L型活塞式空气压缩机结构设计

本科论文目录摘要 IAbstract II引言 11绪论 21.1L型活塞式空气压缩机的研究目的与意义 21.2压缩机的介绍 21.3L型活塞式压缩机研究现状 31.3.1国内研究现状 31.3.2国外研究现状 41.4本文主要研究内容 42基本组成和工作原理 52.1总体结构和组成 52.2活塞式压缩机的工作原理 62.2.1活塞的工作过程 62.2.2气缸的形式和工作腔 73活塞式压缩机的热力计算 83.1已知条件和参数确定 83.2计算I级、II级的压力比 83.3计算各级的排气温度 93.4计算相关系数 103.4.1压力系数 103.4.2计算凝析系数及加气系数 113.5计算各级气缸的行程容积 123.6各级活塞杆直径以及气缸直径的选取 133.7活塞力相关计算 133.7.1活塞的工作面积 133.7.2活塞的推力计算 143.8电机的输出功率和轴的功率计算 143.9电机的选择 154动力计算 174.1往复惯性力的计算 174.2摩擦力的计算 174.3总活塞力的计算 184.4切向力的计算 185主要零部件设计 195.1活塞 195.2曲轴 195.3连杆 215.3.1连杆长度尺寸的确定 215.3.2连杆大头瓦和小头衬套尺寸的确定 215.3.3连杆宽度尺寸的确定 225.4填料函 225.5冷却器 225.6润滑 236整机的装配渲染及其爆炸图 246.1活塞曲柄滑块配合图 246.2整机的装配图展示 246.3整机的装配渲染图展示 256.4整机的装配爆炸图展示 25结论 26参考文献 27致谢 29本科论文摘要活塞式空气压缩机在流动气体动力源和制冷空调这两大领域需求量极高，应用广泛，在相应的领域上占据了极高的市场地位，L型活塞式空气压缩机是属于角度式压缩机当中的一种，它的适用压力范围广、适应性强、排气量范围比较广，最主要的是压缩效率也比较高，是一种常用的机械设备，而L型活塞式空气压缩机是属于容积型，容积型压缩机是靠在气缸内作回转或者往复运动的活塞，使空腔内的体积变小而增加气体压力，产生势能。活塞式压缩机里面的热力和动力计算是在对于压缩机设计当中必不可少的，通过对于一些数值的确定，能够确定零件的选取以及设计，也能够确定出活塞式压缩机各部分的基本结构，通过三维建模以及渲染能够且能清楚的认识到内部结构，最后的爆炸图也能体现出压缩机结构的复杂成度。这次设计的研究方向就是对于活塞式压缩机的整体结构设计的改善，以及气缸和组件的设计的优化，通过动力、热力计算来确定压缩机的设计方案。并且侧重于传动部分设计，密封则是用的三、六瓣平面填料密封，很大程度能够满足密封的要求，该设计的目的就是通过相应热力计算，确定压缩机结构当中得一些相关系数，比如活塞力、压力系数等，之后再用动力计算来确定出摩擦力、切向力等，最后就是对于整体重要零件得一些相关系数的确定，最终目的是让压缩机的内部结构升级，减少损耗，提高效率。关键词：L型空气压缩机；动力；稳定性；受力分析；密封

