微型风冷活塞式压缩机W80的设计全套图纸Word格式文档下载.docx

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结构尺寸；

行程容积；

主要零部件强度校核；

Abstract

Pistontypecompressorisanewtypeofcompression.Itisusedtoincreasethegaspressureandgastransportation.Atpresent,thepistoncompressoriswidelyusedinindustrialproduction,suchasoilgasseparation,oilhydrofining,airspinning,grainpneumaticconveying,refrigerationandotherfields.

Thedesignofthecompressorismainlyusedforthetextileindustry,themetallurgicalindustry.Thebasicstructureofthecompressorisworkingprinciple,keygraspitsstructuredesign,learnthestructuredesignmethodcontainedinpartsanditsstrengthcheckmethod.Inthedesignprocess,linkingtheorywithpractice,Ifinallyunderstandthebasicideaanddesignmethodofamechanicaldevice.

Thewholedesignprocessmainlyconsistsofthreeparts.Thefirstpartisthethermodynamiccalculation,includingthedeterminationofthecylinderstrokevolume,maximumpistonforce,theothermainstructuresize,powerandefficiencyaswellastheexhausttemperatureofcompressor;

Thesecondpartisthedynamiccalculationandanalysis,includingtheanalysisofforceofcrankandconnectingrodmechanism,thecalculationofmainpartsofthestrengthcheckandbalance;

Thethirdpartisthecalculationofcrankshaftbalance.Thewholedesignprocessanddesignarecarriedoutaccordingtothedesignrequirements,meetthedemandsofengineering.

Keywords:

pistoncompressor;

structure;

strokevolume;

themainpartsofthestrengthcheck;

1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。

1.3本课题应达到的要求

本次设计的微型压缩机主要用于轻纺工业、冶金工业等等。

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；

三是主要零部件的结构设计包括曲轴的平衡计算，确定主轴颈直径，曲轴的强度校核计算，活塞组件的尺寸确定等等。

2压缩机总体结构的设计

2.1设计原则及设计要求

本次设计的压缩机需要达到的要求是：

排气量：

Q=0.52/min；

排气压力：

P=0.7MPa；

需要达到的标准工况是：

进气压力：

P=0.1MPa；

进气温度：

T=20˚C；

进气相对湿度：

φ=0.8；

不同场合活塞平均速度也不同，目的是保证运转经济性、可靠性、延长运动部件寿命。

环状阀、网状阀大中型压缩机：

3.5~4.5。

大中型固定式动力用的空压机：

3~4

直流阀大中型低压移动式空压机：

5~6

微型压缩机（转速高，冲程低，速度较低）：

1.0~2.5

所以本次设计的微型压缩机选取的平均速度为

根据活塞平均速度：

（2.1）

当速度1.0时得出s的取值范围是37.5mm~93.75mm。

所以本次设计选取行程s为60mm。

同样得出压缩机转速n的取值范围是500r/min~1250r/min。

所以本次设计选取转速为800r/min。

设计要求：

（1）满足用户提出的排气量、排气压力及有关使用条件的要求。

（2）有足够长的使用生命（压缩机大修时间间隔长）、足够高的使用可靠性。

（3）有较高的运转经济性。

（4）有良好的动力平衡性。

（5）维修检修方便。

（6）尽可能采用新结构、新材料、新技术。

（7）制造工艺性良好。

（8）机器的尺寸小、重量轻。

2.2结构方案的选择

活塞式压缩机的结构方案由下列因素组成：

一、机器的形式；

二、级数和列数；

三、各级气缸在列中的排列。

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生产的可行性，驱动方式以及占地面积等条件，从选择机器形式和级数入手，制定出合适的方案。

一、压缩机的形式可以分为：

（1）立式压缩机

其优点是：

主机直立，占地面积小；

活塞重量不支承在气缸上，没有因此而产生的摩擦和磨损：

机身受力良好，形状简单，重量轻；

转速高，活塞速度大；

不装辅助支座。

缺点是：

大型时高度大，需设置操作平台，操作不方便；

管道布置困难，不易变型。

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，且中型压缩机主要用于无油润滑结构——活塞无需支承而仅需向导；

此外，级数以少为宜，以避免管道布置的麻烦。

（2）卧式压缩机

卧式压缩机包括一般卧式、对称平衡型和对置式。

一般卧式压缩机气缸位于曲轴的一侧，最多只有两列。

管理维护方便；

运动件和填料函数量小，可避免高压填料函，机身曲轴结构简单；

管路布置方便，厂房低。

惯性力平衡差，转速低；

气缸串联，气缸活塞安装困难。

对称平衡型压缩机的优点是：

管理维护方便，管路布置方便；

惯性力可完全平衡，惯性力矩很小或为零，转速大大提高；

相对两列活塞力方向相反，压缩机主轴承受力为二者之差，改善了主轴承和主轴颈的磨损情况，降低摩擦功率；

气缸、活塞安装方便，检修方便。

缺点是2D型切向力曲线不均匀；

H和M型运动部件、填料函、曲轴、机身结构复杂，机器制造质量要求高。

对置式压缩机是气缸在曲轴两侧不同位的运动。

（3）角度式压缩机

角度式压缩机是指气缸中心线间有一夹角但不等于180˚，有V型、L型、W型、扇型等。

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。

所以角度式压缩机的适用于小、微型移动式压缩机（无十字头，单作