空气压缩机设计优秀开题报告-good

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1、毕业设计开题报告题 目：2V-0.5/10型空气压缩机设计学生姓名：崔红飞学 号：080503105专 业：过程装备与控制工程指导教师：任欧旭（讲师）2012年03月08日1文献综述1.1引言压缩机是一种可用于压缩气体借以提高气体压力的流体机械，V型压缩机由于其独特设计十分受社会的青睐1。随着国民经济的迅猛发展压缩机是使用更广，目前市场上通用的排气压力系列有0.4MPa、0.7 MPa、1.0 MPa、1.25 MPa、2.5MPa五档2。由于其结构紧凑，体积和占地面积较小而应用广泛，尤其是在石油、天然气及船舶等行业中。随着我国国民经济及综合实力的提高,压缩机的发展越来越强劲。1.2压缩机的分

2、类压缩机用途极为广泛，在各种不同使用条件下，所需的压力是多种多样的，所压送的介质也是不同的，根据不同的使用场合和使用对象的需求，压缩机的种类也很多。压缩机可根据作用原理、按压送介质的种类、排气压力的大小、压缩机级数、容积流量和结构型式等进行分类3。按作用原理分：容积式和速度式。按压送的介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机和氢气压缩机等。 按照排气压力的大小分类：低压(0.31.0)MPa、中压(1.010)MPa、高压(10100)MPa及超高压(100)MPa4。按照压缩机级数分为：单级、两级和多级压缩机。按结构型式的不同分类：容积型和速度型两种。容积型又细分为：回转式(包括螺杆式、

3、滑片式及转子式)和往复式(包括活塞式和隔膜式)。速度型细分为：离心式、轴流式、喷射式以及旋涡式压缩机5。其中活塞式压缩机作为应用广泛的一种压缩机，其结构型式可以按照不同的分类原则进行分类。根据活塞在气缸中的作用方式分类，有单作用压缩机、双作用压缩机和级差式压缩机。其中单作用压缩机指气缸内仅一端进行压缩循环；双作用压缩机是指气缸内两端都进行同一级次的压缩循环；而级差式压缩机是指气缸内一端或两端进行两个或两个以上不同级次的压缩循环。根据气缸的布置型式可将其分为：一是立式压缩机，气缸均为竖立布置；二是卧式压缩机，气缸均为横卧布置；三是对称平衡型压缩机，气缸作水平布置，并布置在曲轴两侧，在两主轴承之间

4、，相对两列气缸的曲柄错角为180。且惯性力基本平衡、转速较高、占地面积不大；四是对置型压缩机，气缸作水平布置，并布置在曲轴两侧，相邻的两相对列的曲柄错角不等于180。五是角度式压缩机，气缸中心线间具有一定的夹角，但不等于零或180。若根据气缸达到终压时所需级数可分为：单级压缩机、双级压缩机和多级压缩机。若按列数的不同可分：气缸配置在机身一侧的一条中心线上单列压缩机、缸配置在机身或两侧的两条中心线上的双列压缩机以及气缸配置在机身一侧或两侧两条以上的中心线上的多列压缩机等。1.3活塞式压缩机的优点活塞式压缩机在国内外都有很长的发展历史，至今压缩机技术日趋成熟，产品具有很高的技术经济指标，一般认为其

5、技术完善程度已很高。从上世纪50年代末开始研制开发活塞式压缩机开始，今已积累了将近50年的设计和生产经验。活塞式压缩机是人类最早开发的一种压缩机，也是最通用和非常高效的一种压缩机。虽然活塞式压缩机有外形尺寸和重量较大和气流有脉动性，以及易损零件较多等不足，但其优点很多，活塞压缩机的适用压力范围广且不论流量大小，均能达到所需压力；活塞压缩机的热效率高，单位耗电量少；适应性强，即排气范围较广，不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围；活塞压缩机可维修性强；活塞压缩机对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验以及活塞压缩机的装置系统

6、比较简单等多方面都具有优势，因此，活塞式压缩机是最通用的一种压缩机6。1.4 V型压缩机的结构1.4.1 V形压缩机基本结构V型压缩机结构包含以下四类部件1.气缸部件；2.运动机构与机体部件；3.辅助机构部件；4.驱动机及其控制系统7。气缸部件：气缸部件包括气缸、活塞、活塞杆、气阀等，它们组成压缩机气体的可变工作容积8。1.4.1.1 气缸气缸是实现气体压缩的主要部件之一，连接在机身上。气缸在工作状态下，一方面要承受气体的压力，另一方面还要承受气体压缩产生的高温，还有与活塞的摩擦。所以设计时气缸要有足够的强度和刚度，其表面要有良好的耐磨性。还要有良好的冷却性。1.活塞 活塞可分为筒形和盘形两大