AbstractPistonaircompressorsareinhighdemandandarewidelyusedintwofields:mobilegaspowersourcesandrefrigerationandairconditioning,wheretheyoccupyaveryhighmarketposition.L-typepistonaircompressorisoneoftheangularcompressor,itappliestoawiderangeofpressure,adaptability,awiderangeofexhaustgas,themainthingisalsorelativelyhighcompressionefficiency.TheL-typepistonaircompressorisavolumetricaircompressor,whichreliesonapistonwithrotaryorreciprocatingmotioninthecylindertoreducethevolumeofthecavityandincreasethegaspressuretogeneratepotentialenergy.Thethermalanddynamiccalculationsinsidethepistoncompressorareessentialinthedesignofthecompressor.Bydeterminingsomevalues,itispossibletodeterminetheselectionanddesignofparts,aswellastodeterminethebasicstructureofthepistoncompressorparts.Theresearchdirectionofthisdesignistoimprovetheoverallstructuraldesignofpistoncompressorsandtooptimizethedesignofcylindersandcomponentstodeterminethedesignofcompressorsbymeansofdynamicandthermalcalculationsandfocusonthetransmissionpartofthedesign,sealingisusedtosealthethree,six-valveplanepackingseal,toalargeextenttomeettherequirementsoftheseal,thepurposeofthedesignisthroughthecorrespondingthermalcalculations,todeterminethecompressorstructureinsomerelevantcoefficients,suchaspistonforce,pressurecoefficient,etc.,andthenusedynamiccalculationstodeterminethefriction,tangentialforce,etc.,andfinallyisanimportantpartoftheoveralldeterminationofsomerelevantcoefficients,theultimategoalistoletthecompressor'sinternalstructureupgrade,reducelosses,improveefficiency.Keywords:L-typeaircompressor;power;stability;stressanalysis;seal引言1640年在奥地利制作的机械式真空泵，是近代空气压缩机械的先驱，也是后来各种型号压缩机诞生的基础。大约于1800年，第一台单级往复活塞式空气压缩机在英国制造成功，这是活塞式压缩机的第一次出现[1]。20世纪前期，德国的乌尔琛机械制造和铸造工厂生产的第一台往复式气缸无油润滑空气压缩机[2]，他们大胆的采用了石墨环作为往复密封元件[3]的材料，这次密封技术的提升使活塞式压缩机的结构得到了升级，通过这次的升级成功，活塞式压缩机被不断的应用，也一次一次的得到了升级，发展了起来。目前L型活塞式压缩机应该继续改进的方向是在压缩机的结构加以改变，尤其是传动部分，传动的不足会对吸气以及排气有很大的影响，改善传动部分也可以更好减少内部结构[4]的损耗，以及提高空压机的运转时间，并且减少空压机维修和保养的次数，很大成度提高设备的使用效率。这次设计的研究方向就是对于活塞式压缩机的整体结构设计的改善，以及气缸和组件的设计的优化，通过动力、热力计算来确定压缩机的设计方案。并且侧重于传动部分设计，重点改善L型活塞式空气长时间工作状态下，消耗零件较多，性能下降，产出效率低,使用寿命变短等问题。除以上的问题以外，在加工工艺上，好的加工精度也会大大的提高设备的运转效率，设计出一种高精度高生产效率的生产专用设备能极大地降低压缩机的生产成本，让销售效率更大的提高，进一步促进生产经济效益。1绪论1.1L型活塞式空气压缩机的研究目的与意义随着我国制造业技术的不断发展，压缩机的应用更加普遍，各种形式的压缩机被不断创造出来。按照压缩机的原理来说，分为速度型以及容积型，速度型压缩机是靠气体在高速旋转的叶轮获得巨大的动能，然后在气压器中急速降速，让动能转成势能，容积型压缩机是靠在气缸内作回转或着往复运动的活塞，使容积缩小而提高气体压力，产生势能[5]。