畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告1文獻(xiàn)綜述空氣壓縮機(jī)按工作原理可分為容積式壓縮機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī)，離心式壓縮機(jī)?，F(xiàn)在常用的空氣壓縮機(jī)有活塞式空氣壓縮機(jī)，螺桿式空氣壓縮機(jī)，離心式壓縮機(jī)以及滑片式空氣壓縮機(jī)，渦旋式空氣壓縮機(jī)。往復(fù)活塞式壓縮機(jī)是利用活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，使容積減小而提高氣體壓力并輸送氣體的機(jī)械，在石油、化工、機(jī)械、采礦、制冷、制藥、冶金、建筑、土木、食品和國防等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用[1]。1.1活塞壓縮機(jī)的特點活塞式壓縮機(jī)與其他類型的壓縮機(jī)相比，特點是：1)壓力范圍最廣?；钊綁嚎s機(jī)從低壓到超高壓都適用。2)效率高。由于工作原理不同，活塞式壓縮機(jī)比離心式壓縮機(jī)的效率高得多。而回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由于高速氣流阻力損失和氣體內(nèi)泄漏等原因，效率亦較低。3)適用性強(qiáng)?；钊綁嚎s機(jī)的排氣量可在較廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，特別是在叫小的排氣量的情況下，要做成速度型，往往很困難，甚至是不可能的。此外，氣體的重度對壓縮機(jī)性能的影響，亦不如速度型那樣顯著，所以同一規(guī)格的壓縮機(jī)，將其用于壓縮不同介質(zhì)時，較易改造。活塞式壓縮機(jī)的主要缺點是；外形尺寸和重量較大，需要較大的基礎(chǔ)，氣流有脈動性，以及易損零件較多[2]。1.2微型活塞壓縮機(jī)主要參數(shù)中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了微型往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)的基本參數(shù)，適用于額定功率不超過15kw的電動機(jī)或相當(dāng)功率的內(nèi)燃機(jī)配套的風(fēng)冷、單作用一般用微型往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)，其公稱容積流量(公稱排氣量)小于2.5m3/min，額定排氣壓力不超過14bar[14.28kgf/cm2][3]。1.21壓縮級數(shù)與額定排氣壓力標(biāo)準(zhǔn)JB1407-85規(guī)定壓縮級數(shù)為一級、二級。驅(qū)動電動機(jī)額定功率(kW)系列：0.75，1.1，1.5，2.2，3，4，5.5，7.5，11，15。排氣壓力(MPa)系列：0.25，0.4，0.7，1.0，1.25，1.4。1.22氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)JB1407-85所規(guī)定的微型空氣壓縮機(jī)氣缸直徑(mm)系列：20，40，45，50，55，56，60，65，71，75，90，100，115，125，135[4]。1.23規(guī)定工況一級吸氣壓力為1.0bar[1.02kgf/cm2](絕壓)，吸氣溫度為20℃，相對濕度為零，排氣壓力為額定排氣壓力，曲軸轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速。1.3角度式活塞壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式角度式壓縮機(jī)氣缸中心線間具有一定的夾角，但不等于零或180°。按氣缸中心線的位置不同，又分為W型、V型，L型和扇形等。W型同一曲拐上相鄰列的氣缸中心線夾角為60°時，其動力平衡性最佳；這種結(jié)構(gòu)也有做成雙重W型(六列)的。V型同一曲拐兩列的氣缸中心線夾角可以做成90°、75°、60°等；90°時平衡性最佳，但為了結(jié)構(gòu)緊湊起見，做成60°的居多，也可以做成雙重V型的。L型相鄰兩列的氣缸中心線夾角為90°，而且分別作垂直于水平布置。扇形同一曲拐上相鄰列的氣缸中心線夾角為45°時，平衡性最佳；這種結(jié)構(gòu)也有做成雙重(八列)結(jié)構(gòu)的。角度式壓縮機(jī)共同的優(yōu)點是：(1)各列的一階慣性力的合力，可用裝在曲軸上的平衡重達(dá)到大部分或完全平衡，因此機(jī)器可取較高的轉(zhuǎn)數(shù)。(2)氣缸彼此錯開一定的角度，有利于氣閥的安裝與布置。