柴驱风冷移动式空气压缩机关设计知识

1、 柴驱风冷移动式空气压缩机设计知识(2)柴驱风冷移动式空气压缩机设计知识（1）后续内容3、柴动空压机所需借鉴的汽车行驶系之基础知识柴动空压机自身无行驶动力，工作时是停驻在工地运转、供气，需转移场地时，由机动车牵引随之直行或转弯。其行驶系是参照汽车行驶系并结合柴动空压机之特点，经简化设计而成。为此引用如下相关知识。轮式汽车的行驶系一般由车桥、车轮、悬架和车架构成。3.1车桥汽车车桥又称车轴，车桥通过悬架与车架相连，其两端装车轮，车桥的功用在于承受车架与车轮间的各方向作用力和反作用力，并承受这些力所产生弯矩和扭矩。一般汽车以前桥为转向桥，而以后桥为驱动桥。3.1.1转向桥转向桥的功用在于利用其转向

2、节形成的铰链机构使前轮可偏转一定角度，实现汽车的转向。各种车型转向桥结构基本相同，都是由前轴、转向节和轮毂组成。转向节一端为轴伸状，通过内外滚锥轴承与轮毂连接，另一端为叉板状的上下耳，其上有主销孔，前轴两端拳形端头伸进上下耳之间，下耳与拳形端之间夹有推力轴承，主销与前轴拳形端及转向节上下耳构成铰链机构，锲形锁销将主销固定在前轴拳形端上，主销孔内固定铜套与主销活动配合，前轴承载的负荷经内外锥滚轴承加在转向节上，经轮毂至车轮，压在路面上，转向机构扳动转向节，可使车轮绕主销偏转一定角度，从而实现前轮转向。 3.1.2前轮定位为保持汽车的直线行驶和转向轻便，并减少汽车行驶中轮胎和转向机件的磨损，前轮、

3、转向节和前轴三者之间需保持一定的相对位置。反映在主销和前轮的相对安装关系上称前轮定位，包括主销内倾，主销后倾，前轮外倾和前轮前束四项内容，各项既有各自的作用，又有相互的联系和制约。a主销内倾主销在前轴上安装时，在汽车横向平面内，其上端略向内倾斜一个角度，称为主销内倾角。主销内倾角的作用是为保证汽车直线行驶的稳定性，并且使转向操纵轻便。 工作原理：由于主销内倾的存在，当前轮因转向或受其他外力作用，由中间位置偏转一个角度。如图中所示的位置时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下缘是不可能陷入路面以下的，而是有将前轮连同整个汽车前部向上抬起之作用力，这样，由于汽车本身重量而使前轮回复到原来中间

4、位置的倾向，该倾向促使了转向时的自动回正和保持了直线行驶的稳定性。内倾角越大或前轮的转向角越大，则汽车前部抬起就越高，前轮自动回正作用就越强烈，但转向时转动方向盘就越费力，前轮的轮胎磨损便增加。反之，自动回正作用就越弱。此外，主销内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与路面交线的距离c减少，从而可以减少转向时司机加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可以减少前轮传到方向盘上的冲击力。主销内倾角不宜过大，c值不宜过小，否则在转向时车轮主销偏转过程中轮胎与路面将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面之间的摩擦阻力，这不仅使转向变得沉重，而且加速了轮胎的磨损。一般主销内倾角在5°8&#

5、176;之间，c值约为4060mm。不同汽车主销内倾角不同，转向节系专用件，其上下耳的主销孔已按予先设定的主销内倾角制成，其大小不能调整。b主销后倾在前轴与钢板弹簧、车架安装时，使主销上端沿汽车纵向平面内向后倾斜，主销轴线与前轮中心垂线之间的夹角称主销后倾角。其功能亦是为保持汽车直线行驶的稳定性，并当转向后或当转向偶遇路面石块、凸起的作用发生偏转时，有使前轮自动回正的作用。鉴于现代汽车轮胎弹性增加，使稳定力矩增加，主销后倾角不宜过大，否则稳定力矩过大转向操纵吃力，一般2°3°即可。运行中钢板弹簧变形可使后倾角缩小，则本来就小的后倾角更小甚至为零，故柴动空压机可不设主销后倾。