本设计当中提到的L型活塞式空气压缩机指的是容积式压缩机，这种类型的压缩机广泛应用在空调、制冷及热泵等这次设计的研究方向就是对于活塞式压缩机的整体结构设计的改善，以及气缸和部件的设计优化，通过动力、热力计算来确认出压缩机的设计方案。并且侧重于传动部分设计。目前来说，空气压缩机所使用范围及其广泛，但是大部分都存在这许多细小问题，更以L型活塞式压缩机为主，因为体型较大，所以零部件的相关消耗颇多如何更好解决空压机长时间工作状态下，消耗零件较多，性能不断下降，产出效率低，使用寿命变短等问题是非常具有一个意义的。因此，如何改善整体结构性能，成为一个很好的发展前景，L型活塞式空气压缩机结构的设计项目具有十分深远的现实意义和工程应用价值。1.2压缩机的介绍将机械能转化成为气体的动能，并且可以给气体增压以及输送气体的机械就是压缩机[6]。当今社会压缩机的种类分为很多，按工作原理区分为两大类，即速度型和容积型，速度型压缩机工作方式是通过气体在高速旋转叶轮中的作用获得巨大的动能，然后在扩压器中急剧降低转速，使气体动能转化为势能[7]（压力能）。容积型压缩机的工作方式是靠在气缸内作往复或回转运动的活塞，使容积缩小而提高气体压力，本文中所要研究的压缩机是活塞式的压缩机，是容积式压缩机的一种分支。活塞式压缩机的优点就是适用的压力范围广，因为是容积型的工作原理，所以无论流量大小都能够达到很高的工作压力，第二的优点就是热力效果高，第三就是对于介质及排气量的适应性强[8]。L型活塞式空气压缩机可以大幅度的提高生产效率，工艺流程中也会使用，目的是为了很好符合，输送、合成，分离反应等流程，因而活塞式压缩机广泛应用于各行各业当中去，尤其是在石化行业的发展前景愈加光明所以保障可靠的运转是非常关键的。此文提到的是L型压缩机，其结构紧凑，维修的空间以及气缸的配管都比较宽敞，切向力均匀以及基础好，机器转速高，整机的结构紧凑，便于管理。1.3L型活塞式压缩机研究现状L型活塞式空气压缩机是一种适用压力范围广、适应性强、排气量范围广且压缩效率较高的一种机械设备[9]。随着技术不断的完善，广泛应用在冶炼，石油化工，食品和一些制冷等工业部门，但是由于整体的结构复杂，易损部件比较多，维修工作量比较大，也让其没有占据主导市场，可是只要妥善维护好设备，实用周期就会能够达到8000h以上，是一些中小型工厂的良好选择。1.3.1国内研究现状我国的首台容积式压缩机是在1952年沈阳气体压缩机厂试制成功了国产第一台容积压缩机，之后引进了德国的技术后，于1990年顺利研发出了适用国际标准的大型氢气往复压缩机组[10]，而得到进一步发展，目前我国的整体技术和国外还是差有基础理论不足、产品开发的能力低以及实验装备落后的差距。但是有一些技术也是达到了国际先进的水平。因为国内的供应不足，我国每年还需要适量的进口一些压缩机，如德国、美国、意大利、丹麦、日本等，但也通过设备的改造使其国产压缩机的质量和产量也不断的上升。未来我国十几年我国一定会由中国制造强国发展为中国创造强国的转变。现在我国压缩机在分油率[11]上也是没有国外先进的技术，国外的分油率可以达到99.999%，而国内大多数企业是达不到这个标准，根据资料查询我国只有烟台冰轮集团最新研制出来的油分离器[12]能够达到这个标准的要求，国内大多数研制出来的压缩机会出现油封漏油、漏气、使用效率低、电气控制元件不稳定等问题。1.3.2国外研究现状在国外目前发展较好的活塞式压缩机的公司大概是德国的比集尔、鲍华公司，美国的ITT公司，以及日本的岩日和日立公司他们在近几年大力发展无油润滑的活塞式压缩机，且不断占据市场，当今比集尔生产的活塞式压缩机已经被广泛应用于制冷和空调领域几十年，并且在市场上被公认为是最好的压缩机，国外的微型活塞空压机[13]慢慢的也进入了家用机械的队伍当中。小型的活塞式压缩机制冷是当今国外发展最为先进的一部分。在当今国外大多数的压缩机控制都是采用智能控制[14]，这样节省资源而且还能更利于操作，而国内大都数的厂子且都采用人工操作，且耗时耗力，危险系数大，且不能够合理使用，造成耗能高且资源浪费。目前整体的发展趋势就是：提高效率、降低噪音、智能制造和结构简单以及微型，而最重要一点就是减少污染，实现绿色工艺技术[15]。1.4本文主要研究内容本文主要设计的是L型活塞式空气压缩机。在通过对前人研究的内容进行学习后，通过动力、热力计算来确认空气压缩机的相关数据及有关设计方案，然后对L型活塞式空气压缩机的整体设计参数选择，之后对气缸和部件的设计，并且侧重于传动部分设计等。先计算后设计。由内向外延伸，确保设计的可行性。再用solidworks或者UG三维造型，CAD或者CAXA二维绘图。通过本次设计认识非标自动化设计。增强三维建模能力以及二维图纸的绘制能力，且通过实物模型的建立，增强动手能力，熟悉使用设计中所运用的传动原理，并且对于设计可做的变形进行联想。2基本组成和工作原理2.1总体结构和组成工作机构工作机构是主体，是主要提供气体压缩的主要部件，由气缸，气阀和活塞组件组成，活塞由在气缸中往复运动的曲柄机构驱动，L型活塞式空气压缩机有两个气缸，通常第一个气缸在垂直排，第二个气缸在水平排[16]，压缩后，第一级的气缸压缩过后气体进入中间冷却器进行冷却，然后进入第二级的气缸进行压缩，最后排入管道供使用。运动机构运动机构由曲柄，连杆和十字头（十字头用于双作用压缩机，单作用压缩机为连杆）构成，可以将选定的曲轴运动更改为往复运动。