壓縮機文獻綜述

畢業(yè)設計（論文）開題報告畢業(yè)設計（論文）開題報告1文獻綜述空氣壓縮機按工作原理可分為容積式壓縮機，往復式壓縮機，離心式壓縮機?，F(xiàn)在常用的空氣壓縮機有活塞式空氣壓縮機，螺桿式空氣壓縮機，離心式壓縮機以及滑片式空氣壓縮機，渦旋式空氣壓縮機。往復活塞式壓縮機是利用活塞在氣缸內作往復運動，使容積減小而提高氣體壓力并輸送氣體的機械，在石油、化工、機械、采礦、制冷、制藥、冶金、建筑、土木、食品和國防等工業(yè)部門得到廣泛應用[1]。1.1活塞壓縮機的特點活塞式壓縮機與其他類型的壓縮機相比，特點是：1)壓力范圍最廣?；钊綁嚎s機從低壓到超高壓都適用。2)效率高。由于工作原理不同，活塞式壓縮機比離心式壓縮機的效率高得多。而回轉式壓縮機由于高速氣流阻力損失和氣體內泄漏等原因，效率亦較低。3)適用性強。活塞式壓縮機的排氣量可在較廣泛的范圍內進行選擇，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，將其用于壓縮不同介質時，較易改造?；钊綁嚎s機的主要缺點是；外形尺寸和重量較大，需要較大的基礎，氣流有脈動性，以及易損零件較多[2]。1.2微型活塞壓縮機主要參數(shù)中華人民共和國機械工業(yè)部部標準規(guī)定了微型往復活塞空氣壓縮機的基本參數(shù)，適用于額定功率不超過15kw的電動機或相當功率的內燃機配套的風冷、單作用一般用微型往復活塞空氣壓縮機，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)與額定排氣壓力標準JB1407-85規(guī)定壓縮級數(shù)為一級、二級。驅動電動機額定功率(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氣缸直徑標準JB1407-85所規(guī)定的微型空氣壓縮機氣缸直徑(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，曲軸轉速為額定轉速。1.3角度式活塞壓縮機的結構形式角度式壓縮機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；這種結構也有做成雙重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，但為了結構緊湊起見，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；這種結構也有做成雙重(八列)結構的。角度式壓縮機共同的優(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到大部分或完全平衡，因此機器可取較高的轉數(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(相對于立式壓縮機而言)，中間冷卻器和劑間管道可以直接裝在機器上，結構緊湊。(3)角度式壓縮機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壓縮機的熱力學分析壓縮機的熱力計算，是根據(jù)氣體的壓力、容積和溫度之間存在一定的關系，結合壓縮機的具體特性和使用要求而進行的；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)和適宜的主要結構尺寸(活塞行程、氣缸直徑等)。文獻[5]建立往復式壓縮機的熱力學分析的整體模型，對五個主要和四個次要的無量綱物理參數(shù)進行分析，得到了容積效率、單位質量功和指示效率的表達式，此模型能夠預測往復式空氣壓縮機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，特別指出了氣缸內的殘余質量餾分和缸壁到流體的熱傳遞。1.5往復壓縮機的冷卻壓縮機中的冷卻系統(tǒng)包括：氣缸組件冷卻、級間冷卻、壓縮氣體排出壓縮機的后冷卻，以及潤滑油的冷卻等。風冷式冷卻系統(tǒng)一般由風扇、中間冷卻器(又稱中冷器)及壓縮機上的散熱裝置等組成。1.51風扇風扇是將冷卻空氣強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，一般用飛輪兼作風扇，因此設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量。為保證冷卻效果，對采用抽氣式，即將中間冷卻器置于風扇進風側，先冷卻中冷器，后冷卻氣缸組件，故在其上應標明旋轉方向。小、中型壓縮機常將冷卻風扇由單獨的電機經皮帶傳動驅動，一般將風扇置于中冷器與主機之間。1.52風冷式中冷器微型壓縮機常采用由銅管彎制而成的蛇管式中冷器。其結構簡單、安裝方便，但冷卻效果不佳。