1、 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 第 1 页 共 58 页 全套设计 1 1 引言引言 空气压缩机是指压缩介质为空气的压缩机，主要作用是为生活、生产提供源源不断 地、具有一定压力的压缩空气。作为一种工业装备，压缩机广泛应用于石油、化工、天 然气管线、冶炼、制冷和矿山通风等诸多重要部门；作为燃气涡轮发动机的基本组成元 件，在航空、水、陆交通运输和发电等领域随处可见；作为增压器，已成为当代内燃机 不可缺少的组成部件。在诸如大型化肥、大型乙烯等工艺装置中，它所需投资可观，耗 能比重大，其性能的高低直接影响装置经济效益，安全运行与整个装置的可靠性紧密相 关，因而成为备受关注的心脏设
2、备1。 压缩机按工作原理可分为容积式和动力式两大类；按压缩级数分类，可分为单级压 缩机、两级压缩机和多级压缩机；按功率大小分类，可分为微小型压缩机、中型压缩机 和大型压缩机。按压缩机的结构形式可分为立式、卧式和角度式。而且角度式又可分为 L 型、V 型、W 型、扇形和星型等。不同形式的压缩机具有其鲜明的特点，根据其工作 原理的不同决定了其不同的适用范围2。 空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。起源的工作压力应比气动 系统中的最高工作压力高 20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。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
3、别为低压（0.7MPa1.0MPa） 、中压（1.0MPa10MPa） 、高压（10MPa100MPa） 和超高压 （100MPa 以上） ， 可根据实际需求来选择。 常见使用压力一般为 0.71.25MPa3。 空气压缩机应用范围极为广泛，且由资料显示国内需求量呈上升趋势，是中小型工 业用压缩机一个庞大的族群。中、小型微型工业用往复活塞式压缩机有着相同的传动部 件基础上变换压缩级数和气缸直径，迅速派生出多品种变形产品的便利条件。不仅其容 积流量、排气压力变化多端，通过适当调整部分零部件材质还可以压缩多种气体，大为 扩展服务领域4。 活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比，特点是 （1）压力范围最
4、广。活塞式压缩机从低压到超高压都适用，目前工业上使用的最 高工作压力达 350MPa，实验室中使用的压力则更高。 （2）效率高。由于工作原理不同，活塞式压缩机比离心式压缩机的效率高很多。 而回转式压缩机由于高速气流阻力损失和气体内泄漏等原内，效率亦较低。 （3）适应性强。活塞式压缩机的排气量可在较广泛的范围内进行选择；特则是在 较小排气量的情况下，要做成速度型，往往很困难，甚至是不可能的。此外，气体的重 度对压缩机性能的影响也不如速度型那样显著，所以同一规格的压缩机，将其用于不同 介质时，较易改造57。 根据机械部 JB1407-85微型往复活塞式空气压缩机基本参数规定，额定排气压 本本 科科
5、 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 第 2 页 共 58 页 力分为 0.25MPa、0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa 和 1.4MPa 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） 。但目前 1.0MPa、1.25MPa 和 1.4MPa 的压缩机产品相对较少，无法满足用户对不同压力空气气源的需要。因此， 本课题设计一种排气压力为 1.2MPa，排气量为 0.6m3/min的微型压缩机，旨在我国现有 的小型压缩机产品品种的基础上，开发相关的压缩系列产品，以填补两级空气压缩机产 品的空白，符合压缩机制造行业拓展新产品的开发意向。 本课
6、题的设计任务是在常温下对空气进行压缩，进气压力为大气压，压缩后排气压 力为 1.2MPa，排气量不低于 0.6m3/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。 设计内容包括总体结构设计、热力学计算、主要零部件结构设计、动力学计算和飞 轮设计五个方面。其中总体机构设计方面主要包括结构方案选择、气缸排列形式、运动 机构的结构选择、级数选择、压缩机转数、行程的确定和驱动选择；主要零部件结构设 计主要包括活塞组件的设计、曲轴结构、连杆部件的设计和气缸设计；动力学计算主要 是计算各级平均切向力，然后根据不同方案级数的布置，进行叠加计算总平均切向力， 选择最优方案，确定飞轮距；飞轮设计主要是通过根据机器允许的旋转不均匀度、飞轮 距的大小和冷却所需风量，参照工厂图纸进行尺寸结构设计812。 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 第 3 页 共 58 页 2 2 总体结构方案设计总体结构方案设计 设计往复活塞式压缩机时应符合以下基本原则： （1）满足用户提出的排气量、排气 压力，及有关使