6、c前轮外倾前轮安装在前轴上时，其旋转平面上方略向外倾斜，此谓前轮外倾，前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角称前轮外倾角，其作用是使路面垂直反力能产生一个沿转向节轴颈的轴线向内的分力，使车轮靠紧尺寸较大的轮毂内侧轴承。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时车轴因承载变形和各部间隙增大，而可能出现车轮内倾，内倾的后果是一方面可加速轮胎的磨损，另一方面，路面对车轮的垂直反作用力将沿转向节轴颈轴线的轴向分力将会向外，使轮毂压向轮毂外端的小轴承，这就加重了小轴承及轮毂端紧固螺母的负荷，从而降低了它们的使用寿命。为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，在安装前车轮时予先使前轮有一定的外倾角，以防止

7、车轮内倾，同时，有了前轮外倾角，也可以与拱形路面相适应。但外倾角也不宜过大，否则将会使轮胎偏磨。一般前轮外倾角为1°左右，前轮外倾角是由转向节的结构确定的，当转向节安装到前轴上后，其转向节轴相对于水平面向外下方倾斜，从而使前轮安装后出现外倾，前轮外倾亦不能调节。d前轮前束汽车的两个前轮的旋转平面不平行，前端略向内束称之为前轮前束。前轮前束的作用在于消除汽车行驶过程中，因车轮外倾所带来的前轮前端向外张开的不利影响，由于车轮有了外倾角后，在滚动时，左右轮有类似于滚珠那样，有各自向外滚开的趋势。由于转向横拉杆和车桥的约束不可能向外滚开，车轮将在路面上出现边滚边滑的现象，从而增加轮胎的磨损。

8、在前轮外倾和前轮前束的共同作用下，可使车轮在每一瞬时滚动方向接近于向着正前方，从而在很大程度上减轻和消除由于前轮外倾而产生不良后果。前轮前束可通过改变转向横拉杆的长度来调整。一般汽车前束值都小于810mm。虽然柴动空压机系由机动车牵引被动行驶，但在不规则的凸凹路面的作用下，产生或左或右的意外偏转，在不良路面上，频繁的意外摆尾，将危及行车安全，故柴动空压机之前轮定位亦不应小觑。3.1.3驱动桥汽车驱动桥的功能是将传动轴传来的扭矩增大并改变方向后驱动后车轮，其承受汽车后部的自重力、载荷、反力及有关力矩，确保两侧后车轮根据行驶条件的变化，既可等速，亦可差速运转。由主减速器，差速器、半轴和驱动桥壳组成

9、(详情略)。鉴于柴动空压机转场系被牵引拖行，且不经常发生，可忽略转弯时二后轮差速问题，后轴仅需一根刚性十足的光轴即可。3.2车轮和轮胎汽车车轮一般由轮辋和轮毂组成。3.2.1轮辋(也称钢圈)载重汽车采用的是辐板式轮辋，其外圈套轮胎，用挡圈和开口锁环固定，其辐板中心孔与轮毂大端连接通过轮胎螺丝将二者紧固。如下各项是轮辋与轮胎、轮毂的配套参数：a偏距自轮辋与轮毂安装台肩始，至轮胎中心平面的距离称偏距，偏距反映路面对轮胎的反力至轮毂大端的距离;b分布圆连接轮辋与轮毂的轮胎螺丝通过孔沿周分布圆的直径;c中心孔轮辋辐板与轮毂的安装定位孔。按结构特点不同，轮辋可分为深式、平式两种类型，前者用于小轿车，后者

10、用于货车。国产轮辋规格的表示方法：轮辋规格用轮辋断面宽度和名义直径(尺寸以英寸为单位)，以及轮缘高度(用拉丁字母为代号)，在标准中可查得，如 bj130汽车前轮辋为5.5f×16，其中f表示轮缘高度22.23mm，“×”表示一件式，换成“一”则表示该轮辋由两件或两件以上组成的。车轮与轮胎的配套有国标规定，在轮辋或轮胎厂家的产品样本上亦可查得各种配套组合。3.2.2轮毂汽车轮毂分前轮毂、后轮毂，各车型前后轮毂形状尺寸各异，系各车型的专用件，前轮毂与转向节按车型配套，为球墨铸铁件，可承受巨大的冲击载荷。柴动空压机前后轮均用轻型汽车的前轮毂，前后轮之差别在于后车轮无转向节，以一直

