往复活塞式压缩机设计
活塞式压缩机设计手册
活塞式压缩机设计手册前言活塞式压缩机是一种常见的机械设备，广泛应用于各个行业中。
它的设计与性能对于设备的工作效率和稳定性具有重要影响。
本手册将介绍活塞式压缩机的设计原理、结构及其应用，帮助读者更好地了解和应用活塞式压缩机。
一、活塞式压缩机的原理活塞式压缩机是一种通过活塞在缸体内往复运动实现气体的吸入和压缩的装置。
其工作原理主要包括吸入、压缩、排气三个过程。
活塞在缸体内往复运动时，通过活塞和活塞杆的连接作用，实现了气体的吸入和压缩。
这种运动方式使得活塞式压缩机具有高效、可靠的特点。
二、活塞式压缩机的结构活塞式压缩机由缸体、活塞、活塞杆、连杆、曲轴等组成。
其中，活塞和活塞杆在缸体内往复运动，完成气体的吸入和压缩；连杆将活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动，以便实现更高效的压缩。
活塞式压缩机的结构设计对于其性能和寿命有着重要的影响。
三、活塞式压缩机的应用活塞式压缩机广泛应用于空气压缩机、制冷设备、液压机械及工业设备中。
以空气压缩机为例，活塞式压缩机通过将空气吸入缸体并压缩，使得压缩空气达到所需的工作压力。
制冷设备中，活塞式压缩机则通过压缩制冷剂，实现制冷循环过程。
在液压机械及其他工业设备中，活塞式压缩机则用于提供压力和动力。
四、活塞式压缩机设计要点活塞式压缩机的设计要点包括以下几个方面：1. 缸体与活塞的匹配在活塞式压缩机的设计中，缸体和活塞的匹配是一个关键环节。
合理的缸体和活塞匹配可以减小摩擦损失和泄漏，提高工作效率。
因此，在设计过程中需要进行充分的计算和测试，并选择合适的材料。
2. 活塞杆的设计活塞杆是将活塞与连杆连接的重要部件。
在活塞式压缩机的设计中，活塞杆的刚性和强度对于设备的安全运行和寿命至关重要。
设计时需要保证活塞杆的强度满足工作条件，并通过适当的润滑和冷却措施减小摩擦损失。
3. 连杆设计连杆是活塞与曲轴连接的关键部件。
在活塞式压缩机的设计中，连杆的设计要考虑到力学特性和可靠性。
合理的连杆设计可以减小振动和冲击，降低设备失效的风险。
往复活塞式压缩机简介_2013
4）煤焦油综合利用
15万吨/年煤焦油轻质化 160万吨/年煤焦油综合利用装置 装置中生产成品油（汽、柴油） 有新氢、循环氢压缩机组
4M50-15.4/15-174-9.4/153.5-174-BX型
新氢、循环氢联合压缩机组
目前分析煤焦油综合利用市场很有发展、压缩 机有大型化发展趋势。
5）多晶硅行业
曲轴与电机连接
4M型曲轴与电机连接
3、 连杆
连杆为35号钢，连杆大头瓦盖连接螺栓的 紧固，是靠液压紧固工具来实现的 （150MPa手动高压泵），可以精确的保证 螺栓弹性变形量，彻底解决了紧固力矩不 够（过大）这一普遍难题，不但连接安全 可靠，同时也杜绝了连杆螺栓断裂事故的 发生。
连杆组件
连杆
气体压缩机
速度式压缩机
容积式压缩机
离心式压缩机
轴流式压缩机
回转式压缩机
往复式压缩机
滑片式
螺杆式
转子式
膜式
活塞式
容积流量（进口状态）：
容积流量在我国曾被称为排气量和输气 量。
压缩机中的容积流量是指在所要求的排 气压力下，压缩机单位时间内排出的气体 容积，折算到进口状态，也即第一级进气 接管处的压力（P）和温度（T）时的容积 值。单位：m3/min。
机身与中体整体式
2D型机身
机身与中体整体式
4M型机身
6M机身
2、 曲轴
曲轴无油孔（采用反向注油方式）并带连接法兰 盘（与曲轴整体式）。曲轴无油孔避免了由于加 工油孔所产生的应力集中现象（曲轴断裂均发生 在油孔处），彻底杜绝了曲轴断裂的发生。曲轴 整体的法兰盘结构（无联轴器）不但提高了曲轴 的刚性和强度同时也提高了几何精度，安装精度 大大提高，从而保证了机器的平稳可靠运行。
往复活塞式压缩机参数
往复活塞式压缩机参数往复活塞式压缩机是一种常见的压缩机类型，广泛应用于各种工业和商业领域。
它通过往复运动的活塞来将气体压缩成高压气体，然后输送到需要的地方。
