機械畢業(yè)設計26常州輕工職業(yè)技術學院活塞與氣缸畢業(yè)設計

畢業(yè)設計用紙 第 1 頁 共 22 頁 第一章 活塞部件的概述 活塞與氣缸構成了壓縮容積?；钊氂辛己玫拿芊庑裕送膺€要求： 1活塞與活塞桿（或活塞銷）的連接和定位要可靠。 2有足夠的鋼度和強度。 3重量輕。兩列以上的壓縮機中，應根據(jù)慣性力平衡的要求配置各列活塞的重量。 4造工藝性好。 1.1 活塞的基本結構形式 活塞式壓縮機采用的活塞基本結構形式有：筒形，盤形，級差式，組合式，柱塞式。 (1)筒形活塞 ： 用于小型無十字頭壓縮機，通過活塞銷與連桿連接。壓縮機工作時，側向力將活塞壓向氣缸表面，活塞主要由裙部來承受側向力。在 側向力作用下，活塞銷座附近的裙部壁面，發(fā)生局部擴張，可能磨壞，為避免發(fā)生這一情況，在活塞銷座上應加筋，同時使銷座附近的裙部略向內凹。為使活塞的磨損比較均勻，活塞銷的中心線應通過支承表面的中心位置。在確定支承面的中心位置時，應除去活塞環(huán)的高度。用來裝活塞的部分稱為環(huán)部。靠近壓縮容積的活塞環(huán)是密封環(huán)，靠曲軸箱側的一道或兩道裝的是刮油環(huán)。 高速壓縮機力求減輕活塞重量，除采用鋁合金活塞外還采用輕型筒形活塞?；钊N座通過加強筋與活塞筒體以及頂部相連，為了防止因熱膨脹造成不圓整面減小承壓面的磨損，在銷座與承壓面間的筋 上開孔?；钊膫让骈_切口，既可減輕活塞重量，又可減小摩擦功。 鋁制活塞為了增加耐磨性和銷座的承載能力，常在銷座中壓入磷青銅寸套。 活塞銷可以用彈簧圈或用鋁制端塞來保證它的軸向定位。 活塞與連桿的連接也可采用球形關節(jié)連接。優(yōu)點是活塞在氣缸內可以自動定心，而且不存在氣體沿活塞銷和銷座間隙泄露的問題，缺點是結構復雜，加工困難。 (2)盤型活塞 用于低壓、中壓氣缸中。為了減輕重量，一般鑄成空心的。兩個端面用加強筋互相連結，以增加鋼性，根據(jù)活塞的直徑，筋 數(shù)可取 3 8 條，為避免鑄造應力和縮孔，以及防止工作中因受熱而造成不規(guī)則變形，鑄鐵活塞的筋不能與彀部和外壁相連。 在活塞端面每兩條筋之間開輕砂孔，清砂后用螺塞封閉，但須采取防漏防松措施。 轉數(shù)較高的壓縮機為了減輕活塞重量，采用鋁制活塞或焊接活塞，有時也采用組合式鋁制盤形活塞。直徑較大的活塞，采用焊接結構，為了提高綱度和強度，除了布置數(shù)目較大的加強筋外，還須合理選擇筋的形狀和連接方式。筋不僅與端面焊接，也與彀部焊接。 畢業(yè)設計用紙 第 2 頁 共 22 頁 為了消除焊接應力，焊接活塞在機械加工前需經 650 700的退火處理。 (3)級差式活塞 ： 在串聯(lián)兩個以上壓縮級的級差式氣缸中，在某些有平衡容積的級差氣缸中，為了降低活塞的重量，在平衡容積的一側開啟。 級差式活塞大都制成滑動式的，為了易于磨合和減小氣缸鏡的磨損，一般都在活塞的支承面上鑄有軸承合金，為使離曲軸較遠的活塞能夠沿氣缸表面自動定位，末級活塞與前面級活塞可以采取滑動連結。在串聯(lián)三級以上的級差式活塞中，采用球形關節(jié)連接，末級活塞相對于前面級的活塞既能作徑向的移動，又能轉動。高壓活塞有可能發(fā)生彎曲，為了避免活塞與汽缸摩擦，高壓級活塞的直徑應當比氣缸直徑小 0.8 1.2mm.。 經常向同一方向作用 的高壓活塞上的活塞力，在它的連結關節(jié)中引起很大的摩擦力，這就使徑向的自動調節(jié)發(fā)生困難，因此采用雙球形關節(jié)連結。這樣，通過球形關節(jié)中心線的 兩次曲折，可以不需要很大的力即可得到徑向移動，但結構不緊湊，用的不多。 (4)距環(huán)組合型活塞 ： 高壓級中，活塞環(huán)徑向厚度與它的直徑的比值，比較后取得大些，以提高活塞環(huán)彈力和它對氣缸表面的比壓。這種活塞環(huán)若扳開鎖口裝入活塞槽，則在活塞環(huán)中發(fā)生不能容許的裝配應力，使活塞環(huán)扳斷。