因而使氣閥的流通面積有可能增加(相對于立式壓縮機(jī)而言)，中間冷卻器和劑間管道可以直接裝在機(jī)器上，結(jié)構(gòu)緊湊。(3)角度式壓縮機(jī)可以將若干列的連桿連接在同一曲拐上，曲軸的拐數(shù)可減少，機(jī)器的軸向長度可縮短，因此主軸頸能采用滾動軸承[2]。1.4壓縮機(jī)的熱力學(xué)分析壓縮機(jī)的熱力計算，是根據(jù)氣體的壓力、容積和溫度之間存在一定的關(guān)系，結(jié)合壓縮機(jī)的具體特性和使用要求而進(jìn)行的；其目的是要求得最有利的熱力參數(shù)(各級的吸排氣溫度、壓力、所耗動力)和適宜的主要結(jié)構(gòu)尺寸(活塞行程、氣缸直徑等)。文獻(xiàn)[5]建立往復(fù)式壓縮機(jī)的熱力學(xué)分析的整體模型，對五個主要和四個次要的無量綱物理參數(shù)進(jìn)行分析，得到了容積效率、單位質(zhì)量功和指示效率的表達(dá)式，此模型能夠預(yù)測往復(fù)式空氣壓縮機(jī)在不同操作條件下的性能，討論了各種損失的相對重要性和不同參數(shù)的影響，特別指出了氣缸內(nèi)的殘余質(zhì)量餾分和缸壁到流體的熱傳遞。1.5往復(fù)壓縮機(jī)的冷卻壓縮機(jī)中的冷卻系統(tǒng)包括：氣缸組件冷卻、級間冷卻、壓縮氣體排出壓縮機(jī)的后冷卻，以及潤滑油的冷卻等。風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)一般由風(fēng)扇、中間冷卻器(又稱中冷器)及壓縮機(jī)上的散熱裝置等組成。1.51風(fēng)扇風(fēng)扇是將冷卻空氣強(qiáng)制性送給中間冷卻器和氣缸組件的裝置，絕大多數(shù)采用軸流式風(fēng)扇。平直葉片由于制造方便，為廠家所廣泛采用，但噪聲較大。葉片數(shù)一般取4~6片，并對稱布置。對于微型壓縮機(jī)，一般用飛輪兼作風(fēng)扇，因此設(shè)計時不僅要使之滿足飛輪矩的要求，還要滿足冷卻所需要的風(fēng)量。為保證冷卻效果，對采用抽氣式，即將中間冷卻器置于風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)側(cè)，先冷卻中冷器，后冷卻氣缸組件，故在其上應(yīng)標(biāo)明旋轉(zhuǎn)方向。小、中型壓縮機(jī)常將冷卻風(fēng)扇由單獨的電機(jī)經(jīng)皮帶傳動驅(qū)動，一般將風(fēng)扇置于中冷器與主機(jī)之間。1.52風(fēng)冷式中冷器微型壓縮機(jī)常采用由銅管彎制而成的蛇管式中冷器。其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，但冷卻效果不佳。絕大多數(shù)小、中型壓縮機(jī)采用列管式中冷器。壓縮氣體在管內(nèi)流動，由風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻空氣則垂直于管束方向掠過。為保證氣缸組件冷卻良好應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流風(fēng)罩。由于光管散熱性差，可在管外纏繞翅片，但必須保證釬焊質(zhì)量以使翅片與管子間緊密貼合。散熱翅片間距不可過密，以避免增加熱阻、流動阻力和減小風(fēng)量。為制造方便，多采用平翅片，取片厚0.2~0.3mm，片距2.8~3.2mm為佳。1.53氣缸組件主要指氣缸及缸蓋的冷卻。除用來自風(fēng)扇的冷風(fēng)冷卻外，其本身的結(jié)構(gòu)也應(yīng)作處理，主要是外加散熱片。按鑄造工藝要求，散熱片的根部較厚，端部較薄。氣缸上的散熱片有環(huán)向和縱向兩種方式布置，由于環(huán)向布置式冷卻均勻，多被采用。靠近缸蓋的散熱片較長，以加強(qiáng)缸蓋的冷卻。缸蓋上也設(shè)有散熱片，進(jìn)風(fēng)閥室一側(cè)可不設(shè)或少設(shè)散熱片，因進(jìn)氣溫度較低[1]。1.6潤滑方式氣缸潤滑方式：一般為全有油潤滑，有些用戶現(xiàn)在要求在五、六級采用無油潤滑，還有少數(shù)要求三、四級無油潤滑。其技術(shù)是缸套采用二硫化鉬涂層，支撐環(huán)、活塞環(huán)低壓級采用填充聚四氟乙烯，高壓級采用銅基自潤滑材料。采用無油潤滑后，最大的好處是延長了兩填料、兩觸媒的使用壽命，但從壓縮機(jī)制造和運行的經(jīng)濟(jì)性考慮，制造成本加大、耗功加大、易損件成本增高、停機(jī)率升高，只是油耗降低。有油潤滑和無油潤滑活塞環(huán)的壽命，前者是后者的3倍。隨著無油潤滑技術(shù)的發(fā)展，氣缸無油潤滑方式將被廣泛采用。曲軸潤滑方式：普遍采用倒?jié)櫥绞?，即潤滑油從中體進(jìn)入十字頭，再由十字頭銷進(jìn)入連桿，最后經(jīng)連桿大頭瓦來潤滑曲軸，從而有效地保證了曲軸的強(qiáng)度不被破壞。