下面就往复活塞式压缩机的参数进行详细介绍，希望对您有所帮助。
一、工作原理往复活塞式压缩机的工作原理是通过活塞在气缸内做往复运动，完成气体的吸入与压缩。
在压缩机内，活塞通过连杆与曲轴相连，曲轴带动活塞做往复运动。
活塞在向下运动时，气缸内的气体被吸入；而在向上运动时，气缸内的气体被压缩。
往复运动循环完成一次后，压缩机就将高压气体输送到需要的地方，如储气罐、空气管道等。
二、参数介绍1. 排气量往复活塞式压缩机的排气量是指在单位时间内完成的气体排放量，通常以标准立方米/分钟（m³/min）或标准立方英尺/分钟（scfm）为单位。
排气量的大小对于确定压缩机的工作能力和适用范围非常重要，通常排气量越大，压缩机的工作范围就越广。
2. 压缩比压缩机的压缩比是指在压缩前后气体的密度变化比例。
通过压缩比，可以确定压缩机在工作时所需的功率大小，以及压缩后气体的压力和温度变化等参数。
一般来说，压缩比越大，压缩机所需的功率就越大。
3. 压缩比和压缩比功率压缩比功率是指在给定的排气量下，压缩机所需的功率。
在设计压缩机时，需要根据压缩比和排气量确定压缩机的功率大小，以满足相应的工作要求。
4. 排气压力往复活塞式压缩机在工作时需要产生一定的排气压力，以满足用户不同的需求。
排气压力通常以巴（bar）或帕斯卡（Pa）为单位，根据不同的应用场景来确定合适的排气压力。
5. 耗气量耗气量是指压缩机工作时消耗的气体量，也可以理解为压缩机的吸气量。
耗气量的大小与压缩机的排气量、压缩比等参数有关，通常需要根据实际应用场景来确定。
6. 功率压缩机的功率是指在工作时所需的电力或机械功率大小。
根据压缩机的设计参数和工作状态，可以确定合适的功率大小，以保证压缩机的正常工作。
7. 转速压缩机的转速是指压缩机曲轴的旋转速度，通常以每分钟转数（rpm）来表示。
往复式压缩机结构设计
往复式压缩机结构设计一、结构组成：1.主轴：主轴是往复式压缩机的核心部件，由高强度材料制成，用于支撑和带动压缩机的运转。
2.活塞组件：包括活塞、活塞杆和活塞帽。
活塞与主轴相连，负责产生压缩机的压缩动作。
3.齿轮箱：齿轮箱通过传动机构将主轴的旋转转化为活塞的往复动作。
齿轮箱的设计应考虑传递力的平衡和噪音的减少。
4.冷却系统：往复式压缩机在工作过程中会产生大量热量，因此需要设计合理的冷却系统来降低温度。
冷却系统通常包括散热板、冷却风扇和冷却介质等。
5.油泵和润滑系统：往复式压缩机的活动部件需要充分润滑以降低摩擦和磨损。
油泵和润滑系统用于将润滑油输送到核心部件的摩擦面。
6.进气和排气系统：往复式压缩机通过进气系统吸收空气，并将压缩后的气体通过排气系统排放。
进气系统和排气系统的设计应考虑最大化气体流量和减小能量损失。
7.控制系统：控制系统用于监测和控制往复式压缩机的运行。
它通常包括传感器、控制器和执行器，用于实现压缩机的自动化运行。
二、工作原理：1.活塞下行：当活塞下行时，气缸内的压强降低，形成负压，使进气阀打开。
同时，活塞驱动压缩室内的气体向气缸排出。
2.活塞上行：当活塞上行时，气缸内的压强增加，使进气阀关闭，同时排气阀打开。
此时，活塞再次下行压缩气体，达到理想的压缩比。
3.排气：当活塞上行到达最高点时，排气阀关闭，此时气缸内的压力最高，气体被压缩。
4.循环重复：活塞下行，进气阀打开，气体进入气缸。
然后活塞上行，进气阀关闭，排气阀打开，气体再次被压缩。
这样循环往复，完成气体的连续压缩。
三、相关考虑因素：1.噪音控制：往复式压缩机在工作时会产生较大的噪音，需要通过结构设计和材料选择来减少噪音的产生和传播。
2.寿命与可靠性：压缩机内部运动部件的设计应考虑使用寿命和可靠性，包括材料强度、润滑和冷却等方面。
3.能效：往复式压缩机的能效对于能源消耗和工作效率有着重要影响，需要通过结构设计来最大程度地提高能效。
4.维护和维修：压缩机的结构应简单、易于维护和维修，以降低维护成本和停机时间。
往复式压缩机计算实例
往复式压缩机计算实例以下是一个往复式压缩机的计算实例，以进一步理解其工作原理和性能参数的计算方法。