曲拐上面有一个或多个连杆，另一端连接至十字头，而十字头仅可在导向装置上执行往复运动，因此旋转的曲轴使连杆摆动并传递至十字头（活塞）并致动产生往复运动，然后是让活塞杆的运动，使活塞往复运动以利用气体做功[17]。机身压缩机的机身上是支撑以及安装整个运动机构和工作机构的地方，又是当作润滑油箱[18]，曲轴是用轴承支承在上面，对于双作用压缩机，机身上两个滑道又支撑着十字头，两个气缸分别固定在L型机身的两臂上,如图2.1是压缩机的内部示意图。图2.1活塞式压缩机内部示意图2.2活塞式压缩机的工作原理压缩过程：活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密封的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐变小，则压力、温度慢慢升高直到气缸内的气体压力与排气压力大小相等。排气过程：活塞继续向上移动，导致气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀打开，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸转入排气管道，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效果，排气阀关闭，排气结束[19]。2.2.1活塞的工作过程活塞式压缩机是通过压缩空气来增加相应的压力，而活塞的工作图如2.2所示。图2.2活塞工作示意图我选择的是L型空气压缩机，具备两个气缸，一级的气缸是低压缸，二级的气缸为高压缸，当一级的气缸中的压缩气体，之后通过中间冷却器的控制再进入二级气缸中完成升压，因此需要的压力，再通过需要的二级气缸的排气阀排出气体到排气系统中去。如图2.2所示，当活塞从左向右移动时，吸气阀P1打开，排气阀P2关闭，气体通过P1进入工作缸，直到活塞移动到内止点。当活塞从右向左移动时，吸入阀P1关闭，气体压力小于排气阀本身的弹性力，气缸中的气体被压缩，当压力达到一定条件时，则P2排气阀打开，压缩的气体被排出气缸外，如此，就完成了一次压缩的过程。2.2.2气缸的形式和工作腔对于压缩机的一个气缸进行分析，可分为单作用气缸（缸内只有一侧来能够循环进行吸气、压缩、排气的结构），双作用气缸（在活塞的两侧都具有工作腔而交互循环，进行同等级的吸气、压缩、排气的结构），和级差式气缸（利用气缸和活塞的配合，形成两个以上工作腔的，并能够完成两次循环压缩运动的结构）。一些多工作腔气缸，其中一个气缸只与工作腔的进气口相连，不作用于压缩气体，只起到力平衡的作用,称为平衡腔。图2.3压缩机的气缸形式图这次设计的L型活塞式空气压缩机是具有两个工作腔的。工作腔对于每个压缩机来说，都是不一定的，又可能单一，有可能是多个，在工作腔当中，每个容积不一定是完全都有效的，有的部分是活塞运动时扫不到的，而这些区域就被成为余隙容积，减去余隙容积的地方被称为工作容积，在设计当中要尽增加工作容积的空间，而减少余隙容积的空间。3活塞式压缩机的热力计算3.1已知条件和参数确定通过热力的计算能够确定出压缩机的吸气，排气，活塞力等参数，还有就是指示功率等，最主要能够确定电动机的参数。已知条件：型式为L型活塞式空气压缩机，双杠，双作用。设计参数：吸气压力：吸气温度:排气压力：吸气温度：排气量为100m3/min空气相对湿度为φ=0.8结构参数：活塞行程S=320mm电机的转速N=375r/min连杆长度L=760mm驱动的方式：悬挂式同步电机联接的方式：直接式（电机转子兼作飞轮）冷却的方式：水冷相对余隙容积：一级气缸的α=0.06二级气缸的α运动部件的质量如下表：表3.1部件质量表活塞组件/Kg连杆组件/Kg十字头组件/Kg=1\*ROMANI级258115133=2\*ROMANII级2571151333.2计算=1\*ROMANI级、=2\*ROMANII级的压力比根据上面所给的参数，我们可知道排气量的值100m3/min，吸气压力为,排气的压力为，级数确定为二级。压缩机的两级总压力比为：(3-1)式中：Pd2Ps1代入数值得： 压力比的分配通常是按照总省工的原则，则就是等压比分配，所以=1\*ROMANI级和=2\*ROMANII级的压力比为：(3-2)代入数值得： 因为第二级气缸的容积系数一般都会稍低于第一级气缸，所以第二级的压力会稍高于第一级气缸，一般取值范围在5%~10%之间，所以各级压力比、且和则吸排气压力如下表：表3.2吸排气压力表名义上吸气压力P名义上排气压力P压力比ε=1\*ROMANI级0.9802.8492.907=2\*ROMANII级2.8498.8003.0873.3计算各级的排气温度根据上面的参数我们可知道压缩机的转数N=375r/min，它的转数在250~500范围内，所以，隶属于大型压缩机范围，而对于大、中型压缩机取空气的绝热指数：k=1.4绝对温度和摄氏温度两者之间具有：T=t+273(3-3)式子中：绝对温度T，单位是K（开尔文）摄氏温度t，单位是℃（摄氏度）则可求出吸气温度：Ts1=32+273=305KTs2=42+273=315K因为公式：(3-4)其中：TdTsε为名义压力比所以代入数值可以，求出排气温度为：Td1=414KTd2=435k整理归纳后如表3.3所示：表3.3参数结果表吸气温度/K排气温度/K压力比εKε=1\*ROMANI级3054142.9071.41.356=2\*ROMANII级3154353.0871.41.3803.4计算相关系数3.4.1压力系数压力系数中λp一般取值是靠经验所得，因为压缩机得第一级往往是吸入压力为大气压力，可取值得范围λp1为0.95~0.98。