活塞式压缩机设计毕业设计说明书.docx

1引言

活塞式压缩机设计是专业课程设计的主要方向之一。活塞式压缩机的主要特点有：压力范围广，效率高，适应性强。然主要缺点有：外形尺寸和重量较大，需要较大的基础，气流有脉动性和易损零件较多。综合考虑我们的设计题目主要以排气量小于1m3/min的微型或小型角度式空气压缩机为主。

用于提供压缩空气的角度式空气压缩机包括V型、W型、S型等结构型式，主要分为单级和两级压缩两大类；润滑方式分：有油润滑、无油润滑；冷却方式主要为风冷；气阀型式主要为舌簧阀。单级和多级压缩各有优点，有油和无油各有特点，风冷是小型空气压缩机常见的冷却方式，与水冷相比也各有优点。目前，小型空气压缩机气阀常用舌簧阀，主要是余隙小，气缸利用率高。

空气压缩机的设计原则：(1)满足用户提出的关于排气量、排气压力以及有关使用条件的要求；(2)有足够的使用寿命及使用可靠性；(3)运转的经济性；(4)动力平衡性良好；(5)维护及检修方便；(6)尽可能使用新结构、新技术及新材料；(7)制造工艺性良好；(8)机器轻巧。以上原则往往彼此之间相矛盾，应根据压缩机的用途，在保证主要要求下，尽量满足其他要求[1。

活塞式压缩机的发展趋势是：

(1)高压、高速、大容量。在某些化工部门，提高压力可以提高合成效率，因而压缩机的压力在逐渐提高。高转数、短行程的结构应用降低了机器占地面积和金属消耗量。

(2)提高效率以及延长使用期限。

(3)按产品系列化、通用化、标准化进行生产，以便于产量、质量的提高，且适用于产品变型。

目前市场上通用的排气压力系列有0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa、2.5MPa五档，而两级的以1.0MPa、1.25MPa两档为主。

2总体结构方案设计

总体方案设计是整个设计的关键，方案的选择一定要有充分的选择依据。在理解的基础上，准确表达设计方案的目的。明了该种结构方案的热力学目的和特点，动力学目的和特点，结构优化设计的目的以及其它需要完善和实现的目标。

2.1设计参数

压缩介质：空气

空气相对湿度：以石家庄地区为准

吸气压力：大气压

排气压力：0.7MPa

排气量：≥0.9m3/min

活塞行程：S=65mm

一级进气温度：(10~45)℃

2.2设计要求

选取适宜的级数、冷却方式等，确保排气量≥0.9m3/min。压缩机主机设计转速范围(800~1500)r/min。压缩机的结构紧凑，便于移动。

2.3总体结构示意图

图2-1W型单级压缩示意图

2.4方案设计

由题目可知压缩机型式为W型型式，特点是连杆与活塞直接连接，无十字头和活

塞杆，结构紧凑。级数选择为一级，单机压缩结构简单，结构上主要考虑惯性力平衡问题。采用单作用气缸。压缩机转速为1000r/min,相对微小型压缩机，气阀型式一般选择舌簧阀。考虑到成本和结构简单等问题，冷却方式选择风冷，驱动方式选择电机驱动。各列气缸布置按照总体结构示意图。

3热力学计算

压缩机的热力计算，是根据气体压力、容积和温度之间存在的热力学关系，结合压缩机的具体特性和使用要求而进行的，其目的是确定压缩机的结构型式、合理的热力参数(各级的吸排气温度、压力、功耗等)和合理的结构参数(活塞行程、曲轴转速和气缸直径等),为动力学计算和零部件结构设计提供依据。

3.1初步确定名义压力和温度

3.1.1初步确定压力

压缩机的排气压力为0.8MPa,压力比为8。考虑到压缩机的结构、重量以及运输方便，单级压缩既可以满足压力比，又有结构简单，重量轻和便于携带等优势。因而压缩机采用单级压缩，进气压力为0.1MPa,排气压力为0.8MPa,压力比为8。

3.1.2初步确定排气温度

对于微小型压缩机，各级气体的等熵指数近似取标准状态下的k=1.4。

排气温度按下式计算

(3-1)

式中：Ta—级的排气温度，K;

T?—级的吸气温度，K;

n—压缩过程指数。

对于微小型空气压缩机：n=(0.9~0.98)k

将吸气温度ts=20℃即T?=293K,c=8,n=0.95k,k=1.4带入(3-1)式，结果得Ta=491K,

则ta=218℃。

3.2计算排气系数

3.2.1计算容积系数

(3-2)

按下表计算各级膨胀过程指数m。

表3-1不同压力下的m值[1]

进气压力10?MPa

任意k值时

k=1.40时

1.5

m=1+0.5(k-1)

1.2

1.5~4

m=1+0.5(k-1)

1.25

4~10

m=1+0.5(k-1)

1.3

10~30

m=1+0.5(k-1)

1.35

30