絕大多數(shù)小、中型壓縮機采用列管式中冷器。壓縮氣體在管內流動，由風扇產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設置導流風罩。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。除用來自風扇的冷風冷卻外，其本身的結構也應作處理，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?？拷咨w的散熱片較長，以加強缸蓋的冷卻。缸蓋上也設有散熱片，進風閥室一側可不設或少設散熱片，因進氣溫度較低[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，但從壓縮機制造和運行的經濟性考慮，制造成本加大、耗功加大、易損件成本增高、停機率升高，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?，即潤滑油從中體進入十字頭，再由十字頭銷進入連桿，最后經連桿大頭瓦來潤滑曲軸，從而有效地保證了曲軸的強度不被破壞。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微型活塞壓縮機的氣閥氣閥是活塞壓縮機關鍵部件之一。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條件下工作，因此它的使用壽命不長，是壓縮機耗量最大的易損件[7]。氣閥的優(yōu)劣直接影響壓縮機的性能，近年來，舌簧閥廣泛用于微型空氣壓縮機和數(shù)小型空氣壓縮機，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。采用機械優(yōu)化設計方法并結合閥片的幾何形狀進行優(yōu)化設計。使容積比能下降，具有節(jié)能效果[9]。1.8微型壓縮機的電機匹配根據(jù)國內生產的多種型號微型空氣壓縮機性能參數(shù)實測結果，進行統(tǒng)計分析后，發(fā)現(xiàn)多數(shù)存在電動機額定功率偏大，造成設備利用率降低，生產成本提高，運行費用增加，同時也不利于節(jié)能。因此拋開傳統(tǒng)的壓縮機設計方法，文獻[10]按電動機額定功率，確定壓縮機主要結構參數(shù)的新方法可以讓所選擇電機得到更好的利用。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壓縮機的結構形式選擇根據(jù)課題要求和市場需求，了解微型空氣壓縮機的前景和發(fā)展趨勢，本課題屬于小型壓縮機范疇。擬選擇角度式壓縮機結構型式，針對V型、W型以及S型結構分別設計相應結構尺寸。2.2結構參數(shù)的確定本課題從電機功率入手，結合所給的初始條件，查閱有關的設計資料，行業(yè)標準，按照常規(guī)設計和反算設計相結合的方式，確定相應壓縮機的結構參數(shù)，以達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壓縮主機的機械結構設計根據(jù)確定的結構參數(shù)設計相應的配套連桿和曲軸機構尺寸，以及活塞、氣缸等主要零部件的尺寸，潤滑和冷卻結構。2.4優(yōu)化設計將電動機與壓縮機主機進行整體優(yōu)化設計，用一系列合理的結構參數(shù)，滿足標準中所有型式壓縮機的要求。考慮到行業(yè)標準應高于國家標準，同時考慮到市場的需求趨勢，根據(jù)優(yōu)化設計結果，并參照市場現(xiàn)狀，亦可對現(xiàn)有標準給予充實，為標準的修訂提供參考。

參考文獻1朱玉峰，董金華．往復活塞式壓縮機冷卻系統(tǒng)的設計及進展.輕工機械，2006(1)：48~502活塞式壓縮機設計編寫組．活塞式壓縮機設計．北京：機械工業(yè)出版社，19743JB1407．微型往復活塞空氣壓縮機基本參數(shù).北京：機械工業(yè)出版社，19854彭寶成，趙志廣等．微型壓縮機系列優(yōu)化設計．壓縮機技術，2002(2)：4~65PascalStouffsa*，MohandTazeroutb，PierreWautersc．Thermodynamicanalysisofreciprocatingcompressors．INTERNATIONALJOURNALOFTHERMALSCIENCES，2001(40)：52~666李正義．石化工業(yè)用活塞式壓縮機技術進展．流體機械，2004(6)：24~26，427丁生華，瞿宜鴻．活塞壓縮機氣閥的研究與發(fā)展方向．工業(yè)科技，2009(2)：52~538張和平，汪奇，賈曉楓．往復活塞式壓縮機舌簧閥的試驗研究．流體工程，1986(5)：1~69薛金華，張年梅．活塞壓縮機