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1、活塞式压缩机方案设计,压缩机方案设计是结构设计的基础，方案设计的好坏影响到压缩机的经济性、可靠性、外形的尺寸和重量，影响到压缩机结构的工艺性、维修、安装的简便性等 。所以压缩机方案设计是压缩机设计工作最重要的环节。 各类产品应有一套相应的科学的质量验收和评价标准。活塞式压缩机是一种量大面广的通用机械，产品的品种、规格十分复杂，况且随着科技的不断进步，对产品的质量和水平的评价内容和标准也不断地发生变化。因此，到目前为止，对活塞式压缩机还很难制定出一套通用的、准确的、可适用于各类活塞式压缩机的质量评价标准。,活塞式压缩机方案（结构）设计的内容,方案设计的内容包括 结构型式 级数(级在列中的配置）；
2、 型式（V, H, M, Z等）； 列数（气缸中心线数或连杆数，单级、多级）； 结构参数： vm ,S/D, n及其匹配的关系。 熟悉一些常用的结构配置形式 注意: 所有的方案设计都是依据压缩机的用途、排气量、压力的要求进行的。,结构方案 一.各种型式压缩机的特点及适用范围 1.立式压缩机 三列立式氧气压缩机（ 180/150),立式压缩机的优缺点: 优点: 占地面积小; 活塞的重量不支承在气缸上, 没 有因此而产生的摩擦和磨损,对高压级的填料 寿命长。多列立式压缩机平衡性能好。 缺点: 高度大，操作不方便，需要设置操作平台；另 外管道布局困难，特别是多级时，级间的占地 面积大。 适用范围:
3、中、小及微型，对于气缸无油润滑时主 要用于此结构；另外以级数少为宜。,2. 卧式压缩机,十列对置式压缩机,陕西宝鸡永红机器厂生产的H3.3-19/220 (320)对动式氮氢气压缩机,卧式压缩机的优缺点： 优点：与立式压缩机相反；动力平衡性能好；对于对动式压缩机，不管列数多少（两列以上），惯性力可以完全平衡，惯性力很小；相对列中的活塞力方向相反，作用在主轴承的载荷是其两列活塞力之差，减少了主轴承的摩擦磨损，也减少摩擦功耗。 缺点：十字头运动中有敲击现象，活塞杆摆动，影响了填料的密封性与耐久性；两列对动式压缩机切向力不均匀，需要较大的飞轮； 对于对动式压缩机（H 型， M型） 常见的卧式压缩机包
4、括 对动式压缩机和对置式压缩机,对动结构主轴承及十字头受力状况,对置式压缩机的气缸置于机身的两侧， 但相对列的活塞部件运动不对称。 根据运动的特点分为三种类型： 1、主副连杆的对置式压缩机（与单列或者多列的立式相同） 2、连杆并列的对置式压缩机（可以看作是气缸轴线错开180度角度式） 3、各列均有自己的曲拐的对置式压缩机（参照多列立式）,适用范围： 大型压缩机应用非常的普遍。卧式压缩机对安装 和基础的要求高。,3. 角度式压缩机 角度式压缩机包括 V 型、 L型、W 型 扇型、星型。 特点：气缸中心线之间 成一定的角度 。 L型压缩机如果两列往复质量相等 时二阶往复惯性力处于与地面成450方向
5、，机器运转较V型还 平稳，大气缸在垂直，小气缸配置在水平列，具有立式压缩 机的特点和卧式压缩机特点。,V型压缩机,4. 有十字头与无十字头压缩机 无十字头压缩机(单作用或级差式,机械效率低,适用4060KW以下) 无十字头压缩机只能是单作用，在气体的排气量相同的情况下与有十字头双作用压缩机比较，其气缸直径是有十字头压缩机气缸直径的 倍，机械效率差。气体的含油量无法控制，造成环境的污染。 有十字头压缩机,结构复杂,双作用时一般均设置填函密封,增加了易损件。当压缩有毒气体或者无油润滑只能做成此种压缩机。,5. 决定压缩机方案的一般原则: 1. 气体的种类、排气量大小、排气压力高低、固定还是移动等；
6、 2. 占地面积的大小； 3. 动力平衡性能； 4. 操作维修情况； 5. 企业的制造条件。,二. 列数及级在列中的配置 列数 列数需视压缩机的系列化/气量的大小及压力的高低来决定，列数也反映了机器的复杂程度。 级在列中的配置 其原则: a. 各列的活塞力要均衡 b. 力求减少气体泄漏,所以使相邻容积的压力差较小. c. 在曲轴一侧配置较低的压力级,以利于填料密封. d. 制造和装配方便.,无十字头结构的级差式方案,有十字头结构的级差式方案,压缩机的主要结构参数 一. 主要结构参数及其相互关系,活塞平均速度,(m/s),行程缸径比,（D第一级气缸直径）,排气量,式中 i单作用 i=1、 双作用
7、i=2 （双作用中忽略了活塞杆的影响）； z 第一级气缸数；,排气系数。,在一定的排气量条外下,当,n,之间的关系,二. 活塞平均速度的影响 1. 对压缩机耐久性的影响 摩擦副的耐久性, 在压力一定时主要取决于两种情况: 一种是取决于活塞的平均速度 它们是活塞环、填料函、十字头；平均速度高，这些零件在单位时间内摩擦的距离长，即磨损就大。 另一种是取决于转速： 气缸镜面、活塞杆、十字头导轨以及各轴颈和轴承，转速高即单位时间摩擦的次数增加，磨损就大。,对于活塞环、填料及十字头，如果材料加工、润滑方式等状况相同， 则磨损正于与比压和活塞平均速度,凡是摩擦取决于摩擦距离的零部件,即与活塞的平均速度有关
