[CAD图纸全套]空压机机械系统设计

买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 目录 摘要 1 关键词 1 第一部分 前言 1 第二部分 设计要点 1 第三部分 热力计算 1 1设计的原始数据 2 2热力计算 2 2 义压力比 2 义排气温度 2 算与排气量有关的各种系数 2 算气缸行程容积 3 取气缸直径 3 整缸径后复算气缸容积 3 算排气量 3 虑压力损失后实际排气压力及压缩终了温度 3 算最大活塞力 4 算指示功率 4 需轴功率 4 动机功率 4 温效率 4 积比能 5 第四部分 簧片阀设计 5 1 气阀的主要构 成 6 2 设计的已知参数 6 3 结构设计 6 4 簧片阀主要结构参数的确定 7 定阀片特征参数 7 核进气阀阀隙马赫数 10 片厚度 的确定 10 第五部分 结束语 11 第六部分 参考文献 12 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 摘要： 活塞式压缩机广泛应用于机械、冶制、制冷、国防、化工等工业部门 种繁多，因而保证其运转可靠性、提高经济性就至关重 要 助 现 簧片阀的设计无纸化以及簧片阀的计算过程 . 通过优化设计，基本达到气阀阻力损失小，即控制在压缩机指示功率的（ 6 12） %范围内；使用寿命长；噪声低；运动质量轻；结构简单、成本低、制造方便、易于维护等优点；更为重要的是余隙容积小 其一般为单级压缩，余隙容积大小特别重要，直接影响压缩机的容积效率 4） %左右 . 关键词： 空压机、簧片阀、优化、气缸 买 文 档 送 全 套 图 纸 扣 扣414951605买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 一、前言 气阀是活塞式压缩机中的关键部件，又是易损件之一，它的好坏影响压缩机排气量和功率消耗以及运行可靠性 要有高的效率 . 气阀的效率问题，主要指机器在正常运转时，产生的流动阻力损失 动阻力损失约为压缩机指示功率的（ 4 8） %，而设计不好的气阀，其流动阻力损失买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 可以高达指示功率的（ 15 20） %降低气体流经气阀是的流速，因为流动阻力损失是和速度的平方成正比的 加有效通流面积，将受到机器结构和气阀寿命的限制 程不能太高，否则寿命显著下降 计算的有效通流面积较大情况下，有时因阀片开、启不合理，使实际的通流面积小于计算值，造成附加的流动阻力损失 时甚至会达到惊人的程度 . 应用现代化设计理论和方法来改进和提高机械零件与系统的设计质量、降低成本、缩短开发周期、增强产品的竞争能力已被各国证明是非常有效的途径 机械优化设计，使得机械零件及系统设计更为合理和实用 . 二、总体设计思路 缸总的结构，选用或设计簧片阀的结构型式，完成气阀的平面布置，确实吸、排气阀的阀孔数目、阀孔直径、阀片的几何形状等 . 如升程、阀座通道面积、间隙通道面积、阀片几何尺寸、阀片厚度及阀片刚性系数等 须在簧片阀设计时先确定下来 它们是：阀隙马赫数 M、升程 h、阀片刚性系数2 等 . 三、簧片阀设计计算 （ 一）设计的原始数据 排气量 30Q 0 m 气压力 51 1 0a（绝对压力） 进气温度 020气压力 58 1 0a（绝对压力） （二）热力计算 1. 结构型式及方 案选择 因为是动力用微、小型空气压缩机，故可采用单级压缩， 气缸为准双缸单作用风冷 V 型可为 图 1方案示意图 带轮连接），电动机转速取 1 4 5 0 / m . 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 图 1制容积选取示例 2. 名义压力比 8 81 1 考虑到微小型压缩机的热交换条件及单作用高压力比条件下的泄漏情况，取压缩过程指数 ，计算排气温度 1 . 2 8 11 . 2 8( 2 0 2 7 3 ) 8 4 6 2 04 6 2 2 7 3 1 8 9 排气量有关的各种系数 （ 1）进气系数 s v p T 计算容积系数v， 11 ( 1) 取 ， m 按表选取得 ，计 算得 11 . 21 0 . 0 4 ( 8 1 ) 0 . 7 9 2 3v 取压力系数 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 由图取 计算得 0 . 7 9 2 3 0 . 9 7 0 . 8 5 0 . 6 5 3s （ 2）泄漏系数l30 1 0 . 9 1 0 . 0 0 1 0 1 6 60 . 7 9 2 3 0 . 9 7 0 . 8 5 1 4 5 0 T 取活塞行程 S=55 算得活塞平均速度 0 . 0 5 5 1 4 5 0 2 . 6 6 /3 0 3 0m m s 由式 4 知气缸 直径 4 4 0 . 0 0 1 0 1 6 6 0 . 0 8 8 63 . 1 4 0 . 0 5 5 3 将缸圆整为 90D 2 2 2 30 . 0 9 0 . 0 5 5 3 0 . 0 0 1 0 544 S Z m 30 0 . 0 0 1 0 5 0 . 6 5 3 0 . 9 3 5 1 4 5 0 0 . 9 3 / m i nh s n m 由图查得 、 ，故实际进气压力 5 5( 1 ) 1 0 ( 1 0 . 