往复活塞式压缩机用途非常广泛,在石油,天热气的加工,输送及其它工业部门中占有相当重要的地位.往复活塞式压缩机与其他类型压缩机相比.有其独特的优点,压力范围最广.从低账到高压都适用:热效率较高,适应性强,排气量可在较广泛的范围内变化:对制造压缩帆的金属材料要求不苛刻.
这种压缩机也有其缺点.如外形尺寸及质量大.结构复杂,易损件多,安装及基础工作量大,它一般适用于中、小流量及压力较高的情况，
L型空气压缩机的选择
。1基本构成
如图1-1所示是一台我国自行设计与制造的L型空气压缩机总图。如图所示,活塞式压缩机主要由三大部分组成,运动机构(曲轴、连杆、十字头、皮带轮或联轴器等),工作机构(气缸、活塞、气闷等)、机身。此外它还有三个辅助系统.即润滑系统,冷却系统,调节系统。
工作机构是实现压缩机工作原理的主要部件。气缸呈圆筒形,两端都装有若干吸气阀与排气阀.活塞在气缸中间作往复运动.L型压缩机有两个气缸,—般垂直列为一级缸,水平列为二级缸。空气由一级缸吸入,经过压缩机升压到约 排出。经中间冷却器降温后被二级缸吸入,再经压缩升压到 ,排出到输气管路中供使用,这种气体分两次或更多次压缩升压的情况称多级压缩。不论有多少级缸,每个气缸内都经历膨胀、压缩、排气四个过程.其工作原理是完全一样的。现以L型压缩机的二级缸为例来分析说明。
2总体形式的选择
压缩机按照其工作原理可分为容积式压缩机、速度式压缩机、喷射式压缩机。本设计选用活塞式压缩机,它是一种容积式压缩机,依靠气缸工作容积的周期性变化来工作。我设计的7L-100/8型空气压缩机属于往复式中的往复活塞式。
由以知参数:p =0.9807×10 N/m
p =8.826×10 N/m
介质为空气
排气量为 100m /min
则该压缩机的总压力比为:ε =
综合考虑这些参数选择压缩机的总体结构。
3结构型式的分析与选择
3.1气缸结构型式的选择
按照气缸的空间位置,活塞式压缩机可分为立式、卧式与角式三大类。卧式压缩机又分为:一般卧式、对称平衡式、对置式。角式压缩机又分为:V型、W型、星型、L型。
选型的一般原则:
(1)满足用户提出的排气量,排气压力以及有关使用条件的要求;(2)有足够的使用寿命,足够的使用可靠性;(3)有较高的运转经济性;(4)有良好的动力平衡性;(5)维护检修方便;(6)尽可能的采用新结构、新技术、新材料;(7)制造工艺性良好;(8)机器的尺寸小,重量轻。
综上所述,对于中小型压缩机,立式较多;对于大输气量压缩机采用对称平衡式;对于中等输气量,则可视有关厂矿的条件与习惯,可选用对称平衡式、L型压缩机
3.2运动机构结构型式的选择
活塞式压缩机的运动机构有:无十字头与有十字头,本设计采用带有十字头活塞式压缩机，
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《L型空气压缩机的选择》(http://meiwen.anslib.com)。有十字头运动机构的特点:由于带有十字头,气缸工作表面不承受连杆传来的侧压力,所以,气缸与活塞间的磨损和摩擦较小。充分利用了容积,润滑油易于控制;可以设置填料密封,所以,气体的泄露量较小,特别是对易燃、易爆、有毒的气体,只能采用此种结构。当然,带十字头增加了十字头、活塞杆及填料等部件, 使机器的结构复杂,高度和重量也相应增加。
一般固定式压缩机功率都较大,特别是工艺流程中用的压缩机,要求机器长期连续运转,所以多用带十字头的压缩机。我国固定动力用压缩机都是带十字头的结构。带十字头的压缩机差不多都设计成水冷式,故综合考虑,本设计采用带十字头水冷式。
3.3级数选择
选择级数时,一般应遵循以下原则:使每一级的压缩机终了温度在允许范围内,从此确定所需的最少级数;使压缩机总功率最小;机器价格低廉,运行可靠等。长期连续运转的大型化工用压缩机,在保证机器可靠运转的前提下,级数选择一般从最小功耗原则出发,以保证机器可靠运转的经济性。此外,化工用压缩机级数选择还与工艺流程密切相关。
L型压缩机特别适宜于作两级压缩机,我国固定式空气压缩机就是这种型式。
4各级气缸的排列
各级气缸排列应遵循以下原则:
(1)要求各列往返止点的活塞力相等;(2)尽可能的减小内泄露与外泄露;(3)应使级间设备与管道有利布置,以降低流动阻力损失和减少小气流脉动;(4)要使气缸、活塞和气阀的拆装方便。
5压缩机转数行程的确定
压缩机总体设计的任务除正确选择结构方案外,还必须合理选择活塞平均速度、转速、冲程、气缸直径尺寸等主要参数。
(1)活塞平均速度 4m/s
(2)转速n n=375r/min
微型压缩机1000～3000r/min
中型500～1000r/min
大型250～500r/min
本设计的压缩机属于大型压缩机。
(3)行程S=320mm
(4)气缸直径 一般在500r/min以下 S/ =0.4～0.7
=( ～ )=460～800mm
6压缩机零件传动
活塞式压缩机的零部件很多,有曲柄、十字头、气缸、气阀等主要零部件的结构及工作原理。
活塞式压缩机由驱动机带动曲柄连杆机构运动,输入的扭矩用以克服气体力产生的阻力矩。曲柄连杆机构带动活塞组件作直线往复运动。往复运动是一种变速运动,有加速度,必然存在惯性力。此外,相对运动的机构间存在着摩擦力。
动力学计算的目的在于计算压缩机中的作用力,确定压缩机所需的飞轮距。压缩机的主要作用力有气体压力,曲柄连杆运动时产生的惯性力和摩擦力等。