11、轴替代转向节将轮毂及后轴连接。3.2.3轮胎螺丝轮胎螺丝用于连接并紧固轮辋与轮毂用，各种车型轮胎螺丝尺寸形状各异，这里仅介绍柴动空压机用之轻型汽车前轮的轮胎螺丝。轮胎螺丝由螺栓和螺母组成，螺栓由轮毂小头向大头方向经分布圆上的各螺栓孔中穿出，螺栓与孔过盈配合，螺栓头削扁，被轮毂内端面2凸起环带卡住不能转动，旋紧螺母将轮辋的辐板紧压在轮毂外端面上。注意：汽车左右车轮镜像对称，车轮滚动时辐板对轮胎螺母的旋紧方向作用力方向相反，必须是左车轮用左螺纹，右车轮用右螺纹，方能越转越紧，否则将发生轮胎螺丝罗母松脱掉车轮的严重后果。左右螺纹以不同颜色镀层或标记予以区分。3.2.4轮胎现代汽车绝大多数采用有内胎的

12、充气轮胎，由外胎、内胎和垫带组成。按胎内充气压力的大小，可分为高压胎、低压胎和超低压胎。当今客货汽车均采用弹性好、断面宽、与道路接触面大、壁薄散热性能好的低压胎，从而不同程度提高了车辆转向操纵稳定性和形驶平顺性。外胎由胎圈、缓冲层、胎面、帘布层组成，帘布层为外胎的骨架，其主要作用为保持外胎的形状和尺寸，帘布层数愈多强度愈大，但弹性降低。帘布由纵向强韧的经线和放在各经线之间的纬线织成，帘线可以是棉线、人造丝线、尼龙线或钢丝。采用人造丝可以使同样尺寸的轮胎增加其载荷量，尼龙线又比人造丝线好，耐用性高。当采用人造丝、尼龙线或钢丝帘线时，在轮胎的承载能力相同的情况下，帘布层数可以减少，此时在外胎表面上

13、标注的是层级(相当于棉线帘布的层数，而不是实际的帘布层数)，轮胎上的汉语拼音字母各有其代表意义，m表示棉帘布轮胎，r表示人造丝帘布轮胎，n表示尼龙帘布轮胎，g表示钢丝帘布轮胎，表示层级可用汉语“层级”或字母“pr”表示，如10pr即10层级。低压轮胎的尺寸标记用b-d表示：b表示轮胎断面宽度，d表示轮辋直径，单位为英寸，如7.00-16表示轮胎断面宽度为7英寸，轮辋直径16英寸。轮胎的编号数字：一般前几个数字表示该轮胎生产的年和月，后面的几个数字表示该轮胎的生产序号，例如920209463表示该轮胎式92年2月生产出厂的第09463号产品。对于每种尺寸的轮胎，根据其内压力和外胎帘布层级，制造厂

14、家提供其容许载荷，以保证规定的寿命，这在轮胎标准中有具体的规定。不同国家的规定与中国有所不同(略)3.3汽车悬架汽车悬架是将车轴与车架连接起来的弹性元件，其主要作用是传递作用在车轮与车架之间的一切力和力矩，并缓和由不平路面传递给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺行驶。按汽车两侧车轮运动是否关联，汽车悬架可分为独立悬架和非独立悬架。独立悬架结构特点是两侧车轮各自独立地与车架弹性连接，两侧车轮可单独运动而互不干扰，结构复杂，适用于要求振动低、舒适性高的小轿车上。非独立悬架结构特点是两侧车轮装在一根整体式的车桥上，车桥与车架通过弹簧连接，当一侧车轮因道路不平而变位时，将使另

