件的化学成分符合GB699-65的规定。锻件的机械性能符合ZB20-62的规定。铸件中石墨应成球状或团状，基本中珠光体应占85%以上，并且不得有裂纹、冷隔和明显的疏松、夹渣、白口、气孔、石墨漂浮等缺陷。铸件的机械性能，应符合JB298-62的规定。（4）主轴颈、曲柄销的椭圆度与圆锥度，不大于2级精度孔公差之半。各主轴颈中心线的不同轴度不大于0.02毫米。主轴颈与曲柄销中心线的不平行度，在100毫米长度上不大于0.02毫米。（5）在采用滑动轴承时，轴颈表面要有高的硬度。45钢锻造曲轴，轴颈表面淬火，推荐表面硬度：HRC50～63;40钢大型锻造曲轴，经淬火处理，推荐表面硬度：HRC50-63；XQT60-2锻造曲轴，经正火处理，推荐