毕业设计（论文）-配备11kW电机的空气压缩机系列设计.docxVIP

1 绪论压缩机是一种将气体压缩从而提高气体压力或输送气体的机器，可以满足工业上对气体压缩的各种需求，应用范围很广，而且在许多领域中是其他类型机械设备所无法替代的。往复式压缩机是容积式压缩机的一种，它是利用活塞在气缸中对气体进行压缩，而使气体压力提高并排出的压缩机械[1]。我国的空气压缩机制造业起步于20世纪50年代末，目前，我国空气压缩机行业的动力用往复压缩机、微型压缩机等产品主要技术指标达到了国际同类产品先进水平[2]。如今微型空压机已经成为一种广泛使用的机械产品，在同样的排气量和不同排气压力下，所需的配套电机功率不尽相同，由于我国电机系列分别为4kW、5.5kW、7.5kW和11kW等，各档之间调差较大。目前市场上的不少压缩机多由传统的机型系列演变而来，如果排气量和排气压力配置不当，必然出现实际需要和电机功率相差过大的问题，导致匹配不合理。“配备11kW电机的空气压缩机系列设计”课题，旨在从匹配电机功率入手，合理解决排气量和排气压力配套系列问题。也可为我国小型压缩机制造行业拓展新产品提供思考。2设计参数及要求2．1 设计题目配备11kW电机的空气压缩机系列设计2．2设计参数压缩介质：空气匹配电机功率：11kW吸气压力：0.1MPa 排气压力系列：0.4 MPa、0.7 MPa、1.0MPa、1.25 MPa、1.4 MPa（表压）一级吸气温度：20℃　　　　　　二级吸气温度：35℃~40℃各级排气温度：≤200℃2．3技术要求结构布置型式：V型、W型和S型。气阀采用舌簧阀。风冷式飞溅润滑。3热力学计算3．1总体结构设计本设计为系列化设计，结构型式涉及V型、W型和S型，均属角度式压缩机。为保证各列往复运动质量相等，有利于惯性力的平衡。V型结构两列气缸中心线夹角为90°，可以做成双重V型；W型相邻两列气缸中心线夹角为60°，S型（也称扇形）相邻列的气缸中心线夹角为45°。压缩机结构方案示意图如下所示，排气压力0.4 MPa、0.7 MPa、1.0MPa系列采用单级压缩或双级压缩，其余采用双级压缩。图3-1为V型一级结构方案，图3-2为V型二级结构方案，图3-3为W型一级结构方案，图3-4 为W型二级偏置结构方案，图3-5为W二级置中结构方案，图3-6为S型一级结构方案，图3-7为S型二级偏置结构方案。对于W型二级置于一侧与二级置于中间两种方案的优差对比将在动力计算中进行比较，以飞轮距最小的方案为最优方案。现以W型结构排气压力为1.25MPa的空气压缩机为例进行设计计算，暂取行程s = 90mm=0.09m，压缩机转速n=850r/min。3．2初步确定各级公称压力和温度3.2.1 初步确定各级名义压力多级压缩过程中，常取各级压力比相等，这样各级消耗的功相等，而压缩机的总耗功也最小[3]。各级压力比按下式确定：（3-1）式中： — 任意级的压力比； — 总压力比；z —级数。总压力比：各级压力比：在实际压力比分配中，为保证第一级有较高的容积系数，从而使气缸尺寸不至于过大，将第一级压力比取小些，通常第一级压力比。选取第一级压力比则第二级压力比各级名义进、排气压力及压力比已经调整后列表如下：表3-1 各级名义进、排气压力及压力比级数名义进气压力p1(MPa)名义排气压力p2(MPa)名义压力比εⅠ0.10.34173.417Ⅱ3.4171.353.9513.2.2 初步确定各级排气温度各级排气温度计算公式：(3-2)式中：Td— 级的排气温度，K；Ts—级的吸气温度，K；n — 压缩过程指数。在实际压缩机中，压缩过程指数，可按以下经验数据选取[4]：对于大、中型压缩机：对于微、小型空气压缩机：空气绝热指数k=1.4，取：各级名义排气温度计算结果列表如下：表3-2各级排气温度级数名义吸气温度T1名义压力比压缩过程指数n名义排气温度T2℃K℃KⅠ202933.4171.331.356124.44397.44Ⅱ353083.9511.331.406160.11433.113．3 确定各级的进、排气系数3.3.1 容积系数容积系数是由于气缸存在余隙容积，使气缸工作容积的部分容积被膨胀气体占据，而对气缸容积利用率产生的影响[4]。(3-3)式中：— 容积系数；—相对余隙容积； —压力比。各级膨胀过程指数m按下表计算[4]。表3-3不同压力下的值进气压力105Pa任意值时k=1.40时1.51.21.5~41.254~101.310~301.35301.40根据不同的气阀结构，选用各级的相对余隙容积值。采用环状气阀时，一般值在下列范围内选取：低压级，中压级，高压级。采用舌簧阀的微小型压缩机，。影响的主要因素为：1)在相同的活塞线速度和排气量情况下，高转速短行程的相对余隙容积，要比低转速长行程的相对余隙容积大得