假设有一个往复式压缩机，其气缸直径为100 mm，活塞行程为90 mm，压缩比为6:1，进气温度为27°C，进气容积流量为0.02 m^3/min，压缩机效率为80%。
首先需要计算气缸的容积和进气容积流量。
气缸容积的计算公式为：V_cylinder = π * (d/2)^2 * h其中，d为气缸直径，h为活塞行程。
V_cylinder = 3.1416 * (100/2)^2 * 90 = 636.174 m^3进气容积流量的计算公式为：Q_in = V_in / t_in其中，Q_in为进气容积流量，V_in为进气容积，t_in为进气时间。
假设进气时间为1分钟，则进气容积为：V_in = Q_in * t_in = 0.02 * 1 = 0.02 m^3下一步是计算出排气容积。
排气容积的计算公式为：V_out = V_in * 压缩比其中，V_in为进气容积，压缩比为进气容积与排气容积的比值。
V_out = 0.02 * 6 = 0.12 m^3接下来需要计算出排气流量。
排气流量的计算公式为：Q_out = V_out / t_out其中，Q_out为排气流量，V_out为排气容积，t_out为排气时间。
假设排气时间与进气时间相等，则有：Q_out = V_out / t_in = 0.12 / 1 = 0.12 m^3/min然后可以计算出压缩机的有效排气功率。
压缩机的有效排气功率的计算公式为：P_e = Q_out * p_out / 600其中，P_e为压缩机的有效排气功率，Q_out为排气流量，p_out为排气压力（假设为常数值），600为单位换算常数（将分钟转换为秒）。
假设排气压力为8 bar（绝对压力），则有：最后需要计算出压缩机的绝热效率。
绝热效率的计算公式为：η = (T_out - T_in) / (T_out - T_in / 压缩比) * 100%其中，η为绝热效率，T_out为排气温度（绝对温度），T_in为进气温度，压缩比为压缩比。
往复式压缩机种类及计算设计2.
影响因素：α、ε、m’ ；
气缸余隙容积的存在使得λv<1。
⑴ 相对余隙容积α
活塞止点间隙 活塞环间隙 气体通道： 阀窝容积、气阀内部容积
1. 容积系数λv
1. 容积系数λv
1. 容积系数λv
二、活塞压缩机的吸气量
⑴ 相对余隙容积α
① 由止点间隙，活塞环前一环与汽缸间间隙，阀窝及 气阀通道组成，阀窝及气阀通道占1/2； ② 气阀结构：环状、网状小，直流阀大，组合阀最小 ；
二、活塞压缩机的吸气量
理论吸气量 Vh ：一转吸气量，行程容积，工作容积。
实际：余隙，阻力损失及热交换，吸气量小于Vh 。 缸内：压力P温度T变化的，标准位置固定。
吸气量：折算到标准吸气装置状态（P、T温度）的气体体积。
名义吸气状态
二、活塞压缩机的吸气量
分析实际工作循环！
外止点：余隙容积Vc
二、活塞压缩机的吸气量
⑶ 膨胀过程指数m’:
初期 中期 末期
m' k m' k m' k
p RT
m
在工程中用等端点过程指数代替实际膨胀指数。
气放热 气吸热
•
m’ 越小，吸热越多，膨胀线平坦，
λv小。
•
m’越大，膨胀线陡， V 大
m ' 按表2-1选取
v 1 (
1 m'
压缩过程是一定量气体的热力过程，压缩线决定于过程指数m
2
pdV 大小与气体压缩过程有关，有等温、绝热、多变三个过程。
m 1: pv const =RT 等温过程 m pv const m k : pv k const 绝热过程 m : 多变过程指数 多变过程
活塞式压缩机设计书
活塞式压缩机设计书引言活塞式压缩机作为一种常见的能量转换设备，广泛应用于工业和民用领域。
本文将介绍活塞式压缩机的设计原理、结构特点以及应用范围。
一、设计原理活塞式压缩机通过活塞在气缸内做往复运动，将气体吸入、压缩和排出，从而实现对气体的压缩。
其主要工作原理包括吸气、压缩、排气三个过程。
吸气过程活塞作往复运动时，气缸内形成负压，使得气体从进气阀门吸入气缸内。
这个过程需要考虑气缸内的容积、活塞面积以及进气阀门的位置和设计，以确保吸入足够的气体。
