照说明书正文2 3级数选择及各级压力比的分配

引 曲轴设 4.5.5曲柄厚度 结 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20%如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分别为低压（0.7P~1.0Pa、中压（1.0P~10P、高压（10MPa~100MPa）和压（100MPa以上，可根据实际需求来选择。常见使用压0.7~1.25MPa[3]。工业用压缩机一个庞大的族群。中、小型微型工业用往塞式压缩机有着相同的传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。较小排气量的情况下，要做成速度型，往往很，甚至是不可能的。此外，气体的根据机械部JB1407-85《微型往塞式空气压缩机基本参数》规定，额定排气0.25MPa、0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa1.4MPa几个档次，并规定了相应的单级、双级压缩所对应的公称容积流量（公称排气量1.0MPa、1.25MPa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1.2MPa0.6m3/min的微型压缩机，1.2P0.6m3/min。为满足设计及技术要求，综合考虑，本设计采用W型二级压缩，油润滑，冷却方式为风冷式。（1）（2）（4）（5）（6）（7）（8）（1（2（3）气缸排列的型LV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、W排气压力)及市场现状，采用W型结构。运动机构的结压缩机的功率大于（120～150）kW时，无十字头的压缩机的重量要超过有十字头的压、可以设置填料密封，所以，气体地泄漏量较小，特别是对于易燃、易爆的气体，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，本设计为W-0.6/12只能制成多列压缩机，即单重W型和双重W（1本设计采用WWn—压缩机转数，r/min；S—活塞行程，m。

C

（2-2m/s2m/s。PP式中：P

S

（2-70年转数过高对阀片、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——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，若能保证n=800r/min。作用方式选用单作用式，无十字头。图 1.01.0i

式中i——各级名义压力比；p1——进气压力，MPaI1级的容积系数，目的是确保进气量。=0.95tps2=pd1

ps1 =pd2

3-1：表3-

ε ps(1s)pd(1d)

（P222.2：2.8表

Ts

式中Td——各级排气温度，K；Ts——各级进气温度，K；n——k=1.4,n=0.964k=1.35。2.3。级压缩 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=425.9各级热力学系1式中v——容积系数1————m——

v1(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。对于空气冷却式压缩机，因为受冷风温度的限制，不可能将气体冷却到一级进气温度，m1m值还随气体性质的差异m2.4来确定。2.4m进气压力2.4m1=1+0.5（k-1）=1+0.5(1.4-1)=m2=1+0.75（k-1）=1+0.75(1.35-1)=12 =1(m11)=1-0.03(3.150791.2-1)=v 11v=12(21)=1-0.035(3.49118125-1m1p=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]。ppT的大小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。交换不充分，所以T也较大。T2.9查取。该图是按T与ε的关系制成。图中Ⅰ区适用于双原子气体，Ⅱ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值。

Tε2.9，并根据经验推荐范围T=0.95～0.98T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——I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）p11p11pb p1k1kpbkk

p1p1k——I级及kpbIpbk——I级及k1I、1k——I级及k2.5p=2.337pb=7.375。根据空气焓湿图得I级相对湿度1I=0.652.6IⅡ级：0.652.3370.483550.1=7.346<7.375 因此：=1。2.5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功耗也有所增大直径气缸l取大些，小直径气缸l取小些有油润滑压缩机，l取大些，无油润滑时，取小些高转速压缩机l取大些，低转速压缩机l取小些l=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=各级气缸的行程容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/min3m3/min为例进行设计。VD2szn 行程容积与该气缸的进气系数d成反比d愈大，需要气缸愈小各级的行程容积可文献【12.10 k

p1IT1kZ1k

m3/ d计算Vh、Vh

p1kT1IZ1I 1o1Vd=111.84

m3/

0.833 2o

Vd= 0.1 1.84

m3/h

pT

0.8400.3150792931d 121I

= 43.1415943.141590.1043.141592.6D1= D2= 利用2.11，导出Vh'

m3/

D2'= 14D2'= 24

3.140.1420.1043.140.10024

=

m3/m3/2.6

kVhI'k

Vhk一级吸气压力无需修正

4

2.72.82.7 ⅠⅡ3计算行程容积Vh3实际行程容积Vh'1kp'1kkp2p'2kk1修正后的名义压力比2.8级

进气温度 压力比 绝热指数次

(')

ⅠⅡ计算活塞2.8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%2.92.14式计算：FzFg zg式中F——轴侧活塞工作面积m2；F——m2；zg

一级气缸工作面积：Fz1Fg1 14二级气缸工作面积：Fz1Fg1 24

44

0.012270.007852.102.9

1- 1+

'p1 p2

psp'1(1s)

pdp (1dⅠⅡ2.10轴侧盖侧（-轴侧盖侧（-papspaⅠⅡpz=5.38pg=8.365 k

nZN pV[(d)

1]

p kp

svs

Ni——指示功率，kW；k——等熵系数；Z k

nzNi1

ps1v1Vh1[(d1)

1] k

1

1.4

0.0951060.9520.00196(3.691

1)

pV[(p kp

s2v2hs1.41.4

315106NiNi1Ni2=63.86+5.075= N

mNz——m——机械效率

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c考虑到压缩机运转时常会因工况的变化冷却的等引起功耗增加而造成驱动5%10的名义功率应为：N'(1.05~

mm选安全为8%，计算,则：

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，可选用合金铸铁表4- 活塞环直径

D

D灰铸铁牌 HT300或 HT200或 HT2504z式中：zp—活塞两边最大压差，MPa10(0.32610(0.32610(1.110(1.1

1.5943.385z=2图 4mm6mm自由开口宽度A14mmt3.0mm，h5mm，开口热间隙0.3mm，A11mm接相连。筒形活塞结构如图4.2所示，兼有大型压缩机的活塞和十字头功用。活塞上半ZL1104.2不计密封环和刮油环高度时的活塞高度D[k11