其中得低值是可以认为适用于气阀流通截面相对小或者是弹簧力大得情况。压缩机得第二级是从第一级过来的，所以压力较大，而气阀得阻力就是相对较小，所以第二级得取值范围λp2为0.98所以压力系数:3.4.2计算凝析系数及加气系数在压缩湿润的空气，排除气体冷却后，气体中得水分会相应得增加，也是适度，但是如果水蒸气在压力下达到适合得温度，那么，就能将水从气体中释放出来，这样就会就会让最后给使用者得气体量增加了，查《化工机器》，可知道在温度32℃和42℃时的蒸汽压时：Pb1=3.170MPaPb2=3.170MPa其中Pb为进口温度下的饱和蒸汽压；所以，我们可知道必有水分析出，这时：φφ为进口气体的相对湿度；所以计算出得凝析系数：一级无凝析，所以得：λ二级有凝析，所以得：(3-5)我们可知，空气相对湿度：φ=0.6这时候我们取：所以带入数值可求出：因为在各级间当中没有抽气和加气，所以可知道抽气系统数值：再通过计算可知道气缸的容积系数：各级容积效率为：各级泄露系数为：3.5计算各级气缸的行程容积各级的行程容积可用以下公式计算： (3-6)而压缩机的排气量可用公式：(3-7)上面的公式当中：Vsiqvn是压缩机的转数；ηνiλϕiλci所以，第一级气缸的行程容积为：代入数值得 第二级的气缸行程容积为：代入数值得：3.6各级活塞杆直径以及气缸直径的选取双作用的气缸直径计算，我们可以利用公式：(3-8)其中我们选取的活塞杆直径：d=80mm式子中：VS为各级工作容积单位是m3D为气缸直径单位为m所以，代入数据可求得一级气缸： 二级气缸代入数据：根据气缸的直径标准，我们的取值需要是整圆，所以：D1=880mmD2=520mm3.7活塞力相关计算3.7.1活塞的工作面积根据公式：Vs=FS（可以求出工作容积。式子中：Vs为各级的工作容积，单位是m3F为活塞的工作面积，单位是m2所以可以求出：一级气缸的活塞面积为：(3-10)带入数值得：二级气缸的活塞面积为：代入数值得：3.7.2活塞的推力计算活塞的推力计算可以用公式：(3-11)式子中：Fi代表的是活塞的面积Pdi代表的是排气的压力Psi代表的是进气压力由上面的公式，可以知道:所以，我们可确定，活塞推力为：3.8电机的输出功率和轴的功率计算根据我们的使用环境，以及我们使用的需求，还有价格问题，选择合适的驱动方式，是非常重要的，所以说，我选择的驱动方式，是电机驱动，且也能够很好的满足相关条件。电机的输出功率，大概是两部分，摩擦功和指示功，摩擦功的话就是机械运转中的阻力消耗，而指示功力才是压缩机的工作时压缩气体的能力，所以主轴的功力，就是摩擦功和指示功的合力，即为轴功[20]，且单位时间消耗的功率为轴功率（NZ），指示功率除于轴功功率，就是机械效率（ηm）(3-12)式子中：Ni为总功率，数值为237kηm机械效率取值为0.90~所以我们可知道： (3-13)代入数值得：电动机的输出功率为：N因为是联轴器直接连接，所以：η代入数值可求出： 则还可求出，电动机轴的功率为：Ng=(05~1.15)Ne代入数据可求出：Ng=(505.10~553.20)kW3.9电机的选择我们常用的电机有内燃机，汽轮机，电动机，再考虑我们的使用环境，以及我们使用的需求，还有价格问题，所以我们最后选择的是电动机用来驱动压缩，价格便宜，使用的范围广泛，只要有电，就可以使用。根据Ng值范围505.10~553.20kW我们选择的电机如下：表3.4电机选择表型号功率kW转速n/rpm电压U/V电流I/A转动惯量J/tm²TDK/20-165503756000642.2我们可以算出储备系数： 按照设计规定取值在5%~15%范围，满足要求，所以选择电机合理。4动力计算动力计算的目的是动平衡设计和飞轮距设计，而动平衡[21]是能够平衡往复和旋转的惯性力和力矩，减小机器的振动。4.1往复惯性力的计算当压缩机工作时，内部的运动部件不在以恒定的速度运动和旋转时，就会产生惯性力，从牛顿的第二定律可知道，质量和加速度的乘积就是惯性力，且惯性力的方向总和加速度的方向相反，所以由往复的质量产生的往复惯性力的公式[22]为：Fis=式中：r为曲柄半径，单位是mm，其值为ω为曲柄的选择角速度，其值为λ为曲柄半径和连杆长度之比α为曲柄的转角为了简便计算将压缩机中做往复运动的部件活塞、活塞杆和十字头，可将这几个部件简化为一个质点A,质量的总和用mpmp=公式当中：ms为活塞杆，十字头，活塞的质量，单位kmd是连杆的质量，单位是k则代入数值可求出：F4.2摩擦力的计算摩擦力的产生是因为压力的作用，但是因为压缩机的运动，所以非常的不好测量，考虑到其值远小于气体力和惯性力，为使计算更为方便，摩擦功率通过选取得，根据资料查到可知道一般的往复摩擦功率为0.6~0.7（取值为0.65），因为是活塞式压缩机，所以只计算往复摩擦力，所以可知道：(4-3)式子中：Ffs表示的往复摩擦力，单位是kΝi1表示的是指示功率，单位是ηm为机械效率，且数值计算后的结果为S是活塞行程，单位是mn为压缩机的转速，单位是r/min当α（曲柄的转角）为0°到180°时，连杆受拉力；当α（曲柄的转角）为180°到360°时，连杆受压力代入数值得： 4.3总活塞力的计算总活塞力就是压缩机的综合活塞力，而就是摩擦力和往复惯性力以及气体力的和，公式是Fp4.4切向力的计算切向力值随总活塞力和曲柄转角的变化而变化，即： (4-5)而其中：sinβ=所以得到： (4-6)5主要零部件设计L型活塞式空气压缩机是将电机得回转运动，转换为活塞得往复直线运动，由曲柄连杆来实现，所以对于传动部分得零件来进行特别设计，以便能够更好得提高压缩机得性能以及减少损耗。