活塞式压缩机气缸部分的设计.doc
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5 气缸部分的设计
5.1气缸
气缸是活塞式压缩机中的组成压缩容积的主要部分。根据压缩机所达到压力,排气量,压缩机的结构方案,压缩气体的种类,制造气缸的材料以及制造厂的习惯等条件,气缸的结构可以有各种各样的形式。
设计气缸的要点是:
1应具有足够的强度和刚度。工作表面具有良好的耐磨性。
2要具有良好的冷却,在有油润滑的气缸中,工作表面应有良好的润滑状态。
3尽可能减少气缸内的余隙容积和气体阻力。
4结合部分的连接和密封要可靠。
5要有良好的制造工艺性和装拆方便。
6气缸直径和阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。
5.1.1结构形式的确定
气缸因工作压力不同而选用不同强度的材料,这个设计工作压力1.3782低于602,本设计采用水冷空气压缩机的单层壁气缸,气缸用铸铁制造,铸铁具有良好的铸造性能,对气缸结构形状的限制较小,所以铸铁气缸的形式较多。
在水冷气缸中,应特别注意气阀部分的冷却,一方面要使气阀有充分的冷却,另一方面把吸气阀和排气阀用冷却水隔开,以保证气缸有较高的吸气系数。
5.1.2Ⅰ级气缸主要尺寸的计算
(1)气缸的壁厚
气缸布置在气缸盖上,气缸形状较简单且用高强度铸铁,,取。壁厚的附加项a,其值按0.5~0.8cm选择,则a=8mm。
∴,则
(2)水套壁厚
,取
(3)连接法兰壁厚
5.1.3Ⅰ级气缸的强度校核
气缸与气缸套的材料相同:,由于E相对r1与r2大得多,r1与r2分别表示为气缸的内外半径,将其看做r1=r2,r3=18.3cm,
则
图 压入气缸套的厚壁气缸中的应用
气缸和气缸套内的应力值为:
气缸内表面的切应力:
气缸内表面的径向应力:
气缸套内表面的切向应力:
气缸套内表面的径向应力:
气缸套外表面的切向应力:
气缸套外表面的径向应力:
由于铸铁气缸应力不允许超过200~300kg/cm2,所以符合要求,满足强度。
5.1.4Ⅱ级气缸的计算
(1)气缸的壁厚
气缸布置在气缸盖上,气缸形状较简单且用高强度铸铁,,取。壁厚的附加项a,其值按0.5~0.8cm选择,则a=8mm。
∴,则
(2)水套壁厚
,取
(3)连接法兰壁厚
5.1.5Ⅱ级气缸的强度校核
气缸与气缸套的材料相同:,
由于E相对r1与r2大得多,r1与r2分别表示为气缸的内外半径,将其看做r1=r2,r3=13.3cm,
则
气缸和气缸套内的应力值为:
气缸内表面的切应力:
气缸内表面的径向应力:
气缸套内表面的切向应力:
气缸套内表面的径向应力:
气缸套外表面的切向应力:
气缸套外表面的径向应力:
由于铸铁气缸应力不允许超过200~300kg/cm2,所以符合要求,满足强度。
5.1.6气缸材料
气缸和汽缸套的材料根据压缩气体的性质和承受的压力选取。由于本设计的工作压力低于60公斤/厘米2,取用灰铸铁HT20-40、HT25-47
5.2气阀 现代活塞式压缩机使用的气阀,都是随着气缸内气体压力的变化而自行开、闭的自动阀。自动阀由阀座、运动密封组件、弹簧、升程限制器等零件组成。
5.2.1气阀的基本要求
气阀是活塞式压缩机重要部件之一,它的工作直接关系到压缩机运转的经济性和可靠性。对气阀的基本要求如下:
使用期限长,不能由于阀片或弹簧的损坏而引起压缩机非计划停车。
气体通过气阀时的能量损失小,以减少压缩机动力消耗。对于固定式长期连续运转的压缩机尤为重要。
气阀关闭时具有良好的密封性,减少气体的泄漏量。
阀片起、闭动作及时和迅速,而且要完全开启,以提高机器效率和延长和使用寿命。
气阀所引起的余隙容积要小,以提高气缸容积效率。
以此,还要求结构简单、制造方便、易于维修、气阀零件标注化、通用化水平要高。
5.2.2阀的分类
压缩机自动阀按运动密封组件的特点可分为:环阀(包括环状阀和网状阀)、孔阀(包括杯状阀、菌状阀、碟状阀等)、直流阀;其它还有诸如条状阀、槽状阀、锥形槽状阀等。
此压缩机设计采用环状阀,因为环状阀制造简单,工作可靠,可改变环数来适应各种气量要求,它适用于各种压力、转数的压缩机。
5.2.3阀设计的主要技术要求
阀座密封表面要经过研磨,阀片上下平面光洁度不低于▽9,内外边缘要倒钝;气阀组装后要进行泄漏检查。
一般环状阀片和网状阀片热处理硬度为RC46~52,同一阀片的硬度差不超过3个单位。在阀片精磨后要进行补充回火,其温度不超过第一次回火温度。
用30CrMnSiA钢板制造的环状阀片,金相组织为回火马氏体。
5.2.4环状阀结构尺寸的选择
图1 环状阀的主要结构尺寸及其几何关系
5.2.5Ⅰ级上的气阀尺寸选择
力Pa=0.1MPa;一级排气压力Pd=0.MPa;活塞有效面积F=0.041547562mm
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