為了安裝這種活塞環(huán)，我們制成了有隔距環(huán)的組合活塞。為了防止高壓氣體沿活塞過大的泄露，隔距環(huán)組合 式活塞端面應經研磨。 (5)柱塞 ： 活塞直徑很小時，采用活塞環(huán)密封，在制造上有困難。因此采用不帶活塞環(huán)的柱塞結構，它的密封作用有兩種方式：一種靠柱塞和氣缸間的細小間隙（在冷態(tài)下，相當于 2級精度的滑配合）和柱塞上的環(huán)槽所造成的曲折密封，來達到密封氣體的目的。另一種是不帶環(huán)槽的柱塞，氣體的密封靠填料完成。填料的布置在氣缸的一端，柱塞通過填料滑動，達到應有的壓縮作用。柱塞的加工要求較高，但易達到；而難于加工的氣缸深孔，可適當降低要求。 柱塞工作表面應經精磨，橢圓度和錐形度應在 2 級精度公差之半的范圍內。柱塞的連結應有自動調整的措施，有平面移動連結，雙球形關節(jié)，其作用都是使柱塞與氣缸中心線自動對中。 1.2 活塞桿結構與活塞的連結 1.2.1 活塞桿的結構 活塞桿的一端與十字頭相連，另一端與活塞相連。在幾級串聯(lián)的列中，活塞桿起著連結相鄰活塞的作用，在級差活塞或高壓活塞中，活塞桿也起活塞的作用。 活塞桿有貫穿和不貫穿兩種。不貫穿活塞桿由十字頭和活塞支承并導向，帶懸掛活塞的貫穿活塞桿由兩端的十字頭導向。有時在填料近氣腔處設襯套作為活塞桿的輔助導向， 畢業(yè)設計用紙 第 3 頁 共 22 頁 可使活塞桿在密封處的徑向偏離得到適當?shù)南拗?，保證填料工作的可靠性。 在 懸掛活塞中，由于活塞桿承受的重量較大和支承距離較長，所以工作時的彎曲較大。為了保證調料工作的可靠性，以及活塞與汽缸不接觸，有的將活塞桿加工成上凸的形狀。 在無油潤滑壓縮機中，為了防止油進入填料和氣缸，活塞桿要適當增長，使進入刮油器的部分不進入填料，而且在桿上還設有擋油器。 1.2.2 活塞桿和活塞的連結 活塞與活塞桿的連結，通常采用圓柱凸肩和錐面連結兩種。 在圓柱凸肩連結中，活塞與活塞桿的同心性靠圓柱面的精加工來達到?；钊Φ膫?分別由活塞桿上的凸肩和螺母來承擔。 為使凸肩不致比活塞桿直徑大太多，凸肩端 面上的許用支承力取得較高。因此，活塞與支承表面須經研磨，以增大有效的接觸表面，同時也可以改善密封性能。 如果活塞沒有完整的彀部，螺母要有嚴格的氣密性，否則活塞內部容積在一定程度上成為氣缸余隙容積，這在高壓級別中特別顯著。 由于活塞桿承受交變載荷，所以活塞桿的連結螺紋應制成細牙螺紋，螺紋根部倒圓，一減少應力的集中。 受了載荷后，活塞桿被拉長而活塞被壓縮，另外活塞桿和活塞材料的線膨脹，從而使活塞與活塞桿之間可能產生軸向間隙，而造成活塞與支承凸肩或螺母與活塞間的間隙變大，因此，活塞禁錮在活塞桿上， 必須有防松措施。 活塞與活塞桿連結螺母常用的鎖緊方法是加開口銷。 錐面連結的優(yōu)點是使用方便，活塞與活塞桿之間不需要定位銷。缺點是加工復雜，錐度的加工要精確，否則活塞不能壓緊而且不容易保證活塞與活塞桿之間的垂直度。 畢業(yè)設計用紙 第 4 頁 共 22 頁 第二章 活塞的強度校核 2.1 活塞的主要技術要求 1活塞在機械加工前的處理：鑄造活塞應進行時效處理，焊接活塞應經過 650 700的退火處理。 2活塞的橢圓度和錐形度： 1）無十字頭壓縮機，不大于 2級精度直徑公差 80%； 2）有十字頭活塞壓縮機，不大于 2級精 度直徑公差（有軸承合金除外）。 3活塞桿孔中心線同軸兼支承面的不垂直度，在 100mm 長度內不超過 0.02mm,筒形活塞 ,活塞銷孔中心線同活塞中心的不垂直度 ,在 100mm長度內不大余 0.02mm。 4活塞的外圓同活塞桿孔中心線的不同軸度不大于 0.02 0.05mm。 5活塞銷孔中心線與活塞外圓柱面中心線不相交偏差： 1）活塞外徑 250mm，不大于 0.02mm;2)活塞外徑 250mm,不大于 0.03mm。 6活塞環(huán)槽兩端面應垂直活塞桿孔，其不垂直度應在 100mm長度內不大于 0.02mm。 