式中：Nmax—最大侧压力，N，Nmax=λPmax，λ=4.5PmaxD—活塞直径，mm，例如，取一级[k1]=0.28MPa，二级[k1]=0.3MPa，2760

H 4.517.51250.28

8365

H 4.561.91000.3

活塞的总高度H≥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。活塞总高度HD

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=85mm活塞顶面至第一道活塞环的距离 c=2.0h=1.8×4=7.2mm；c=7mm；c=3.0h=2.4×3=7.2mm，c=7mm。(4）c1 一级活塞：c1=1.0h=1.0×4=4.0mm，c1=4mm；二级活塞：c1=1.2h=1.2×3=3.6mm，c1=4mm群座到底边的高度 一级活塞：L=0.7×85=59.5mm，L=57mm；二级活塞：L=0.7×85=59.5mm，L=60mm 一级活塞：h1=0.6×57=34.2，h1=33mm；二级活塞：h1=0.6×60=36，h1=33mm。活塞销座处的表面压力（比压）qq=l 式中：q—表面压力Pmax—最大活塞力d4.4l′—活塞销在一侧销座中的支撑长度，mm，4.3135MPa~140MPall4.4q

二级活塞：d=20mm(l′=16mm，

220

q 220

MPa，活 销设

图

20Cr。4.5活塞销的直径d≥[k2

式中：d—活塞销直径l0—连杆小轴衬套宽度[k2]20Cr20Cr料的许用比压[k2]≤(120~150)×105Pa；×105Pa因为活塞力有变化，可取[k2]=200×105Pa，d0.02760

200d0.08365200

，d≥4.321mm，d=30，d≥13.94mm，d=20mm计算弯曲应力l04.5Pmax(ll0 0 2d4d0

(4式中：B—弯曲应力d0—活塞销中心孔径，mm一般取d0=(0.6~0.7)d=0.7×30=21mm，取d0=21mm。与二级活塞相比较而言，一级20Cr许用弯曲应力：合金钢[B]≤150MPa。 2760(803)

304

MPa， 8365(803)

204

MPa连杆部件与活塞销座的间隙=0.5mm活塞销总长L=2+ 一级活塞销：L=2×0.5+2×34+41=110mm；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

2(302202

MPa，

(20202

MPa，曲轴设QT600-3。aaDaaD图 曲柄销直径PD=(46P

PNW列合成的气体力近似为二级和一个一级的最大气体力之和。D=60mm

mmS，S/DD1

mm，D2=45mm轴颈长度a=27mm，a=27曲柄厚度t=(0.6~

合度SS/D>0.3，t10~20%。那么t0.760曲柄宽度h=(1.2~

mm，t=50mm则h1.260曲柄半径

mm100mmr=50mm4.7图 YL11

图 lrl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。所以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

20015ZChSnSb11-6，D=60mmS=2.5mmb=32mmSl0S=(0.06~b(1.0~ZQSn10-1。d20mm；那么，S=0.08×20=1.6mmS=2mm；b=1.1×30=33mml0=35mm连杆大小头的孔径

65mm36mmPdmP式中：dm—杆体中间截面面积的当量直径P—最大活塞力，N

P≤1×104~2×104N了增强刚性，都应制成工字形截面的杆体。式（4.24）16.5~21.5。P>2×104N，杆体为工字形截面，式（4.24）21.4~22.0；23.0~24.5体，从式（4.24）dm后，必须再计算成面积：dF m

4.8Hm Bm0.65~

故

2

mmdm=20Fm

2.52.5

mmHm

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

图 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合。参照工厂施工图纸和实际技术要求，气缸工作表面硬度应达到HB170以上，且活塞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

a0.276012555.57mm1mm~2mm0.6mm~1.2mm5mm与连杆相接触发生现象为了便于加工工作表面和安装活塞方便应使工作表面1:315°的斜角。因此，气缸轴向高度为：sH5100745179815mm。气缸尺寸如图所示：气缸厚度：取a5mm，[p30MPa

a0.836510056.4mm。气缸高度sH51001415232mm1115mm图 气曲轴箱设Ⅰω 微型（排气量1m3/min）或小型（排气量1~10m3/min）角度式空气压缩机包括ω市场上通用的排气压力系列有0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa、1.4MPa图 V型压缩

（a）V V图 V型压缩机结构示意ⅠⅠω图 W型压缩ⅠⅠⅡω图 W型二级置于一侧结构示意ⅠωⅠω图 S型压缩V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，且方向与曲柄方对于W60°时，一阶往复惯性力的合力同样为确定飞轮矩所需计算数飞轮矩计算的主要数据是连杆径长比λ连杆径长比rr为曲柄销回转半径（即行程的一半），ll常，对有油润滑的普通压缩机，1~1，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；——曲柄半径与连杆长度之比

5-060~70(0.6~0.7)11N(0.6~

R

式中：Nm—摩擦功率列Ni2=5075kW，s=0.1m，n=685r/min。可由式（5-6）得1(00.(1

(0.65)( 61.)Rr1

1

0.1286kN3.140.11(00.(

51.)Rr2

0.1022kN3.140.140~30％，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(0.4~0.3)(11)N

(0.35)(11)6.386Rr1

3.140.1

0.0693Rr2

(0.4~0.3)(122

(0.