0 4 5 ) 0 . 9 5 5 1 0s s P a 实际压力比 泄露位置 进气阀 排气阀 活塞环 相对泄露量 1l 文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 558 . 5 2 1 0 8 . 9 20 . 9 5 5 1 0 压缩终了温度 1 1 . 2 8 1 1 . 2 82 9 3 8 . 9 2 4 7 3n K 0200 向轴行程 2 5 20( ) ( 1 0 . 9 5 5 ) 1 0 0 . 0 9 2 844 P D N 向盖行程 2 5 20( ) ( 1 8 . 5 2 ) 1 0 0 . 0 9 4 7 8 444 P D N 其中0 51 10 计 按式 1 ( 1 8 0 ) 1 6 0 1i v s hn n V 这里 30 . 0 0 1 0 5 m取 0(1 ) 8 . 9 2 1 . 2 8 15 1 . 2 81 4 5 0 1 . 2 80 . 7 9 2 3 0 . 9 1 0 0 . 0 0 1 0 5 ( 8 . 9 2 1 ) 5 . 3 96 0 1 . 2 8 1 W 取机械效率 5 . 3 9 6 . 6 2 70 . 8 6iz W 取电动机储备功率为轴功率的 10% 1 . 1 1 . 1 6 . 2 6 7 6 . 8 9 K W 由式 0 知等温功率50 0 . 9 3l n 1 0 l n 8 3 . 2 26 0 6 0i s p K W 0买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 等温指示效率 3 . 2 2 0 . 5 9 75 . 3 9is 等温轴效率 3 . 2 2 0 . 5 1 46 . 2 6 7 3106 . 2 6 7 6 . 7 4 ( m i n )0 . 9 3 W 四、簧片阀设计 压缩机簧片阀基于数学建模的首要条件是：进、排气压力为常量，并等于进、排气名义压力SP、不考虑进、排气腔气流压力对于阀片运动规律的影响 . 气阀是活塞式压缩机中的关键部件，又是易损坏的部件之一。它的好坏影响压缩机排气量和功率消耗以及运行可靠性。一个好的气阀有高的寿命，又要有高的效率。簧片阀是其中之一 . 簧片阀一般适用于直径小于 100大气缸直径可到 130微型空气压缩机 . （一）气阀的主要构成 气阀的结构如图 (2示，主要由阀座、阀片、弹簧和升程器四个零件组成 . 图 2阀主要组成部分 1 阀座 2 阀片 3 弹簧 4 升程限制器 阀座：它具有能被阀片覆盖的气流通道，是与阀片一起闭锁进气（或排气）通道，并承受气缸内外压力差的零件 . 阀片：它是交替、地开启与阀座通道的零件，通常制成片状，故称为阀片 . 弹簧：是气阀关闭时推动阀片落向阀座的零 件，并在阀片开启时，减少阀片撞击升程器 片本身具有弹性，并起一定的弹簧作用，故有时合二为一 . 升程限制器：是限制阀片的升起高度，并往往作为承受弹簧的零件 . （二）设计的已知数据 一级气缸直径1 90D 二级气缸直径2 90D 行程 S=55 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 3 7 . 5 0 . 2 3 4160 ， 机器转速 9 8 0 / m ， 进气压力 52 1 0 /，排气压力 521 2 . 5 1 0 / m（表压） 进气温度 020三）结构设计 结构设计 型中压微型空压机气缸为风冷结构，气缸盖采用皇冠形结构 气阀采用圆弧工字形簧片阀。一级进气环形阀片的几何形状如图 2示 1=90片外径为 =88片内径为 =70片宽度 B=9中阴影部线为阀片安装后定位侧翼，侧翼边离开中心线R与 a=片小舌部落到气缸相应的凹槽中，起升程限制器作用 . 图 2级进气阀片几何形状 图 2阀板上进气阀孔的平面布置情况。以 对称轴，两边个布置 9个进气阀孔，阀孔直径 d 1=孔中心分布在 79邻两阀孔中心线尺寸夹角为 15，即 1=15， 2=30， 3=45， 4=60（相对与. （四）簧片阀主要结构参数的确定 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 图 2级进气阀片 a)阀片上进气孔平面布置 b)阀片工作状态 1 2 31. 确定阀片特征行程0 最外端距离 l=50几何关系其余个阀孔在 即 01 0 1c o s 3 9 . 5 c o s 1 502 0 2c o s 3 9 . 5 c o s 3 0 0 （ 1 阀片工作时，个阀孔中心在 方向上至侧翼边投影距离为（见图 2: 00 3 9 . 5 7 . 5 3 2l l a m m 则 0 c o si i il l a l a （ 1 在 片对应孔中心的升程高度定义为特征升程0h， 阀片开启后弯形曲线 似用直线替 h形的线段比例关系计算出 .第 i 个阀孔中心的升程高度 0000l ah h hl l a（ 1 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 阀片最大升程 0 0 005 0 7 . 5 1 . 3 33 9 . 5 7 . 5h h （ 1 阀片平均升程410 1 2 3 4 004122 ( ) 0 . 7 3 699h h h h l （ 1 则阀隙通道面积 ： 21 0 01 8 6 . 