7活塞外圓 表面，環(huán)槽端面的光潔度：有十字頭時不低于 6；無十字頭時不低于7；活塞環(huán)槽端面光潔度不低于 6。 8活塞外圓表面及活塞環(huán)槽端面，不允許有縮松，擦傷，銳邊，凹槽和毛刺。 9兩端軸肩及活塞桿支承表面在裝配時要求研磨貼合。 10活塞加工完畢后應進行水壓試驗，一般取水壓為最大工作壓力的 1.5 倍，維持10分鐘，不得有滲漏和殘余變形。 表 1-1 活塞常用材料 活塞結構形式 材料 筒形活塞 ZL7， ZL8， ZL10， HT20-40， HT25-47， HT30-54 盤形活塞 ZL7， ZL8， ZL10， ZL15， HT20-40， HT25-4720 銅，16Mn， ZG25B 級差式活塞 HT20-40， HT25-47， HT30-54 或 20 鋼， ZG25B 或鍛鋼 柱塞 35CrMoALA， 38CrMoALA，均應滲氮 畢業(yè)設計用紙 第 5 頁 共 22 頁 2.2 活塞銷的主要技術要求 1 20鋼和 20Cr鋼制的銷子，圓柱外圓表面的滲氮（加工后的零件）為： 1）若厚 35mm 的活塞銷 0.8 1.2mm； 2）厚度大于 5mm 的活塞銷 1.1 1.7mm； 3）十字頭銷 1.11.7mm，活塞銷內表面不許有滲炭硬化層。 2銷子外圓柱表面硬度為 HC57-67，各點硬度差不大于 3個 HRC單位。 3銷子硬化層的顯微組織應符合下列規(guī)定： 1）滲碳層應是細密的馬氏組織，不允許有針狀或連續(xù)網狀的游離滲碳體； 2）高頻淬火硬化層應是細針狀的馬氏組織，其轉變后應為索氏體組織，并允許有鐵素體的晶粒存在。 4銷子外圓的橢圓度和錐形度不大于 2級精度直徑公差之半。 為 8。 6銷子外圓表面不允許有裂紋，凹痕，擦傷，斑疤以及由可見的非金屬夾雜物等缺陷。 7銷子加工完后，應進行磁粉擦傷，不得有裂紋。 活塞銷材料，表面熱處理及硬度、光潔度要求。 圖 1 2 材料 熱處理 表面硬度 表面光潔度 20鋼 滲碳淬火 HRC55-62 8 9 45鋼 高頻淬火 HRC50-58 8 9 20Cr 滲碳淬火 HRC50-58 8 9 2.3 活塞的強度較核： 盤形活塞：立式氣缸盤形活塞的高度，滿足安放活塞環(huán)的要求外，應取最小數(shù)值。其他形式壓縮機中滑動活塞的高度，應按支承表面上的許用比壓來較核。 1 端面中最大的彎曲應力 ： b=x max/4t（公斤 /厘米） (1 1) 式中： x 當量圓的直徑，其值： x= （ d2-d1） /i （厘米） d2 活塞外壁的內徑（ cm）； d1 活塞彀部的外徑（ cm）； i 加強筋數(shù)； 畢業(yè)設計用紙 第 6 頁 共 22 頁 max 氣缸中最大氣體壓力（公斤 /厘米）； t 活塞一端頂部厚度（厘米）。 2 由許用彎曲應力得出頂部厚度 ： t = 2/x（ max/ b ） +t1 (厘米 ) (1 2) 式中： t1 考慮鑄造偏差的附加項，可取 t1 =0.2 0.5； b 許用彎曲應力，鑄鐵 b 400公斤 /厘米，鑄鋁 b 200公斤 /厘米，鑄銅 b 700公斤 /厘米。 最后，無論是單端面或雙端面的活塞桿連結處的彀部，應計算切應力： = 4 r/d1t （公斤 /厘米） (1 3) 許用的剪切應力：鑄鐵 400 450公斤 /厘米。 式中含義與式 (1 1)和 (1 2)相同 . 活塞與活塞桿的凸臺比壓的校核： 塞與活塞桿之間的凸臺，若為圓柱凸臺連結時，支承面上的比壓： q = 4P/ (d2-d1) 式中： q-比壓許用值：鋁活塞 q 200 250 公斤 /厘米；鑄鐵活塞 q 400公斤 /厘米；銅活塞 q 800 1000公斤 /厘米。 如果比壓計算超過許用值，則可加鋼襯環(huán)的方法來將低比壓。 