压缩过程活塞往复运动到顶点时，改变运动方向，并将气体压缩在气缸的另一侧。
这个过程需要考虑气缸的几何形状、气缸内的气体压力和温度变化，以及缸盖和密封件的设计，以确保有效的气体压缩。
排气过程当活塞从最高点回到最低点时，气缸内的气体被排出。
这个过程需要考虑气体的排放方式和速度，以及气缸内的压力变化和温度变化。
二、结构特点活塞式压缩机的结构特点主要包括气缸、活塞、压缩机头部和排气阀门等。
气缸气缸是活塞式压缩机的主要部件之一，通过支撑活塞的运动并容纳气体。
气缸通常采用优质的合金钢制成，以保证足够的强度和耐磨性。
活塞活塞是活塞式压缩机的运动部件，具有往复运动的特点。
活塞通过活塞销与连杆相连，将往复运动转化为旋转运动，以驱动压缩机的工作。
压缩机头部压缩机头部是活塞式压缩机的关键部件之一，包括进气阀门、排气阀门和缸盖等。
进气阀门和排气阀门的设计和安装位置直接影响到气体的流动和压缩效果。
排气阀门排气阀门用于控制气体的排放，保证压缩机工作的高效稳定。
排气阀门通常采用可调式设计，以适应不同工况下的气压需求。
三、应用范围活塞式压缩机广泛应用于各个领域，包括工业制造、能源、交通运输、电子电气等。
工业制造领域主要应用于压缩空气、氧气、氮气等工艺气体的生产和供应，用于工厂的动力驱动、工艺控制和仪表仪器的供气。
能源领域主要应用于石油、天然气和煤炭等能源的开采和运输过程中，用于增压输送、注气、采气和储气等环节。
活塞式压缩机设计
活塞式压缩机设计活塞式压缩机是一种常见且广泛应用的压缩机类型。
它采用活塞和气缸的相对运动来实现气体的压缩工作。
活塞式压缩机主要由活塞、气缸、曲轴、连杆、缸盖和阀门等组成，结构简单可靠，运行稳定。
本文将着重介绍活塞式压缩机的设计原理和一些关键设计要点。
首先，活塞式压缩机设计的关键在于确定适当的排量和压缩比。
排量是指活塞在单位时间内处理的气体体积，通常以立方米/分钟或立方英尺/分钟表示。
压缩比是指进气过程和排气过程中的气体压力比值。
合理的排量和压缩比既要满足工艺流程要求，又要考虑设备的经济性和运行稳定性。
设计时，需要综合考虑气体流量、工作压力、温度等因素，选择合适的排量和压缩比。
其次，活塞和气缸的结构设计非常重要。
活塞的直径和行程决定了排量和压缩比，同时还要考虑活塞的重量和惯性对系统运行的影响。
气缸的直径要足够大，以容纳活塞和气体，并保证良好的密封性能。
气缸内壁通常采用特殊的润滑和防腐处理，以确保活塞在气缸内的平稳运动和寿命的提高。
曲轴和连杆的设计也十分重要。
曲轴是将活塞的往复运动转化为旋转运动的装置。
在设计曲轴时，需要合理布置连杆轴心和曲轴轴承，以减小惯性力矩和机械损失，提高能量转换效率。
连杆则起到连接活塞和曲轴的作用，其长度和强度要满足系统的要求，同时还要考虑重量和空间的限制。
另外，缸盖和阀门的设计也不容忽视。
缸盖是活塞式压缩机的重要组成部分，承受着气体的高压和高温。
因此，在缸盖的设计中，需要考虑材料的耐热性和强度，并采取适当的散热措施。
阀门则负责控制气体的进出，必须具有良好的密封性能和快速响应能力。
在设计阀门时，需要考虑气体的压力、温度和流量等因素，并选择适当的材料和结构形式。
综上所述，活塞式压缩机设计需要考虑多个方面的问题，包括排量、压缩比、活塞和气缸的结构、曲轴和连杆的设计，以及缸盖和阀门的特性等。
只有在综合考虑这些因素的基础上，才能设计出高效、可靠的活塞式压缩机。
随着科技的进步和应用领域的不断拓展，活塞式压缩机设计也将不断迭代和改进，以满足不同领域的需求。
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2V-0.4/10RECIPROCATING PISTON COMPRESSOR
ABSTRACT
Reciprocating piston compressor is a volume compressor, which is to increase pressure to discharge fluid by piston.