另外，由于各制造廠均已采用加工中心加工曲軸箱，保證了曲軸箱的軸孔同心，并采用薄壁瓦，如不發(fā)生斷油、油質(zhì)不合格等現(xiàn)象，曲軸可連續(xù)使用10年以上[6]。1.7微型活塞壓縮機(jī)的氣閥氣閥是活塞壓縮機(jī)關(guān)鍵部件之一。由于氣閥是在高頻的沖擊、高壓、高溫、甚至帶有苛刻腐蝕介質(zhì)條件下工作，因此它的使用壽命不長，是壓縮機(jī)耗量最大的易損件[7]。氣閥的優(yōu)劣直接影響壓縮機(jī)的性能，近年來，舌簧閥廣泛用于微型空氣壓縮機(jī)和數(shù)小型空氣壓縮機(jī)，代替以往的環(huán)狀閥。從使用情況來看，舌簧閥具有排氣系數(shù)高，比功率低，壽命長,噪聲低，制造工藝簡單等優(yōu)點[8]。根據(jù)活塞壓縮機(jī)的工作過程和閥片的運動方程建立其工作的模擬模型。采用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法并結(jié)合閥片的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。使容積比能下降，具有節(jié)能效果[9]。1.8微型壓縮機(jī)的電機(jī)匹配根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)的多種型號微型空氣壓縮機(jī)性能參數(shù)實測結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計分析后，發(fā)現(xiàn)多數(shù)存在電動機(jī)額定功率偏大，造成設(shè)備利用率降低，生產(chǎn)成本提高，運行費用增加，同時也不利于節(jié)能。因此拋開傳統(tǒng)的壓縮機(jī)設(shè)計方法，文獻(xiàn)[10]按電動機(jī)額定功率，確定壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的新方法可以讓所選擇電機(jī)得到更好的利用。2本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑2.1壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式選擇根據(jù)課題要求和市場需求，了解微型空氣壓縮機(jī)的前景和發(fā)展趨勢，本課題屬于小型壓縮機(jī)范疇。擬選擇角度式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式，針對V型、W型以及S型結(jié)構(gòu)分別設(shè)計相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸。2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定本課題從電機(jī)功率入手，結(jié)合所給的初始條件，查閱有關(guān)的設(shè)計資料，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，按照常規(guī)設(shè)計和反算設(shè)計相結(jié)合的方式，確定相應(yīng)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以達(dá)到在合理的功率儲備下解決排氣量和排氣壓力配套系列尺寸的目的。2.3壓縮主機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計相應(yīng)的配套連桿和曲軸機(jī)構(gòu)尺寸，以及活塞、氣缸等主要零部件的尺寸，潤滑和冷卻結(jié)構(gòu)。2.4優(yōu)化設(shè)計將電動機(jī)與壓縮機(jī)主機(jī)進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計，用一系列合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，滿足標(biāo)準(zhǔn)中所有型式壓縮機(jī)的要求?？紤]到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于國家標(biāo)準(zhǔn)，同時考慮到市場的需求趨勢，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，并參照市場現(xiàn)狀，亦可對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)給予充實，為標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。

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