已知：活塞直徑 =940 毫米 ,活塞長度 =430 毫米 ,d1=34.0 厘米 ， d2=86.5 厘米，i=10，進氣壓力 =0.03 MPa,排氣壓力 =0.185MPa, max=0.155Mpa=1.58公斤 /厘米 ,活塞體 =102.9公斤 ,活塞桿 =102.9 公斤 . 當量圓直徑 : x= (d2-d1)/i = (84.5-34.0)/10=25.2(厘米 )； 活塞頂部最大彎曲應力： b=x max/4t=(2 5.2*1.58)/4*2=62.7(公斤 /厘米 )； 剪切應力： = 4 r/d1t=(46.7*1.58)/34*2=50.67(公斤 /厘米 ). 活塞支承面對氣缸鏡面的單位壓力： G=102.9+(102.9/2)=154.35 (公斤 ) bH=20.8*(94/2)=977.6 (厘米 ) k=G/bH=154.35/977.6=0.158 (公斤 /厘米 ) 畢業(yè)設計用紙 第 7 頁 共 22 頁 k k (1 公斤 /厘米 ) 安全。 q=4P/ (d2-d1)=(3.14*93.4*1.89)/3.14(13-9)=187(公斤 /厘米 ) q q 安全 注 : b-承壓表面的投影寬度 (厘米 )； H-除去活塞環(huán)面的承壓表面的高度 (厘米 )。 2.4 活塞的結構與用途 ： 活塞是由活塞頭和滑管組成?；钊梢杂娩X鎂合金鑄造，也可以用優(yōu)質碳素鋼分別加工，然后燒結而成，使二者形成一個整體?；钊怯脕碓跉飧字袎嚎s氣體的?；钊某叽绾托螤畋仨毰c氣缸緊密配合，以減少氣體的泄漏。活塞的重量越輕越好，以減少活塞在做往復運動時的慣性，保證壓縮機運轉時的平穩(wěn)性。 第三章 活 塞桿的強度校核 活塞桿 :活塞桿的直徑在熱力計算中已初步確定 ,工作圖設計時 ,必須進行穩(wěn)定性校核 . 3.1 不貫穿活塞桿的穩(wěn)定性校核 不貫穿活塞桿的穩(wěn)定性校核 ,可看作兩端為連結的細桿 ,其長度按十字頭銷至盤形活塞中點或級差活塞起點之間的距離計算： 當柔度 l/i 100時 i為慣性半徑， i= J/F ； J為慣性截面距（厘米）； F為截面積（厘米） ，按尤拉公式計算： ns = EJ/Pl 式中： ns-安全系數(shù)，許用值為 ns 10 20； E-活塞桿材料彈性模數(shù)，鋼 E=（ 2 20） *105 公斤 /厘米； J-截面慣性距，活塞桿 J=（ d） /64（厘米）， d為活塞桿直徑； P-最大活塞力（公斤）。 當柔度 50 l/i 100 時，按下式計算： ns = Fk（ 1-c*l/i） /P 式中： ns-安全系數(shù)，許用值為 ns 5 10； F-桿的截面積（厘米）； k-系數(shù)，碳素鋼 k=3350，合金鋼 k=4700； c-系數(shù)，碳素鋼 c=0.00185,合金鋼 c=0.0049； P-最大活塞力（公斤）。 畢業(yè)設計用紙 第 8 頁 共 22 頁 當柔度 i 50時，活塞桿的強度計算作為穩(wěn)定校核的依據(jù)，即： ns = s/ c 式中： ns-安全系數(shù)，許用值為 ns 5 8； s-材料屈服強度； c-活塞桿的壓縮應力。 3.2 活塞與活塞桿的凸臺比壓的校核 塞與活塞桿之間的凸臺，若為圓柱凸臺連結時，支承面上的比壓： q = 4P/ (d2-d1) p 式中： q-比壓許用值：鋁活塞 q 200 250 公斤 /厘米；鑄鐵活塞 q 400公斤 /厘米；銅活塞 q 800 1000公斤 /厘米。 如果比壓計算超過許用值，則可加鋼襯環(huán)的方法來將低比壓。 3.3 活塞桿的螺紋連結靜強度校核和疲勞強 度 校核 (1).壓縮機工作時，螺紋部分承受總的軸向載荷： Q=T+xP 式中： T-螺栓擰緊時的預緊力； x-載荷系數(shù)； P-最大活塞力（公斤）。 (2).預緊 力 : T=K（ 1-x） P 式中： k-預緊系數(shù)，取 2 3； P-最大活塞力（公斤）。 （ 3） .