15、一侧车轮也随之变位，两侧互相影响，振动相对大，因结构简单，广泛应用于货车上。其弹性元件有：a钢板弹簧一般汽车均采用钢板弹簧并辅以减震器。钢板弹簧由若干片长度不等、曲率半径不同，宽度一致，厚度相等或不等的弹簧钢板叠合而成，整体上似一根等刚度的弹性架。 前端卷耳通过钢板弹簧销及前支架与车架连接，形成固定的铰链支点，后端卷耳通过吊耳销、吊耳及吊耳支架与车架相连，形成摆动的铰链支点，此结构可在弓形钢板弹簧受压后弓高降低弦长加大时推动吊耳向外摆动，以解决前后固定支架，不能随弦长加大的问题。钢板弹簧后端亦有不是卷耳而是滑板式支承，代替吊耳摆动的铰链支点，钢板弹簧变形时主片表面在后支架的弧形表面滑动，以适应

16、受力变形后弦长的变化。由于钢板接触点是变动的，使弹簧的工作长度有所变动，因而刚度略有变化，第二片的直角弯边可以防止钢板从支架中脱出，避免发生事故。后端两种不同结构各有优缺点，后者优势较大，各有广泛应用。注意：无论哪种结构形式，车行前端的铰链必须是固定铰链。大多数弹簧钢板是前后对称的，即两端支架到轴的距离相等，亦有不对称的，即前传力端卷耳到轴中心定位点的距离较后端距离小，此可增加横向抗扭能力，减小汽车在转弯或倾斜路面上时车身产生横向倾斜。迄今，柴动空压机无论是单轴还是双轴结构型式，其悬架绝大多数采用钢板弹簧。b扭杆弹簧扭杆弹簧是利用钢杆的挠性和纵向扭转弹性对车轮因路面不平上下颠簸振动施加弹力作用

17、，达到缓冲减振的作用。扭杆系断面为圆或矩形实心弹簧钢杆，一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上，摆臂与车轮相连。当车轮上下跳动时，摆臂将绕扭杆轴线摆动，使扭杆发生扭转弹性变形，其扭转弹簧的作用可吸收路面的震动，减缓车轮之颠簸。扭杆断面尺寸形状及长度均影响扭转弹力。与钢板弹簧相比，结构简单，重量轻，无须润滑，多用于小轿车上。3.4车架汽车车架是跨接在前后车桥上的桥梁式结构，其上布置绝大多数部件总成，确保它们的相对位置。车架既承受静载荷，还承受行驶过程中产生的各种动载荷的作用。因此还需满足如下各点：总体布局有序，相对位置不变，保证行驶平顺;足够的强度;合适的刚性，既需一定的刚度，不致在崎岖道路

18、上发生过大的变形影响整体各部的相对位置，但刚度又不宜过强，允许产生柔韧性的轻度变形，以适应不平路面的冲击震动;结构简单，便于安装和维修;尽可能降低重心，并获得较大的前轮转向角。结构形式有如下三种：a边梁式车架边梁式车架是由位于两侧厚约45mm的钢板冲制成槽型、z型或箱型断面之纵梁，为安装各组成件而设多处横梁，焊或铆成一体的刚性构架。货车大多用此种车架;b中梁式车架由一根位于车身对称线上的纵向较粗钢管及若干横向托架组成，用于重载货车上。(略)c综合式车架前为中梁式后为边梁式的综合式车架，用于轿车上(略)迄今柴动空压机之车架大多采用厚重的槽钢焊成框架式结构，较之汽车车架既原始又笨重，急需向汽车学习

19、。3.5与行驶系相关联的参数3.5.1通过性参数a最小离地间隙满载情况下汽车前后桥下缘距地面的距离，此可确保不与路面局部凸起、石块或土埂碰撞;b接近角自车架前下端向前车轮外圆引出之切线与水平面夹角称接近角。途径障碍物若在此角范围内，可确保汽车前轮不离路面，以滚动方式平顺通过;c离去角自车架后下端向后车轮外圆引出切线与水平面夹角称离去角，途径障碍物若在此角范围内可确保汽车后轮不离路面以滚动方式平顺通过。柴动空压机常在崎岖不平坏路甚至无路、陡坡、侧坡、壕沟、台阶等地通过，此三项参数尤为重要。与柴动空压机重量相近的轻型货车及行驶条件相近的越野汽车相关参数如下： 柴动空压机可参照货车与越野车二者之间的