2V-0.4/10型空气压缩机，使用压力0．1-0．15 (绝对压力)，排气量0.4m3／min，可用于气功设备及工艺流程，适用于易燃易爆的场合，可以大幅度的提高生产率，工艺流程用于压缩机是为了满足分离、合成、反应、输送等过程的需要。因而适用与各种有关工业中。因为活塞式压缩机己得到如此广泛的应用，故保障具可靠的运转极为重要。气液分离系统是为了减少或清除压缩机中的油、水及其冷凝液。
6.4轴承的选取：26
第7章其他部分的设计27
7.1联轴器27
7.2飞轮27
结 论29
谢辞30
参考文献31
附 录33
外文资料翻译36
前 言
现代工业中，压缩气体的机器用得越来越多，压缩机是输送气体介质并提高其压力能的机械装置。活塞压缩机是依靠活塞在气缸内作往复运动而实现工作容积的周期性变化来工作的。
压缩机的用途十分广泛，几乎遍及工、农业各个生产领域，如矿山、冶金、石油化工、机械、国防和农田灌溉等。在石油此压缩机在其生产中更占有重要的地位。而活塞压缩机由于具有耗能低、适应性强和灵活性大等优点，应用比较普遍。所以活塞压缩机的设计及研究对国民经济的发展具有十分重要的意义。
第1章绪论
1.1用途和适用范围
空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机。容积型压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。
Thermal and dynamic compressor design is the basic and most important one, according to users with the content, gas, pressure and other parameters, calculated after the compressor related parameters, such as class, number, size cylinder, shaft power, and so on. After driving force calculated piston compressor of the force. It is very important to eliminate the vibration by accurate analysis of the force units. During alterative working conditions, it is need to meet the movement requirement for original design of flywheel rapidly. Thermodynamic and dynamic calculations of Piston compressor provide original data for unit graphics and basic design,the calculated results reflect the grade of the compressor design, and the compressor is a study of the topic.
煤矿中广泛使用着各种有压缩空气驱动的机械及工具，如采掘工作面的气动凿岩机、气动装岩机，凿井使用的气动抓岩机、地面使用的空气锤等等。空气压缩设备就是指为这些气动机械提供压缩空气的整套设备。
在井下使用以压缩空气为动力的机械，主要因为它安全，在有瓦斯的矿井中，克避免产生电火花引起的爆炸，容易实现冲击机械高速、往复、冲击强的要求，比电力有更大的过负载能力。
第2章总体设计4
2.1结构方案的选择4
2.2电机的选择4
第3章热力学计算7
3.1给定条件：7
3.2结构形式及主要结构参数7
3.3热力计算7
第4章动力学计算12
第5章气缸部分设计14
5.1气缸14
5.2活塞14
5.3气阀15
5.4活塞环16
第6章基本部分的设计17
6.1机身、中体17
6.2曲轴17
6.3连杆19
Keywords:piston-type compressors,Thermodynamic calculations, Dynamic calculation, Cylinder, Crankshaftrecalculation
目 录
前 言1
第1章绪论2
1.1用途和适用范围2
1.2工作原理2
1.3活塞压缩机特点2
2V-0.4/10往复活塞式压缩机
摘要
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，本文根据提供的成分、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。经过热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，对气缸部分的气缸、活塞、气阀和活塞环，以及基本部分的机身、中体、曲轴、连杆的设计和校核。飞轮结构设计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。活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为各部件图形以及基础设计提供原始数据，其计算结果的精确程度体现了压缩机的设计水平，也是压缩机研究方面的一个课题。