載荷系數(shù)： x = p/ s+ p 式中： p-活塞柔度系數(shù)： p=l/E1F E1-活塞材料的彈性模數(shù)（公斤 /厘米）； F-活塞彀部截面積（厘米）； l-活塞高度（厘米）。 s -活塞桿柔度系數(shù)： s=( li/Fi)/E2 E2-活塞桿材料彈性模數(shù) (公斤 /厘米 )； li-活塞桿任一相等直徑區(qū)段的長度（厘米）； 畢業(yè)設計用紙 第 9 頁 共 22 頁 Fi-活塞桿任一相等直徑截面積（厘米）。 （ 4） .在軸向載荷 Q作用下螺紋中產生的正應力： =Q/F（公斤 /厘米） 式中： F-螺紋根部截面直徑（厘米）； （ 5） .此外，還由于旋緊螺母時，在扭轉力矩 Mk作用下產生剪切應力： =Mk/02d（公斤 /厘米） 式中： d-螺紋根部截面直徑（厘米）； （ 6） .扭轉力矩： Mk= Td0 （公斤厘米） 式中： -系數(shù)，有油潤滑時為 0.06 0.08，無油潤滑時為 0.11 0.13； d0-螺紋外徑 (厘米 )； （ 7） .螺紋安全系數(shù) ： nB = s/ +3 式中： nb-安全系數(shù)，許用值 nB 1.5 3； s-活塞桿材料的屈服強度（公斤 /厘米）； （ 8） .活塞桿螺紋承受的是交變載荷，其最大軸向載荷為 Q，最小軸向載荷為 T， 疲勞計算強度校核應力幅的安全系數(shù) na和最大應力安全系數(shù) n： na = （ -1- min） /（ k / + ） a n = 2 -1+（ k / - ） min/（ k / + ）（ min+2 a） 式中： -1-材料受拉壓時的疲勞強度，見表（ 1 5）； -應力循環(huán)對稱系數(shù)，各種材料的 由附錄三查?。?k -應力集中系數(shù)，各種材料強度的應力集中系數(shù)可由表 1-3查取， 活塞桿連結均采用細牙螺紋， k 值建議采用相應的英制螺紋的數(shù)值； -尺寸系數(shù)，根據(jù)不同的螺紋直徑，由圖的知； min-螺紋內受的最小應力（公斤 /厘米）； a-應力幅： a = （ max- min） /2 （公斤 /厘米） max-螺紋內受的最大應力（公斤 /厘米）； 安全系數(shù)許用值： na 2.5 4n 1.25 2.5。 畢業(yè)設計用紙 第 10 頁 共 22 頁 螺紋連結的拉壓應力集中系數(shù) k 表 1 3 （公斤 /厘米） 4000 6000 8000 10000 k 公制螺紋 3.0 3.9 4.8 5.2 k 英制螺紋 2.2 2.9 3.5 3.8 3.4 活塞桿常用材料性能和處理方法 25鋼 它的屈服強度為 3200(公 斤 /厘米 ),它的拉壓疲勞強度為 1800(公斤 /厘米 ),熱處理方法為表面淬火 ,主要應用在壓縮空氣和無腐蝕性氣體中。 45鋼 它的屈服強度為 3600(公斤 /厘米 ),它的拉壓疲勞強度為 2100(公斤 /厘米 ),熱處理 方法為表面淬火 ,主要應用在壓縮空氣和無腐蝕性氣體中。 40Cr 它的屈服強度為 7000(公斤 /厘米 ),它的拉壓疲勞強度為 3400(公斤 /厘米 ),熱處理方法為表面淬火 ,主要應用在壓縮空氣和無腐蝕性氣體 ,還有用在有較高的強度和疲勞強度中。 38CrALA 它的屈服 強度為 8500(公斤 /厘米 ),它的拉壓疲勞強度為 4300(公斤 /厘米 ),熱處理方法為氮化 ,主要應用在有很高的硬度、耐磨性、疲勞強度和較高的耐腐蝕性場合中。 30Cr13 它的屈服強度為 6500(公斤 /厘米 ),它的拉壓疲勞強度為 2700(公斤 /厘米 ),熱處理方法為表面淬火 ,主要應用在壓縮腐蝕性氣體中 ,如氧氣等。 3.5 活塞桿的強度較核計算 已知：活塞桿尺寸如圖所示，最大活塞力為 16.326噸，活塞桿的材料為 38CrMoAlA，強度校核如下： 1）穩(wěn)定性計算 .