而L型活塞式空气压缩机得结构简图就如下：图5.1L型压缩机的结构图5.1活塞活塞组件和气缸的配合组成了压缩容积，而活塞部件是由活塞环，活塞销，活塞杆，以及活塞主体等组成，它需要很好的密封性以及刚度和强度，在制作工艺性以及重量上也要有好高得要求，所以，我选择用的是盘状形活塞。5.2曲轴在本次设计中，压缩机得曲轴我选用的轴式是曲拐轴，它的结构紧凑，适用得范围广，而且重量轻，但是安装不是很方便。曲轴需要具备：具备一定的刚度；强度很好，能够承受住活塞运动时产生的冲击力；轴颈尺寸要适合压缩机，能够具备相应的承载能力。曲轴主要包括曲拐销，曲柄，主轴颈等，因为曲轴的一些特点，所以我选取的材料是QT600-3,它能够很好的满足，耐磨，对应力集中敏感性小的条件。(1)曲柄销的直径D=(46~56)式子中：P为活塞力，单位是ND为曲柄销直径，单位是mm当压缩机工作时，活塞力小，行程短时，曲轴的材料许用应力高时，主轴承的负荷大时，往往会使系数值偏小，反之就是偏大。则我们可知道，D=(28.6~34.9)mm为了能够满足压缩机的工作，提高曲柄销的强度，我们取曲柄销的直径:D=38mm（2）主轴颈的直径根据公式：D1=在确定直径时，我们应该考虑到轴颈的重合度不能为零。则可知道： 在考虑到实际的因素，最后求出：D1另一端取值为：D1（3）曲柄的厚度根据公式：t=0.6在考虑到大的曲柄厚度应该相应于小的曲柄厚度，所以：t=24mm（4）曲柄的半径根据我们所知道的活塞行程的一半来确定出曲柄的半径,所以曲柄半半径：r=160mm5.3连杆连杆能够具有转向功能，它能够改变曲轴得运动方向，从而能够让活塞拥有直线运动，连杆组件包括连杆大头、连杆螺栓、大头盖、连杆小头、连杆螺母、垫圈等，连杆得杆体也有很多，像圆形、矩形、工字形等，根据压力不同，选择也不同，而本次设计得压缩机压力较大，所以选择的杆体为工字形的。连杆的材料也是一般都是用一些优质的碳素钢以及球墨铸铁，在高速运转下压缩机可采用优质的合金钢，此设计中连杆采用LY12的硬铝合金。5.3.1连杆长度尺寸的确定连杆的长度L是连杆的大小头孔的中心距，而曲柄的半径r和连杆的长度L之间的比值是： (5-4)当比值λ大时就会发生连杆运动与压缩机内部滑道壁想碰，而比值λ小时就会让压缩机的外形增大，所以取值必须得当，而当压缩机为角度式压缩机，λ的取值是所以：代入数值得： 5.3.2连杆大头瓦和小头衬套尺寸的确定很多压缩机目前为了维修和制造的方便，把主轴颈和曲柄销直径设计一样，所以大头瓦的直径和曲柄销的一样为38mm。而小头衬套的直径是衬套的宽度为b厚度为S，则可知：S=0.06~0.08b=1~1.4式子中d为活塞销的直径，且为20mm，所以可知道：S=1.4mmb=245.3.3连杆宽度尺寸的确定从工艺问题考虑，连杆的大小头宽度相等，对于连杆的宽度可以用：B=0.9b(5-7)式子中：b为轴瓦的宽，单位是mm当对于大头定位时可以采用大头瓦宽度定位制而小头定位可用小头衬套宽度定位，所以：大头的宽度：B1=22mm采用大头轴瓦宽度，则：B1=24mm小头的宽度：B1=22mm采用小头衬套宽度，则：B2=24mm5.4填料函活塞杆和缸座孔，环形间隙的密封靠填料实现，填料函的作用是当活塞杆运动时，防止气缸中气体从活塞杆与气缸之间的缝隙泄露。要求密封性能好，耐磨。常用的有如下三种：平面填料函、锥面填料函以及塑料填料函。压缩机中填料的自紧密封是通过气体的压差来自行控制的。我们通常根据性质、密封要求的高低。根据结构型式和使用习惯，选取适合的密封圈。5.5冷却器在工作过程中，空气压缩机被储存在储罐中的压缩空气使用，由于较高的压力，可以产生更多的热能，如果不能首次降低温度，则可能会因过热而导致危险，空气压缩机的冷却器用于制冷和冷却机器，这可以更好地保持空气压缩机的连续工作状态[23]。长时间使用空气压缩机冷却器后，空气压缩机冷却器水中的钙，镁和其他碳酸氢盐物质会在其中形成水垢，这将增加空气压缩机入口和出口的温度，并且空气不会冷却至预期温度，因此清洁空气压缩机的冷却器是非常重要[24]。水被用作冷却介质，停止机器并确保压力已消除，按下主电源开关。拆下冷却水入口和出口管道，导入清洁溶液以使其浸泡与泵一起循环冲洗并浸泡在干净水中后，安装冷却水达至入口和出口管道。5.6润滑 往复式压缩机的润滑，需要润滑的地方是气缸、活塞、活塞环、活塞杆、排气阀和密封填料等，我选择的润滑方式是压力润滑[25]，用润滑油由专门的注油器在压力下注入需要润滑的地方。6整机的装配渲染及其爆炸图6.1活塞曲柄滑块配合图L型活塞式空气压缩机的内部运动配合是，电机带动，然后将活塞得往复直线运动变为曲柄连杆的直线运动，由曲柄连杆来实现，基于ug建模，使用配合命令根据约束进行配合运动[26]。如图6.1所示。图6.1活塞曲柄滑块示意图6.2整机的装配图展示如下图6.2所示，L型活塞式空气压缩机的整机装配是通过三维建模后经过各部分的装配完成的，装配过程有序紧密，尺寸配合准确无误。图6.2L型活塞式空气压缩机整机装配示意图6.3整机的装配渲染图展示我所设计的装配渲染图是用UG12.0进行渲染，该软件有良好的渲染效果，色彩清晰透亮，有极好的观赏性。