7、类。我国系列制冷压缩机的活塞均采用筒形结构，它由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞顶部组成封闭气缸的工作面。活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽，环槽的深度略大于活塞环的径向厚度，使活塞环有一定的活动余地。活塞裙部在气缸中起导向作用并承受侧压力。1. 气阀气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输汽量、功率损耗和运转的可靠性。气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等四个工作过程。由于阀门启闭工作频繁且对压缩机的性能影响很大，因此气阀需满足如下要求：气体流过阀门时的流动阻力要小，要有足够的通道

8、截面，通道表面要光滑，启闭及时、关闭严密，坚韧、耐磨，工作可靠9。1.5 压缩机的计算及设计原则1.5.1压缩机的计算包括两种方式1.5.1.1 手工计算手工计算包括扰力计算、静力计算、动力计算扰力计算：水平扰力(一谐扰力，二谐扰力计算)、垂直扰力(一谐扰力，二谐扰力计算)、回转力矩和扭转力矩计算；静力计算：基组重心的核算，地基承载力验算和基础局部构件的承载力验算；动力计算：进行基础的动力计算时，应确定基础上的扰力和扰力矩的方向和位置，并计算基础顶面最大振动线位移和最大振动速度；因手算复杂。花费时间长，结果易出错，所以不再采用。1.计算机软件计算常用压缩机基础计算机软件采用中国石化集团公司建筑

9、设计技术中心站MCAD大块式动力基础设计程序。软件功能如下：能在输入相关的数据条件下完成基础的静力，动力计算；软件的静力计算：地基强度验算、基础偏心值验算、基础碰撞等的验算；软件的动力计算：各种动力参数、振动线位移、速度、频率等的计算；绘图功能：绘制基础模板图、基础配筋图等；总之，通过进行系统计算，可以快捷形成各种计算结果文件和图形输出10。1.5.2V形压缩机的设计原则其设计的主要部分为：(1)基本部分:包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头等部件。其作用是传递动力、连接基础与汽缸部分。(2)气缸部分:包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气量调节装置等部件。其作用是形成压缩容积和防止气

10、体泄漏。(3)辅助部分:包括冷却器、缓冲器、液体分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统,这些部件是保证压缩机正常运转所必需的11。以下是设计原则：(1)满足用户提出的排气量、排气压力及有关使用条件的要求；(2)有足够长的使用寿命,足够高的使用可靠性；(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)可能采用新结构、新技术、新材料；(7)制造工艺性良好；(8) 机器的尺寸小、重量轻12。1.6压缩机改型压缩机改型设计是压缩机设计中经常碰到的问题。尤其是像我们具有多年压缩机生产历史的专业制造厂, 经常根据用户需要利用现有的零部件经过结构形式的改变, 生产出改

11、型的压缩机, 以满足用户的生产需要。为此, 我们有时将原有压缩机双缸两级工作改为双缸一级压缩,即由原来的两缸串连改为两缸并连的型式,同时拆除一、二级缸之间的中间水冷却器而从减荷阀进入的空气分两路同时吸入一、二级气缸内, 过压缩的空气又分两路输入储气罐内。在排气管道上各装上止回阀压缩机由联轴器传动改为三角皮带传动。有的山区往往电力供应不足,在有电时可用电机带动无电机的情下又换成其他动力带动的压缩机, 我们也可将直联式改为三角皮带式传动13。1.7V型压缩机的发展态势V型压缩机主要是向大容量，高压力、低噪声、高效率、高可靠件等方向发展；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，提高气阀寿命；在产品设计上

12、，应用热力学、动力学理论，通过综合模拟预测压缩机在实际工况下的性能；强化压缩机的机电一体化，采用计算机自动控制，实现优化节能运行和联机运行14。各企业应加大在我国重点培育自主知识产权的技术装备研发力量。应有计划,有步骤地加强国家重点实验室、国家工程技术研究中心、行业科研院所等共性技术研究开发平台的建设，重点支持原创性技术、共性技术及战略性关键技术的研究开发，培养一支既精通基础技术又熟悉行业技术的高科技人才队伍，努力掌握核心技术、关键技术和重要产品的自主知识产权。另外进入加快发展制造服务业阶段,压缩机行业存在一些不利于产业发展的缺陷，如缺少高端技术，企业规模偏小等15。面临这些问题和激烈的市场竞