慣性半徑 I: J = d4 /64 = 3.14 94 /64 畢業(yè)設計用紙 第 11 頁 共 22 頁 = 322 4 F = d2 64 = 3.14 9/64 = 63.6 I = J/F =2.25 . 柔度 : l/I l =213.7厘米 (活塞中心到十字頭中心的距離 ) I =2.25厘米 l/I = 213.7/2.25 = 95 50 1.5 3, 安全。 . 活塞桿螺紋內部應力強度校核 . 螺紋內受的最小應力 min : min = T F T = 32162.22 F = 7.863/ 4 畢業(yè)設計用紙 第 14 頁 共 22 頁 min = 662.67 . 螺紋內受的最大應力 max : max = Q F Q = 32407.11 F = 7.863/ 4 max = 667.7 . 應力幅 a : a = ( max min ) / 2 max =667.7 / min =662.67 / a =2.5 / . 螺釘材料的疲勞極限 -1 ： 材料 38CrMoAlA : 拉壓疲勞強度 -1 =4300 熱處理方法 ：氮化 同填料接觸部分表面硬度 ： HV800 1100 應用場合：有很高的硬度、耐磨性、疲勞強度和較高的腐蝕性能。 . 應力集中系數(shù) K : 查表可得 K =5.2 . 尺寸系數(shù) : 由圖可得 =0.5 . 應力循環(huán)對稱系數(shù) : 由表可查得 =0.1 . 應力幅安全系數(shù) na : na = -1 min /(K/ ) a -1 = 4300 =0.1 min = 662.67 K =5.2 = 0.5 a =2.5 / 畢業(yè)設計用紙 第 15 頁 共 22 頁 na = 4300-0.1 662.67/(5.2/0.5 +0.1) 2.5 = 161.28 na =161.28 2.5 4,安全。 . 最大應力安全系數(shù) n: n =2 -1 (K/ - ) min /(K/ )( min 2 a) -1 = 4300 =0.1 min = 6627.67 K =5.2 = 0.5 a =2.5 / n =2 -1 (K/ - ) min /(K/ )( min 2 a) =2 4300+（ 5.2/0.5 - 5.2） 6627.67/(5.2/0.5+0.1)(6627.67 + 2 2.5) =2.2 n =2.2 在允許范圍 1.25 2.5之間 , 安全。 3.6 活塞桿過熱的原因和排除方法 過熱原因： (1)、活塞桿與填料的配合間隙過?。?(2)、活塞桿與填料裝配時產生偏斜； (3)、活塞桿表面粗糙； (4)、活塞桿與填料的潤滑油有污垢或潤滑油不足造成干摩擦； (5)、填料中氣和油中混入雜物； (6)、填料箱中的金屬盤密封圈卡不住，不能自 由移動； (7)、具有冷卻裝置的填料箱冷卻不好； (8)、填料箱往機身上裝配時螺栓緊的不正，使其活塞桿產生傾斜，活塞桿在運轉時填 料 中的金屬盤摩擦加劇產生發(fā)熱。 排除方法： (1)、重新裝配填料，適當調整其配合間隙； (2)、重新裝配活塞桿不得偏斜； (3)、準確安裝重新磨桿塞桿； (4)、清洗換油，調整供油量； (5)、使氣和油清潔； (6)、在安裝時要試一下，活動要自由，并按規(guī)定保持一定間隙； (7)、檢查調整填料箱的冷卻情況； (8)、重新檢查填料箱，將其傾斜改過來。 畢業(yè)設計用紙 第 16 頁 共 22 頁 第四章 壓縮機的故障原因和對 策分析 4.1 過熱故障 軸和軸承、十字頭與滑板、填料與活塞桿等摩擦處，溫度超過規(guī)定的數(shù)值稱之為過熱。過熱所帶來的后果：一個是加快磨擦副間的磨損，二是過熱量的熱不斷積聚直致燒毀磨擦面以及燒抱而造成機器重大的事故。造成軸承過熱的原因主要有：軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過??