往复活塞式压缩机是容积式压缩机的一种，是利用活塞在气缸中对流体进行挤压，使流体压力提高并排出的压缩机械。热力、动力计算是压缩机设计计算中基本的，又是最重要的一项工作，根据用户提供的成分、气量、压力等参数要求，经过计算得到压缩机的相关参数，如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等。经过动力计算得到活塞式压缩机的受力情况。准确地分析机组受力情况，对于消除机组的振动非常重要。在变工况条件下，需要快速实现核算原设计的飞轮是否满足运行要求。
一、活塞式压缩机结构方案的选择
（一）活塞压缩机的结构方案由下列因素组成：
1、机器的型式；
2、级数和列数；
3、各级气缸在列中的排列和各列间曲柄角的排列。
选择压缩机的结构方案时候，应根据压缩机的用途，运转条件，排气量和排气压力，制造厂生产的可能性，驱动方式以及占地面积等条件，从选择机器的型式和级数入手，制订出合适的方案。
本设计以微型双级往复式空气压缩机为基础设计，主要参数为：
机器型号：2V－0.4/10
排气压力：工作压力10kg/cm2,
最高排气压力15kg/cm2
排气量：0.4m3/min
行程：55mm
转速：1430rad/min
结构形式：V
缸数与 I级 1*90mm
缸径 II级 1*50mm
电机功率：2.9kw
（二）本机器的主要结构选择
1、传动结构
由弹性联轴器、曲轴、连杆等组成。通过传动机构将回转运动变为往复直线运动。
2、压缩机构
由气缸、吸、排气阀、活塞等组成。活塞的往复运动使空气吸入、压缩和排出。
3、润滑机构
这里采用飞溅润滑。
4、操纵控制机构
包括压力表、安全阀、压力调节器等。
（三）主要零部件的结构
1、曲轴箱
由灰铁铸成,外型为箱式,它起着机座的作用.一、二级气缸,分别装在互成90度的二个汽缸座孔内,其中一侧孔连接一级气缸,另一个孔连接二级气缸,箱体的前后壁上有轴承孔和轴承座孔,曲轴组件即装在孔内。 曲轴箱下部为油池.箱壁上安装杆式油标。
2、曲轴
曲轴由45号钢锻成.只有一个曲拐,在曲拐上装两根连杆,曲轴装上带扇页的飞轮，伸臂端用连轴器与电动机相连。 主轴颈和曲拐颈内钻有轴向和径向油孔.曲轴工作时飞溅上油池的油经过曲轴上的油孔以润滑曲拐颈等部位。
3、连杆
由45号钢锻成，杆身为矩形截面，连杆大头为剖分式的，内装挂有轴承合金的薄壁瓦。连杆小头装有衬套。
4、活塞
由铝合金铸成,外形为圆筒形,其上个装二个活塞和一个刮油环。装活塞环时要使开口互相错开。 活塞在汽缸内安装时,要检查上死点间隙为1.0±0.2mm.如果间隙不符.应用调整垫调节之。
5、气阀
气阀是控制气体进出汽缸的部件,它的好坏直接影响到压缩机的容积流量、功耗及机器运行的可靠性气阀是压缩机中易损部件之一。
二、气缸部分的设计
汽缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分。其设计的要点为：
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、要有良好的冷却；在有油润滑的汽缸中，工作表面应有良好的润滑条件。
3、尽可能减小汽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、汽缸直径的阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。
综上所述并结合型号要求，由于工作压力较低，故采用HT200铸造并选用风冷汽缸。因为风冷汽缸是靠气缸外壁加散热片来冷却．气缸盖的冷却是很重要的，所以通常气缸靠近盖端的散热片较长，以加强这一部分的冷却．压缩机用的是单作用风冷气缸.气缸的冷却其目的在于改善工作表面的润滑条件. 消除活塞环的烧结现象,以及使气缸壁的温度均匀变化以减小气缸的变形。
三、基本部件的设计
（一）机体的结构设计
1、机体结构设计的基本原则
（1）适应压缩机结构形式的要求。
（2）应有足够的强度与刚度。
（3）结构简单、工艺性好。
（4）机体下部面积应满足运转时稳定性要求。
（5）由于内应力、温度变化引起的结构变形应最小。
2、机体主要结构尺寸的确定：
（1）机体为角度式机体，角度为90°，两缸。
（2）材料为HT200，壁厚8mm。
（3）中部布置一条加强筋，厚度为6mm。
（4）连接螺栓定为4?M10 3.
3、机体基本技术要求：
（1）铸件质量应符合JB297-62的规定。在其承受主要作用力的不加工部分，不允许有裂纹等影响强度的缺陷存在。
（2）机体铸件进行自然时效或退火处理。
（3）由于机体储存机油，必须进行渗漏实验。
（二）曲轴
1、曲轴是活塞压缩机中接受电动机以扭矩形式输入的动力,并将旋转运动 变为活塞的往复直线运动的重要零件.它在工作中承受周期性的复杂的交变载荷. 此型号的曲轴由45号钢锻造.只有一个曲拐,在曲拐上装两根连杆,伸臂端有装上带风扇的飞轮用联轴器与电动机相连, 主轴颈内钻有轴向和径向油孔.工作时溅入的油经过曲轴上的油孔以润滑曲拐颈等部位。
2、曲轴的基本技术要求
（1）毛坯应进行正火处理，以改善材料组织，提高材料机械性能，消除内应力。工件进行调质处理，以期得到更好的机械性能。粗加工后进行回火或人工时效，消除内应力，保证精加工精度。
（2）毛坯热处理后，作低倍检查、金相检查、化学成分分析和机械性能试验，粗加工后进行超声波探伤，精加工后磁力探伤。锻件化学成分应符合GB699-65规定，锻件机械性能应符合ZB20-62的规定。
（3）主轴颈、曲柄销的椭圆度与圆锥度，不大于2级精度孔公差之半。各主轴颈中心线的不同轴度不大于0.02mm。主轴颈与曲柄销中心线的不平行度，在100mm长度上不大于0.02mm。
四、 压缩机的安装、试车与调整
1、压缩机的安装
压缩机各零件加工完毕后，应按一定的要求和步骤进行安装。安装质量的好坏，将直接影响到压缩机的运转和使用，所以是一项十分重要而又复杂的工作。
2、压缩机的试车
在压缩机装配完毕后以及新产品使用前，都要进行试车。通过试车能初步了解压缩机的性能以及检查压缩机的设计、制造、装配是否合理和完善，以保证正常运转时安全、可靠，避免发生事故。
3、压缩机的调整
压缩机在试车过程中，往往会发现一些问题。这些问题的存在将会影响到压缩机的正常工作，因此必须对压缩机进行调整。压缩机的调整，应达到下述目的：
（1）使压缩机的各项系数达到设计要求。
（2）使气路、水路、油路畅通。
（3）排除在试车过程中发现的一切故障。 |