8、.(活塞环、填料函、十字头） 凡是摩擦取决于摩擦次数的零部件,即与转速有关;（气缸、活塞杆、十字头滑道、轴承、销子）,2. 对气阀和管道压力损失的影响 管道的平均气流速度,流经气阀的气流平均速度,注意: 活塞速度主要还是考虑摩擦磨损的情况和压缩机的 体积大小,我们不会因为管道和阀隙的流速而降低活塞的平 均速度,流量系数,气阀有效通流面积,采川直流阀的压缩机,=56 m/s；,微型压缩机由于行程较短，一般情况下,迷宫压缩机为了减少泄漏量,聚四氟乙烯密封环压缩机考虑到活塞环的寿命,超高压压缩机为了保证摩擦副的耐久性,乙炔压缩机考虑安全防爆,=1.02.5 m/s；,45 m/s；,3.54 m/s
9、；,2.5 m/s；,1 m/s,采用环状阀及网状阀的大中型压缩机,=3.54.5 m/s，,对于摩托式压缩机,为了适应内燃机的工作要求,有时,高达7,三. 转速的影响 根据一些同类型机器的分析与统计,发现同一排气量的机器,其重量和转速及其活 塞平均速度大致符合下面关系式: 带撇的数值为提高转速后相应的数值 当维持 不变而转速提高一倍,则重量减轻30%. 一般往复式压缩机的转速低于回转式 当气量Q、 、i、z一定时，可得出气缸直径（如果提高转速要注意关系） 增加n的同时也减少 S的下降幅度较D大,压缩机的转速不仅决定压缩机的几何尺寸、重量、制造的难易、机器的成本，而且还影响摩擦功、磨损、工作过
10、程及动力特性，还会影响驱动机的经济性及成本。,只有既提高转速，又使 下降，机器的尺寸和重量才能得到有效的下降,另外活塞的平均速度也可以表示成 提高转速但不希望活塞的平均速度高则降低 提高转速但不希望惯性力太高也必须降低,根据,另外转速对磨擦功率的影响分为两种情况： （1）往复摩擦功率 (2) 旋转摩擦功率 、c对一定机器是定值；d为曲轴直径，p为气体压力,其中,对已有的压缩机当n提高，则磨擦功率提高； 但对于新设计的压缩机，提高n，但只要活塞 平均速度不变，则磨擦功率不变。,有论文讲：活塞平均速度提高，摩擦功 率增加，此观点片面,由此：对已有的机器，当转速提高，平均速度也 提高，旋转摩擦功耗基
11、本不变。新的设计机器， 当转速提高，气量不变时，行程则减少，使摩擦 功耗增加。,由此：对已有的机器，当转速提高，平均速度也 提高，旋转摩擦功耗基本不变。新的设计机器， 当转速提高，气量不变时，行程则减少，使摩擦 功耗增加。,仅仅考虑到气体力,按照上式作成诺模图, 图中的,转速高低对气阀的工作也带来影响。转速提高后，阀片撞击次致增加，使气阀寿命降低；在已有机器上提高转速会破坏气阀正常的运动规律；新设计的机器转速提高后，使整机尺寸减少、则气阀安装空间减小，导致气阀中流动能量损失的增加,为便于设计压缩机时估计转速, 由公式可得,近代压缩机的转速通常在下列范围： 微、小型压缩机10003000 rmi
12、n， 中型压缩机 5001000 rmin; 大型压缩机 250500 rmin。 对动力用空气压缩机目前的常用转速范围： 排气量(m3min) 10 20 40 60 100 转速(rmin) 1000 750 500 400 300 由 当压缩机的 上面的公式就为,1. 值表征压缩机外形尺寸间的比例关系. 值也反映机器重量的大小. 值的大小影响机械应力和变形. 值对摩擦和磨损的影响. 值关系到气阀安装面积的大小. 值影响到压缩机的工作过程.,在设计中如何选择,值关系到如下几方面：,综上分析，建议,值的选用范围是：,低速压缩机 100500 rmin,= 0.50.95,中速压缩机 5001
13、000 r / min,= 0.450.75,高速压缩机 1000 rmin,= 0.40.55,(3). 行程与气缸直径比值,和n的关系由下图表示,压缩机气缸直径的确定 1. 单作用式气缸: 2. 双作用气缸: 3.级差式气缸:,压缩机方案实例,单级压缩机方案 两级压缩机方案 三级压缩机方案 四级压缩机方案 五级压缩机方案,图6-1 宝鸡永红机器厂生产的H3.3-19/220(320)对动式氮氢气压缩机,国产压缩机典型方案,图 62,图 63,图 65 一般空气动力用压缩机,图 66 L3.3 -13/320 氮氢气混合压缩机方案,图 67 4M12-45/210 二氧化碳压缩机,德国博西克公司生产的四列M型氮氢气压缩机,图 68,前苏联生产的六列M型氮氢气压缩机（6M32-270/320),图 69,压缩机驱动机的选择,电动机驱动 (异步电机、同步电机） 内燃机驱动（柴油机、汽油机、煤气机） 其他驱动机,