；軸承偏斜曲軸彎曲、扭；潤滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成斷油等；安裝時沒有找平，沒有找好間隙，主軸與電機軸沒有找正，兩軸有傾斜等。 壓縮機的事故 。 4.2 斷裂事故 1、曲軸斷裂 ：其斷裂大多在軸頸 與曲臂的圓角過渡處，其原因大致有如下幾種：過渡圓角太小， r 為曲軸頸 ) ；熱處理時，圓角處未處理到，使交界處產生應力集中；圓角加工不規(guī)則，有局部斷面突變；長期超負荷運轉，以及有的用戶為了提高產量，隨便增加轉速，使受力狀況惡化；材質本身有缺陷，如鑄件有砂眼、縮松等。此外在曲軸上的油孔處起裂而造成折斷也是可以看到的。 2、 連桿的斷裂： 有如下幾種情況：連桿螺釘斷裂，其原因有：連桿螺釘長期使用產生塑性變形；螺釘頭或螺母與大頭端面接觸不良產生偏心負荷，此負荷可大到是螺栓受單純軸向拉力的七倍之多，因此，不允 許有任何微小的歪斜，接觸應均勻分布，接觸點斷開的距離最大不得超過圓周的 1/8 即 450 ；螺栓材質加工質量有問題。 3、 活塞桿斷裂 ：主要斷裂的部位是與十字頭連接的螺紋處以及緊固活塞的螺紋處，此兩處是活塞桿的薄弱環(huán)節(jié)，如果由于設計上的疏忽，制造上的馬虎以及運轉上的原因，斷裂較常發(fā)生。若在保證設計、加工、材質上都沒有問題，則在安裝時其預緊力不得過大，否則使最大作用力達到屈服極限時活塞桿會斷裂。在長期運轉后，由于氣缸過渡磨損，對于臥式列中的活塞會下沉，從而使連接螺紋處產生附加載荷，再運轉下去，有可能使 活塞桿斷裂，這一點在檢修時應特別注意。此外，由于其它部位的損壞，使活塞桿受到了強烈的沖擊時，都有可能使活塞桿斷裂。 4.3 氣缸、缸蓋破裂： 對于水冷式機器，在冬天運轉停車后，若忘掉將氣缸、缸蓋內的冷卻水放盡，冷卻水會結冰而撐破氣缸以及缸蓋，特別是在我國的北方地區(qū)，停車后必須放掉冷卻水；由于在運轉中斷水而未及時發(fā)現(xiàn)，使氣缸溫度升高，而又突然放入冷卻水，使缸被炸裂；由于死點間隙太小，活塞螺帽松動，以及掉入缸內金屬物和活塞上的 畢業(yè)設計用紙 第 17 頁 共 22 頁 絲堵脫出等原因都會使活塞撞擊缸蓋，使其破裂。 4.4 燃燒 和爆炸事故 有油潤滑壓縮機中往往產生積碳問題，這是我們所不希望的，因為積碳不僅會使活塞環(huán)卡在槽內，氣閥工作不正常以及使氣流信道面積減小增加阻力，而且在一定的條件下積碳會燃燒，導致壓縮機發(fā)生爆炸事故。因此，氣缸中的潤滑油不能供給太多，不能讓沒有經過很好過慮，含有大量塵埃的氣體吸入氣缸，否則形成積碳與含有多量揮發(fā)物的氣體接觸導致爆炸。為要防止燃燒、爆炸發(fā)生，一定要計劃檢修，定期清洗儲氣罐和管道的油垢。 除此以外，引起壓縮機燃燒和爆炸事故還有如下操作方面的原因：壓縮機在用氫、氧、氮氫氣負荷試車之 前，沒有用低壓的氮氣將空氣驅除干凈而引起爆炸。因缺乏操作知識，開車后沒有打開壓縮機到儲氣罐的閥門，致使排氣壓力急劇升高導致爆炸。因此，要防止這類事故發(fā)生，開車前必須熟悉操作規(guī)程，開車后，密切注意壓力表數(shù)值。在一般中小型壓縮機中，最好將壓縮機到儲氣罐這段管路上的閘閥取消，只留下逆止閥即可。此外，對壓縮機操作工應進行上崗前的培訓。 由于壓縮機高壓級氣閥不嚴密，使高壓高溫的氣體返回氣缸，在排氣閥附近產生高溫，當有積碳存在時，即會引起爆炸。為避免事故，此時必須檢修排氣閥、檢查漏氣部位，消除故障。 4.5 潤 滑油選 擇 空壓機氣缸用的潤滑油采用 SYB1216-60S 標準，牌號為 HS-13 和 HS-19 的壓縮機油。從黏度角度考慮，一般夏季采用 HS-19 潤滑油，冬季采用 HS-13 潤滑油。但是有的操作者不注意氣缸潤滑油的選用，認為不管夏季或冬季，只要有潤滑油就行。若夏季選用 HS-13 潤滑油，由于環(huán)境溫度高，相對空壓機氣缸溫度也高，使?jié)櫥偷酿ざ冉档?