如图6.3所示。图6.3L型活塞式空气压缩机整机渲染示意图6.4整机的装配爆炸图展示爆炸图的设计目的是为了能够更加直观的观察内部结构和零部件的安装方式，零件爆炸摆放位置合理规范，让人能够在不深入了解的情况下直观地看出内部构造，也能让加工操作人员一目了然，减少看装配图时间过长的麻烦,如图6.4所示。图6.4L型活塞式空气压缩机爆炸图结论通过以上分析，了解了L型活塞式空气压缩机的整体结构，知道了压缩机内部结构改善的重要性，本文对于压缩机的整体结构进行了设计，对于压缩机的整体内部相关零件尺寸，电机型号进行了选择，也对于相关系数，活塞的推力，压缩机的切向力、摩擦力、排气温度、气缸的行程容积等进行了计算。在对比了往复式和回转式压缩机的不同后，着重于对于压缩机的传动部分进行了设计，对其一些相关数据进行了选择，来能够更好的减少损耗，在进行了热力计算之后，知道了设法减少吸气预热、压力损失、泄露等系数值，和改善冷却、减小过程指数等，都会减小单位体积排气量消耗的指示功，而提高了效率，这说明数值的选取在设计当中尤为重要，文中的相关数值的选取，是具有很大的意义。经过本文的计算，以及相关数据的选取，分析得出结论，压缩机的系数选取尤为重要，直接影响到压缩机的功率消耗，而在内部当中结构之间的配合，是压缩机使用寿命长短的关键，尤其是传动部分，传动的不足会对吸气以及排气有很大的影响，改善传动部分也可以更好减少内部结构的损耗，以及提高空压机的运转时间，另外，外界因素如，空压机维修和保养不及时，润滑达不到标准等，都是能够减少机器的使用寿命，所以要大大降低外界因素带来的影响，而不断提高效率。参考文献[1]高其烈，空气压缩机的技术进展和趋向[J].压缩机技术，1981(2)：55-58[2]郑祖斌,通用机械设备[M].北京:机械工业出版社,2004：30-35[3]徐少明,空气压缩机实用技术[M].北京:机械工业出版社,1994：50-52[4]吴宗泽.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2008：30-45[5]张国辉，李世杰.活塞式压缩机设计的基本原则[J].黑龙江科技信息，2008[6]郁永章.容积式压缩机设计手册[M].北京:机械工业出版社,1974：40-45[7]康永,张建伟.过程流体机械[M].北京:化学工业出版社,2007：30-32[8]王洪艳.AutoCAD实用教程[M].南京:南京大学出版社,2014：70-75[9]王迪生.活塞式压缩机结构[M].北京:机械工业出版社,1990：24-32[10]黄毅.静力学[M].北京:北京科技大学,2015：33-35[11]潘永密,李斯特.化工机器[M].北京:化学工业出版社,1980：32-33[12]黄毅.材料力学[M].北京:北京科技大学,2015：15-60[13]曾得江.机械基础[M].北京:机械工业出版社,2016：25-70[14]活塞式压缩机设计编写组,活塞式压缩机设计[M].北京:机械工业出版社,1974：15-25[15]GB7787-87往复活塞空气压缩机基本参数[S].北京:中国标准出版社,1988[16]杨惠宗,泵与风机[M].上海:上海交通大学出版社,1992：7-10[17]张凤林,刘战涛.机械制图[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2014：25-35[18]周国良,压缩机维修手册[M].北京:化学工业出版社,2010：22-28[19]张立新，压缩机在煤化工工艺中的应用实践[J].化工管理，2013(22):258-258[20]郁永章,活塞式压缩机[M].北京:机械工业出版社,1982：9-12[21]林梅,活塞式压缩机原理[M].北京:机械工业出版社,1987：12-13[22]秦建文，黄映云，王光同.柴油机曲柄连杆机构动力学仿真与瞬时转速分析[J].内燃机与配件,2015(2)：13-16[23]程志红,唐大放.机械设计课程上机与设计[M].南京:东南大学出版社,2006：20-22[24]汪云瑛,张湘亚.泵和压缩机[M].北京:石油工业出版社,1987：11-13[25]赵敖生.材料成形与机械制造技术基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2015：8-9[26]许金元,李震,何芝仙.基于ADAMS的压缩机主传动系统动力学优化问题研究[J].安徽工程大学学报,2016(3)：53-60致谢毕业在即，毕业设计的工作总算要告一段落，因为今年的疫情情况，我们没有办法回到学校来进行答辩，这是一个遗憾，我们只能采取线上答辩的方式了，在这作为最后一次，在校期间的作业上交的方式虽然有变，但是我也要做到最好，为自己的学生生涯画上一个完美的句号。在这里，我很感谢我的毕业设计指导老师，于硕老师和郑胜俊老师，因为在整个过程中如果没有他们的悉心教导的话，我是很难完成此次设计，选题开始时，因为自己没有经验，很难做出好的决定，是两个老师在反复为我讲解下，我最后才选出了这个题目，之后也是不断的为我提供相应的专业知识的讲解，一点一滴的为我讲解论文的错误之处，才能够让我顺利的完成毕业论文的书写，再一次非常感谢于硕老师和郑胜俊老师，他们是一个有着过硬专业知识，严谨治学态度的好老师，在老师的帮助之下，我总算是完成了我的毕业设计。最后，感谢我的老师和学校这么多年的培养，十分感谢，谢谢!