20、参数酌情选择。3.5.2汽车机动性指标最小转弯半径系汽车机动性的主要评价指标，是指：方向盘转至极限位置时，从转向中心到前外轮接地中心的距离。与柴动空压机相近的轻型货车的转弯半径约在5-7m范围。3.5.3前后轮内轮差在转弯时的潜在危险在汽车设计中，转弯时使各车轮的轴线延长线相交于一点，则在转弯过程中各车轮可在路面上实现纯滚动，可避免轮胎产生侧滑而额外磨损。图为量大面广的双轴汽车转弯示意图 0点为各轴线延长线交点，r前r后分别为前后车轮之内侧车轮的转弯半径，随司机操纵前轮转向角的不同变化，r前r后随之变化，0点亦相应变化，故0点称之为瞬时转向中心，只要有前轮转向角，r前恒大于r后，两者之差称前后

21、轮内轮差。汽车转弯过程中前后轮的轨迹不同，转弯半径小的后轮扫过的区域总是偏位于前轮扫过区域的内侧，行人或障碍物如处于前后轮扫过区域之间(阴影线部位)的任一处，即使不被前轮碰到，但肯定会被后轮碰到。故行人位于转弯汽车内测时，须与车之内侧留有一定的距离，既要避开前轮，又要加上前后轮内轮差扫过的区域，才能不碰后轮，汽车司机亦须按同理避让行人或障碍物。鉴于司机操纵前轮转向角并非规律，加之不同汽车的轴距各不相同，前后轮内轮差扫过的区域大小亦不同，行人以及司机在瞬间无法准确判断前后轮内轮差区域的大小，同时还要顾及汽车车厢前后两端头超出前后轮，汽车内侧面后端扫过的区域比后轮扫过的区域更大，人车距离尚须再予加

22、大，按交通专家提示，与车保有1.5m的距离则可保平安。对于柴动空压机而言，前起牵引车后至柴动空压机车尾，两车长度远超汽车，内轮差扫过的区域更大，加之经常途径山地窄路、急弯、陡坡甚至无路之地。通常需要人在车旁引导服务，转弯时尤需注意前后轮内轮差造成的危险。最好人应站于转弯外侧规避危险，鉴于此类潜在危险常不为人知，设计者应在使用说明书中予以警示，以策安全。4、柴动活塞机的设计要点当今，螺杆机正在逐渐取代中低压活塞机，但量大面广的柴动活塞机仍有一定市场，其中18m³/min柴动活塞机不拘泥于传统的设计思路可对相关设计具有些许启示。4.1 18m³/min容积流量的设定上世纪末，柴

23、动活塞机的最大规格为12m³/min，那时耗气量在15-17m³/min的气动钻探、采掘设备，以及隧道作业等用气量大的工程因无适用柴动活塞机，无奈之下采用20m³/min甚至40m³/min水冷活塞机组建空压机站，集中产气，分散供气。其厂房、供水系统、供电系统、长距离输气管路等基建投资巨大，工期长，后期维护费用高昂，长距离管道输气阻力大，跑、冒、漏损失严重。因用气不均衡，或多机或少机无规律变换运行，设备利用率低下且不易管理，有的工程工地无水还需用水车远程拉水，负担甚是沉重。如果有17m3/min以上柴动空压机，则可省去上述一切费用，机动灵活就近供气，可获

24、经济效益、社会效益双佳。当年国内柴动螺杆机亦在12m³/min以下，面对富有用户花高价进口柴动螺杆机，只能自叹无能为力。笔者所在单位据此决定开发18m³/min柴动活塞机。考虑到国内外尚无大于12m³/min之风冷活塞机，如全新研制，在无先例可借鉴的情况下风险高、难度大，预计在短时间内难获佳绩，拟在现有条件下对老机进行挖潜改造，谋求出路。本单位参与的全国联合设计风冷9m³/min活塞机批量生产，气量9.1-9.2m³/min，比功率5.75-5.9kw/(m³/min) 性能优异，可靠性高。先前各厂家经加大行程，提高转速等措施而获之1