5 0 . 7 3 6 2 7 0 . 6 8 ( )v z d h h h m m （ 1 式中 Z 表示阀孔数目 . 任意选取01/( / 2)图中查出相应的流量系数接计算出0再按式（ 1算出阀隙通道面积 有效流通面积（如表 1 0 1/ ( / 2 ) / ( / 2 )d a A h d的曲线如图 2 由图可以看出，当01/ ( / 2 ) 0 . 6 0 . 6 5 :时，图中线段近似为直线，当 图 21/ ( / 2 ) 0 . 6 5 0 . 7 :，成曲线段 / 2 ) 0 ，则 0 6 . 50 . 6 1 . 9 52h m m 用式（ 1计算出阀片最大升程1 . 3 3 1 . 3 3 1 . 9 5 2 . 5 9eh h m m 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 圆整成 则0 式（ 1算出阀片平均升程 00 . 7 3 6 0 . 7 3 6 1 . 9 5 1 . 4 3 5h m m 表 101/( / 2)()h 效流通面积2() 应阀隙有效流通面积同式（ 1算 20( ) 2 7 0 . 6 8 0 . 5 6 2 7 0 . 6 8 1 . 9 5 2 9 5 . 5 8v v a h m m 按式 211( 1 ) ( 1 ) 4d h n d 进行校核： 即 114 1 也就是说，若阀孔 为 70片阀可能设计的最大平均升程因为111 6 . 5 1 . 6 2 544d m m ，这里 1 5故 111 . 4 3 5 1 . 6 2 54m m d ，符合式（ 1要求 . 阀片当量撞击速度为： 3 . 1 4 9 8 0 0 . 0 0 2 6 0 . 2 6 7 / 0 . 4 /3 0 3 0ee nh h m s m s 当量撞击速度符合式 eh m s 的要求，说明阀片特征升程0 与最大升程 确 . 活塞平均速度 0 . 0 7 5 9 8 02 . 6 0 2 . 4 5 /3 0 3 0e s m m m M C m s 活塞面积 2 2 21 9 0 6 3 6 1 . 7 344 m m 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 则阀隙平均速度 6 3 6 1 . 7 32 . 4 5 5 2 . 7 /2 9 5 . 5 8pv m m 空气的气体常数 2 8 7 . 2 / ( . )R J k g k ,绝热指数 ，一级气缸进气温度293，则当地音速为 1 . 4 2 8 7 . 2 2 9 3 3 4 3 . 2 /a K R T m s 一般进气阀的阀隙平均马赫数为： 5 2 . 7 0 . 1 5 43 4 3 . 2 0 0 :） . 的确定 1） 计算阀孔迎风面积之和的等效面积) p计算，式中等效原则是按个阀孔气体力集中力见图 2即 8 8 80 0 0 0( ) ( ) ( ) ( )g g i i p i i p i ii i iF l a F l a p A l a p A l a （ 1 工程设计时，各阀孔迎风面积这里，各阀孔直径为1 各阀孔迎风面积均相等，用 214代替，则式（ 1成 82 010()4o g p d F p A （ 1 式（ 1 () p比较，等效面积80 0 1 2 3 4002 2 2 2 9p o p l l l l l Al a l a 226 . 6 2 7 6 . 6 2 7 6 . 5 2 1 9 . 9 34m m 2） 计算新设计阀片的刚性系数2取阀片推力系数 ，按式 22m a x 18g P S K M P计算阀片最大气体推 力： 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 22m a x 18g P S K M P6 2 2 51 0 . 8 8 2 1 9 . 9 3 1 0 1 . 4 0 . 1 5 4 1 1 0 0 . 7 9 38 N 按式 0 0 s :， 0 0 d :， 的简切范围，选取 ，按式002218 M P和 22m a x 18 K M P计算阀片单位宽度上刚性系数： m a 1 2 0 . 7 9 3 4 8 . 80 . 0 0 1 9 5 由图 2知，阀片在固定端实际宽度为阀片宽度 新设计阀片总刚性系数2 20 2 4 8 . 8 2 9 8 7 8 . 4K K B N m 选取阀片厚度1 作为模型阀片， 再用数学方法模拟测量阀片刚性系数的实验装置，模拟测出模型阀片刚性系数1 693K N m何形状相同，具有1212，12则按式 2233 1 2 2 221 22 1 1 111E K L 可以简化计算出设计阀片厚度为： 2 332118 7 8 . 4 0 . 3 0 . 3 2693K 到此，进气阀片主要结构参数的设计计算完毕 . 五、结束语 经过一个月的努力 ,我终于将机械设计课程设计做完了 我遇到了许多困难 ,一遍又一遍的计算 ,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足 由于以前高等数学学的不扎实，对着那么多的机械设计优化书里的数学知识，是看的一头雾水，沮丧极了 算有些思绪，开始尝试着用数学软件 求解 往漏掉条件，使的偏差很大，令我非常苦恼 下 ,我找到了