，這樣一方面不利于潤滑，容易使活塞環(huán)拉毛缸表面；另一方面，不利于氣缸的密封，容易漏氣，增加能耗。同樣，若冬季使用 HS-19 潤滑油，其黏度過大，雖對密封有好處，但增加了空壓機 活塞環(huán)的運動阻力和氣體流經氣閥通道的阻力，使壓縮機能耗增加。 因此，必須隨季節(jié)變化及時更換氣缸潤滑油。 畢業(yè)設計用紙 第 18 頁 共 22 頁 第五 章 零件結構工藝分析 5.1 零件結構工藝分析 數(shù)控車床所能加工零件的復雜程度比較數(shù)控銑床簡單，數(shù)車床最大的能控制三個軸即（ X Z C）加工出的面是刀具（包括成形刀具）的片面運動和主軸的旋轉運動共同形成的所以數(shù)控車床的刀具軌跡不會太復雜。其難點主要在加工的效率，加工精度提高，特別是對切削性能差的材料或切削工藝性差的零件，例如 小深控，薄壁件，窄深槽等，著些結構的零件 允許刀具運動的空間狹小，工件 結構剛性差，安排工序時特殊考慮 . 5.2 活塞桿零件 加工程序 左邊加工 M3 S600 T0101 G0 X100 Z100 G0 X37 Z0 G01 X-0.1 F80 X30 Z2 G71 U1 R1 P10 Q20 X0.52 F-120 G0 X100 Z100 M5 M30 M3 S1200 T0101 G0 X35 Z2 N10 G1 Z0 F80 Z-12 N20 G0 X100 Z100 M5 M0 切槽 M3 S450 T0202 G0 X31 Z-10 G1 X20.5 F15 G0 X31 X100 Z100 M5 畢業(yè)設計用紙 第 19 頁 共 22 頁 M0 M3 S1000 T0101 G0 X31 Z-10 G1 X31 Z-10 G1 X20 G0 X31 X100 Z100 M5 M30 加工右邊 M3 S600 T0101 G01 X37 Z0 G1 X-0.1 G0 X35 Z2 G71 U1 R1 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F120 M5 M0 M3 S1200 T0101 G0 X35 Z2 N10 G01 X16 Z0 G03 X16 Z-3 G01 Z-137 GO2 X2O Z-139 R2 G01 X22 X24 Z-140 N20 Z-172 G0 X100 Z100 M5 M30 畢業(yè)設計用紙 第 20 頁 共 22 頁 第六章 小結 眨眼間，為期兩個月的畢業(yè)設計結束了，讓我有種解脫的感覺。 在設計的過程中讓我覺得好累，好辛苦。同時也覺得自己以前的想法太簡 單，天真了。原來要做一名設計師并不是象我以前想的那么簡單的。尤其是做一名優(yōu)秀的設計師，那更是相當?shù)睦щy，因為要做一名優(yōu)秀的設計師不但要有豐富的知識和熟練的技術，更重要的是要有豐富的實踐經驗。這些多是我們在走上工作崗位后所要具備的。 在本次的設計過程中，我真的是受益非淺。我不但學到了許多以前課本上學不到的東西，更認識了許許多多的優(yōu)秀的設計師，他們在這次的設計過程中給了我很大的幫助。他們不但幫我解決了許多技術性的問題，更是無私的把他們豐富的實踐經驗教給我，而且，還在閑暇時間教我使用國產的開目 CAD 軟件。 在這次 的設計過程中，我不但學會了怎樣去設計一個產品，更鞏固了自己已學過的知識，同時也掌握了許多新的知識。 在設計產品時，我們首先要做的是擬訂一個總體的設計方案，選擇活塞體和活塞桿的設計參數(shù)和材料，同時也要對這些零部件進行強度和鋼度校核，也要配備這些零件的圖紙，以供參考之用。 在設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)有許多東西不是靠個人的能力所能完成的，需要靠大家的合作來共同的完成。還要會用大量的參考書來幫我們完成設計。 但，與此同時，也存在許多的不足。在運用軟件畫圖時，不能熟練的掌握每個指令的功能，也不能熟