捷键与一些电脑小技巧HYPERLINKwinkey+d:

这是高手最常用的第一快捷组合键。这个快捷键组合可以将桌面上的所有窗口瞬间最小化，无论是聊天的窗口还是游戏的窗口……只要再次按下这个组合键，刚才的所有窗口都回来了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！

--这个就是winkeywinkey+f:

不用再去移动鼠标点“开始→搜索→文件和文件夹”了，在任何状态下，只要一按winkey+f就会弹出搜索窗口。

winkey+r:

在我们的文章中，你经常会看到这样的操作提示:“点击‘开始→运行’，打开‘运行’对话框……”。其实，还有一个更简单的办法，就是按winkey+r！

alt+tab:

如果打开的窗口太多，这个组合键就非常有用了，它可以在一个窗口中显示当前打开的所有窗口的名称和图标●，选中自己希望要打开的窗口，松开这个组合键就可以了。而alt+tab+shift键则可以反向显示当前打开的窗口。

winkey+e:

当你需要打开资源管理器找文件的时候，这个快捷键会让你感觉非常“爽”！再也不用腾出一只手去摸鼠标了！

小提示:

winkey指的是键盘上刻有windows徽标的键●。winkey主要出现在104键和107键的键盘中。104键盘又称win95键盘，这种键盘在原来101键盘的左右两边、ctrl和alt键之间增加了两个windwos键和一个属性关联键。107键盘又称为win98键盘，比104键多了睡眠、唤醒、开机等电源管理键，这3个键大部分位于键盘的右上方。

再补充点

F1显示当前程序或者windows的帮助内容。

F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”

F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框

F10或ALT激活当前程序的菜单栏

windows键或CTRL+ESC打开开始菜单

CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框

DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站

SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是

放入回收站

CTRL+N新建一个新的文件

CTRL+O打开“打开文件”对话框

CTRL+P打开“打印”对话框

CTRL+S保存当前操作的文件

CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板

CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板

SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置

ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作

ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作

Windows键+D：最小化或恢复windows窗口

Windows键+U：打开“辅助工具管理器”

Windows键+CTRL+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置

Windows键+E打开资源管理器

Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框

Windows键+R打开“运行”对话框

Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框

Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框

SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单

SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开wo

rd的时候按下不放，可以跳过自启动的宏

ALT+F4关闭当前应用程序

ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单

ALT+TAB切换当前程序

ALT+ESC切换当前程序

ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换

PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板

ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板

CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）

CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前

一个窗口）

在IE中：

ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）

ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）

CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）

F5刷新

CTRL+F5强行刷新1.打开“我的电脑”-“工具”-“文件夹选项”-“查看”-在“显示所有文件和文件夹”选项前打勾-“确定”

2.删除以下文件夹中的内容：

x:\DocumentsandSettings\用户名\Cookies\下的所有文件(保留index文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\Temp\下的所有文件(用户临时文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(页面文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\History\下的所有文件(历史纪录)

x:\DocumentsandSettings\用户名\Recent\下的所有文件(最近浏览文件的快捷方式)

x:\WINDOWS\Temp\下的所有文件(临时文件)

x:\WINDOWS\ServicePackFiles(升级sp1或sp2后的备份文件)

x:\WINDOWS\DriverCache\i386下的压缩文件(驱动程序的备份文件)

x:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件

3.如果对系统进行过windoesupdade升级，则删除以下文件：x:\windows\下以$u...开头的隐藏文件

4.然后对磁盘进行碎片整理，整理过程中请退出一切正在运行的程序

5.碎片整理后打开“开始”-“程序”-“附件”-“系统工具”-“系统还原”-“创建一个还原点”(最好以当时的日期作为还原点的名字)

6.打开“我的电脑”-右键点系统盘-“属性”-“磁盘清理”-“其他选项”-单击系统还原一栏里的“清理”-选择“是”-ok了

7、在各种软硬件安装妥当之后，其实XP需要更新文件的时候就很少了。删除系统备份文件吧：开始→运行→sfc.exe/purgecache近3xxM。(该命令的作用是立即清除"Windows文件保护"文件高速缓存，释放出其所占据的空间)

8、删掉\windows\system32\dllcache下dll档(减去200——300mb),这是备用的dll档，只要你已拷贝了安装文件，完全可以这样做。

9、XP会自动备份硬件的驱动程序，但在硬件的驱动安装正确后，一般变动硬件的可能性不大，所以也可以考虑将这个备份删除，文件位于\windows\drivercache\i386目录下，名称为driver.cab，你直接将它删除就可以了，通常这个文件是74M。

10、删除不用的输入法：对很多网友来说，WindowsXPt系统自带的输入法并不全部都合适自己的使用，比如IMJP8_1日文输入法、IMKR6_1韩文输入法这些输入法，如果用不着，我们可以将其删除。输入法位于\windows\ime\文件夹中，全部占用了88M的空间。

11、升级完成发现windows\多了许多类似$NtUninstallQ311889$这些目录，都干掉吧，1x-3xM

12、另外，保留着\windows\help目录下的东西对我来说是一种伤害，呵呵。。。都干掉！

13、关闭系统还原：系统还原功能使用的时间一长，就会占用大量的硬盘空间。因此有必要对其进行手工设置，以减少硬盘占用量。打开"系统属性"对话框，选择"系统还原"选项，选择"在所有驱动器上关闭系统还原"复选框以关闭系统还原。也可仅对系统所在的磁盘或分区设置还原。先选择系统所在的分区，单击"配置"按钮，在弹出的对话框中取消"关闭这个驱动器的系统还原"选项，并可设置用于系统还原的磁盘空间大小。

14、休眠功能会占用不少的硬盘空间，如果使用得少不妨将共关闭，关闭的方法是的：打开"控制面板"，双击"电源选项"，在弹出的"电源选项属性"对话框中选择"休眠"选项卡，取消"启用休眠"复选框。

15、卸载不常用组件：XP默认给操作系统安装了一些系统组件，而这些组件有很大一部分是你根本不可能用到的，可以在"添加/删除Windows组件"中将它们卸载。但其中有一些组件XP默认是隐藏的，在"添加/删除Windows组件"中找不到它们，这时可以这样操作：用记事本打开\windows\inf\sysoc.inf这个文件，用查找/替换功能把文件中的"hide"字符全部替换为空。这样，就把所有组件的隐藏属性都去掉了，存