25、2m³/min，性能和可靠性尚可，但排气温度偏高，看来提速增加行程之路已到尽头。如欲在9m³/min上有进一步突破，则需另辟蹊径。现有9m3/min是国内最大风冷活塞机的基本型，一二级缸径2×260 / 2×160对风冷型而言已是相当大，若加大缸径涉及面太广，那是全新设计了。就在日思夜想之中突然灵光乍现，把v型改成w型气量不就增至1.5倍了吗? 加上转速由电动机的980r/min增大到柴油机的1350r/min，则气量又提高1350/980 =1.38倍，再将行程由110增至118，气量又可增大118/110=1.073倍，气量约为：9×3/2

26、×1350/980×118 /110=19.95m³/min。考虑到改w型散热效果相对低于原v型，预计气量约折损5%，因转速提高，气阀平均马赫数加大，流动阻力损失增加，预计气量约折损5%，最终气量约可达：19.95×(1-0.05-0.05)=17.96m³/min4.2柴油机的选配9m3/min批量生产比功率为5.75-5.9kw/(m³/min)改w型，预计比功率将有所提高，暂按6.1kw/(m³/min)计算轴功率：6.1×17.96=109.36kw，据此查得xx柴油机厂的6135azk-2型柴油机与本机需

27、求相近，厂方承诺在此型基础上将额定功率提至 130kw/1350r，无需储备功率。经样机测试，容积流量18.1m³/min，比功率6.06kw/(m³/min)，轴功率：6.06×18.1=109.69kw。批量生产容积流量在17.5-18.1m³/min范围，比功率在5.92-6.06kw/(m³/min)范围。在水电部门的用户经常出现每星期连续运行六天的考验下，柴油机及活塞机均运转正常。4.3w型气缸夹角的设定18m³/minw型气缸的布局是：2×260双一级气缸与2×160双二级气缸分置于w型左右两侧，210

28、单一级气缸及160单二级气缸置于上部，一前一后排列。众所周知，w型气缸夹角60°且各列质量相等时，一阶惯性力的合力为定值，方向随曲柄一起旋转，可加平衡配重获完全平衡。这本应是最佳选择，但对于本案来说，为尽量少设计专用件，尽可能多的借用9m3/min的现有件，特别是一二级气缸、气缸头、连杆等结构复杂用量大的关键件。如夹角按60°的话，上部单一级气缸与侧面双一级气缸的安装法兰及镜面均相互干涉，经几何计算，夹角70°时相互不接触，但从理论上讲，70°夹角一阶惯性力不能完全平衡，这是不容忽视的问题。经动力计算，还好不平衡量不大，可以忽略不计，故决定夹角设定为70

29、°。经样机验证本案运行平稳，振动不大。v型改w型仅需设计曲轴箱，单一、二级气缸头，并将一二级气缸微量加高(不必换铸造木模)，以极少数专用件，大量借用现有件，便将9m³/min一举增大至18m³/min，成果显著。4.4气阀压盖通气的办法破解单一二级管路不能与双一二级同名总管有序连接的难题传统的w型空压机的进排气管路布局对空压机设计者来说是轻车熟路，而本案与传统w型有所不同：单一级排气和单二级吸气应分别与双一级排气总管、双二级吸气总管相连，但在具体布管时却出现粗大的各管相互交叉，无法避让的难题，因无良策，设计因之停滞。直致研究出单一级排气阀压盖和单二级吸气阀压盖与相

30、关管路通气连接的方案后，方使难题迎刃而解(这对空压机设计师而言是捅破窗纸的事，详情略)。众所周知，活塞机吸排气阀需半月检查一次，压盖装拆必须简便，本案单一级排气和单二级吸气二处压盖通气并与其它管路联通势必影响该二处气阀的拆装。为此将此处压盖与管路之间设中间转接件，连接法兰设计成快换接头，法兰与管相互配焊组装，如此则既可快速拆卸，又能准确复原安装(样机验证，此改进对气阀半月拆检的影响甚微)。4.5 1300r/min进排气阀众所周知，气阀是活塞机的重要部件，其优劣影响气量、功耗及可靠性。活塞机气阀系自动阀，其开启和关闭依靠阀片两侧不同气体力形成的动压差，对阀片产生之气流顶推力与气阀弹簧力相互匹配