13、争，压缩机企业极需提高自身的核心竞争力，转变增长方式。在制造过程中重视服务，从市场调研、售后，直到产品报废回收，努力为客户提供以知识密集、附加值高为特征的服务项目，则是压缩机企业实现可持续发展的一个关键内容。现代服务业大部分是以人力资本和知识资本作为其主要投入，这对压缩机企业在解决发展、升级问题的同时，提升竞争力也具有重要支撑作用161.8 结语随着我国经济的发展，我国的压缩机设计制造技术也有了长足发展，在某些方面的技术水平也已经达到国际先进水平。压缩机向着高使用寿命、降低成本、节能降噪、净化气体及提高运行的安全性等方面发展日趋明显。但在一些方面与国际先进水平还存在一定差距。预计我国“十二五”

14、期间的压缩机需求增幅加大，这对我们既是机遇也是挑战，需要广大压缩机工作者共同努力，推动我国压缩机技术的进步。 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1本课题要解决的问题(1)如何提高压缩机性能，减少维修周期，使压缩机能达到最佳工况下的工作效率和经济效益。(2)结合本课题所设计压缩机的形式采用何种润滑。(3)在怎样情况下可以提高压缩机最高工作的效率和保正其稳定运转，而且尽可能的降低设备的生产制造价格。2.2 本课题拟采用的研究手段及途径(1)选用合适气阀，提高压缩机性能，减少维修周期，使压缩机能达到最佳工况下的工作效率和经济效益。(2)结合本课题所设计压缩机的形式采用飞溅润滑，由于

15、润滑剂在内外润滑系统是通用的，所以在选用时应考虑多方面。(3)在尽量满足所设计压缩机工作可靠性和经济性前提下，以提高压缩机最高工作的效率和保正其稳定运转，而且尽可能的降低设备的生产制造价格。设计前期，通过压缩机零部件市场的调研信息，了解各零部件的结构、型号和市场价格，使所设计压缩机零部件满足于市场，减少压缩机的成本。选用合适舌簧阀来增加阀片的寿命，调高压缩机的可靠性。对阀座应有足够强度进行计算，适当的选取阀座密封口的宽度，过小的选取此参数，可能因比压增大而磨损密封口，造成阀泄漏；适当增加气阀的升程参数，可减少阀隙马赫数，降低能耗；选用PEEK塑料材料阀片，减少阀片与导向块之间的磨损，有利于提高

16、阀片使用时间，从而达到提高气阀组件使用寿命的目的；选用合适弹簧力的刚性弹簧，如大刚性小圆柱弹簧，延长其使用寿命。选用压缩机润滑油，由于外部润滑用油要求相对较低，可选用全损耗系统用油。内部润滑用油要求较高，选择时应考虑被压缩气体种类、压力及温度，合理地定出润滑油的负荷和黏度。结合本课题内外润滑的统一，故要重点考虑内部润滑油的选用和注油量问题。应尽可能选用新系列的压缩机油，从本质上降低润滑油的黏度，从而降低润滑油积碳程度，可减少摩擦功耗和不安全事故的发生；油量过多，会增加阀片的粘滞，影响气阀的及时开闭，同时会在阀片表面结焦，造成气阀性能下降。参考文献1李云,姜培正.过程流体机械. 北京：化学工业出

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18、龙江科技信息， 2011(2): 141910徐晓强. 活塞式压缩机基础的设计与构造要求.当代化工, 2006(1): 535611 程星辉. 全无油压缩机的新结构.压缩机技术，2009(9): 566012 冯全科.往复式压缩机润滑油的选用技术.流体机械，1994(9): 384013 王文烈. V-3/8型压缩机的改型.压缩机技术，1992(6): 101114颜刚, 袁炳飞, 华素萍. 空压机三级冷却器技术改进. 深冷技术, 1999(2) : 153415林梅活塞式压缩机原理北京：机械工业出版社，1987.16严天宏,李青等.压缩机的现状、发展及新型技术展望.压缩机技术，2011(5): 1119指导教师意见： 指导教师： 年 月 日