31、，实现及时开启和完全关闭。在任何情况下弹簧力都不应超过气流顶推力的前提下，弹簧力过强气阀延迟开启并提前关闭，影响进气量，弹簧力过弱气阀延迟关闭导致进气倒流，不但降低进气量，也使排气温度升高，气流顶推力与弹簧力匹配是气阀正常工作的关键。气阀通道远小于气缸或管路通道，气体流经气阀有如流经节流元件，产生流动阻力损失。对于同一气阀仅转速提高，而其他不变，则活塞速度成平方比例变化，流动阻力损失，更是以四次方关系剧增，故对高速气阀更应予以重视。据前人推导出的压差最大时气流顶力fg计算公式： 式中： 为阀隙平均流速，cm=sn/30故cv随cm即转速增高而增大。 cs= ,为阀隙状态下气流音速，t随转速n增

32、高而增高，即cs随转速增高而增大。 v随转速升高而升高的速率大于cs的升高速率，则转速升高使 升高，即fg随转速升高而增大，故与fg相匹配的弹簧力随转速升高而增大。据教科书中的气阀计算公式，对980r/min 之气阀弹簧力按1300r/min予以修正，经样机验证效果良好。其间对xx高速空压机采用的980r/min气阀提出增大气阀弹力的建议亦获气量明显增大的效果。不料此举竟被误解成：“以后气量不够的话，把气阀弹簧力加大点就行”的说法。须知，气阀弹簧力是据具体条件，按计算而定，并非越大越好。比如 3.6m³/min活塞机各进排气阀中，有几处弹簧力偏大，如能按计算结果稍加降低，当可获有益效

33、果。4.6车架兼储气罐的设计一直以来柴动活塞机的车架多是沿用固定式空压机底架的结构形式，包括笔者在内的大多设计者，生怕车架不结实，总是想方设法予以加固，致使车架复杂笨重，刚性超强，虽可保各构件相对位置纹丝不变，但却缺乏不致造成构件错位的柔韧性的轻度变形，以适应不平路况下的颠簸，而这正是柴动空压机之短板，原始落伍的车架设计与现代汽车先进设计理念相去甚远。柴动活塞机的活塞机与柴油机尾对尾经离合器直联，各自的散热器分置两端，热而粗笨的储气罐和大而怕热的柴油箱置于何处，成为柴动活塞机设计一个难点。通常的做法是将柴油箱置于柴油机散热器及冷却风扇上方，致使机组高度因此而增大，储气罐置于主机散热器正前方，鉴

34、于主机冷风扇是吸风式冷却，为防止被储气罐加热的空气吸入散热器，储气罐被迫远离散热器，机组长度因此而加长。18m³/min柴动活塞机的车架未按传统形式，而是用2根245×6.3无缝 钢管做主梁，两端头焊接椭圆封头，沿纵向焊3根123×4无缝管做连通管，其上之主机、中冷器、柴油机、散热器的支座下各有小支架焊于245管上，构成车架且兼储气罐，一举两得，既解决了储气罐难以安置的难点，又令结构简化，并使机组长度缩短。活塞机标准规定储气罐的容积须为排气量的1/10，一是通过较大容积储气罐消减压力脉动，二是应对瞬时大气量供气之需，这对固定机组是可以理解和易于办到的，但多年来各柴动活塞机并未执行此规定，主管单位也从未对此有异议。老实讲，移动空压机如装上1/10排量的储气罐的话，外形尤如巨无霸，没有机动灵活性，无人乐于接受。鉴于以压缩空气为动力的风动工具、喷浆机、采掘设备等，对于压缩空气压力脉动并不敏感，而且也没有瞬时大气量供气之需，储气罐无须太大，其容积约为排气量的0.3/10左右即可。关于柴油箱，业内多认为必备。其