天然气压缩机毕业设计毕业设计半完成ban_天然气压缩机工作原理

题目 天然气压缩机设计 摘要 往复式压缩机是当前使用较多、覆盖面积广泛的机械。立式压缩机是其中的重要类型。容积式压缩机主要通过活塞在气缸内运动对气体实施挤压，促使其压力提升。热力与动力计算是压缩机设计统计内主要且不容忽视的关键部分，主要依照任务书内的介质、气量、压力等参数标准和统计得出的压缩机有关参数比如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等通过动力计算得出活塞式压缩机的受力状况。活塞式压缩机热力与动力计算的最终结果会为不同部件图形和相关设计、综合设计准备最初数据，最终统计结果的精准性表现出压缩机的设计水准。

关键词：活塞式压缩机; 热力计算; 动力计算，整体设计 ABSTRACT Reciprocating compressor is a common type machine, used in the industry .V- type of piston compressors is a kind of reciprocating compressor, belong to the compressor , utilize the pistons in the cylinder moving to squeeze on the gas ,squeezed the gas pressure.Thermal calculation and dynamical computation is basic of compressor design’calculation, is also an important woke, according to medium, displacement, pressure of task-book, by calculating getting related parameters of compressors, such as levels, columns, size of cylinder, shaft power, by dynamical computation getting stressed status of a piston type compression, due to reduce the vibration is very important. heat calculation and dynamical computation of the piston type compressor, which is providing the design data of the overall design. The calculations reflect exactly the design level . KEYWARDS：piston compressor; thermal calculation; dynamical computation ；
the overall design. 摘要 I Abstract II 第一章 引言 6 1.1压缩机设计的意义 6 1.2活塞压缩机的工作原理 6 1.3活塞压缩机的分类 7 1.4压缩机的发展前景 8 1.5压缩机设计说明 9 第二章 总体设计 9 2.1设计依据及参数 9 2.2总体设计原则 9 2.3结构方案的选择 10 2.3.1压缩机结构形式的选择 10 2.3.2运动机构的结构及选择 11 2.3.3级数选择和各级压力比的分配 11 2.3.4转速和行程的确定 12 第三章热力计算 13 3.1确定各级的容积效率 13 3.1.1确定各级的容积系数 13 3.1.2选取压力系数 14 3.1.3选取温度系数 14 3.1.4 泄漏系数 15 3.1.5确定容积效率 15 3.2确定析水系数 15 3.3 确定各级行程容积 15 3.4汽缸直径的确定 15 3.5实际行程容积 16 3.6新的的容积系数及新的相对余隙 16 3.8确定排气温度 17 3.9计算轴功率并选配电机 18 第四章 动力计算 19 4.1压缩机中的作用力 19 4.2曲柄连杆机构的运动关系和惯性力 19 4.3往复惯性力 往复摩擦力 旋转摩擦力的计算 20 第五章汽缸部分的设计 21 5.1气缸 21 5.1.1结构形式的确定 21 5.1.2气缸主要尺寸的计算 21 5.1.3气缸材料 22 5.2气阀 22 5.2.1气阀的基本要求 22 5.2.2阀设计的主要技术要求 23 5.2.3阀的分类 23 5.2.4阀设计的主要技术要求 23 5.3活塞 24 5.3.1活塞的基本结构型式 24 5.4活塞环 25 5.5活塞基本尺寸 25 第六章基本部件的设计 26 6.1曲轴 26 6.1.1 曲轴结构的选择 26 6.1.2曲轴结构设计 26 6.1.3曲轴结构尺寸的确定 27 6.1.4曲轴材料 28 6.1.5曲轴强度校核 28 6.2连杆 29 6.2.1连杆结构设计 29 6.2.2连杆结构设计基本原则 29 6.2.3连杆尺寸计算 30 第七章轴承 31 7.1 滚动轴承及其结构确定 31 第八章联轴器 32 第九章刮油器 33 9.1 填料的基本要求 33 9.2 填料的结构 33 9.3 材料选择 33 第十章润滑系统 34 第十一章冷却系统 34 11.1 冷却方式 34 11.2冷却系统 35 11.3冷却设备 35 结语 37 第一章 引言 压缩机的作用是传输气体以及提升其压力，期间机械能被气体压力能替换。种类极多，用途甚广。

1.1压缩机设计的意义 向压力高、低噪、容量大、高效发展的往复压缩机普遍被运用于石化领域。通过压缩机设计，开发出各种各样的适应不同工作条件的新型气阀，提高阀门的使用寿命;在设计过程中,将其与动态和热力学相结合。大概预测出设计的机器在实际条件下的性能；
加强机电一体化，并运用自动控制，使其实现联机运行；

在动力领域，主要采用的是活塞式压缩机。然而,对环境保护、能源消耗和环境使用的要求正在增加。漩涡压缩机以及螺杆压缩机也开始有了一定市场。在空冷方面，主要采用的是往复式压缩机，因其制冷范围甚广。此次设计主要应用于机械，船舶，冶金，石化，以及国防等需求结构严谨，小排，小体积，高压力的领域的空压机，ＣＺ－０.４２/１５０型压缩机恰好满足上列要求。若成功量产，定会产生不少效益。

1.2活塞压缩机的工作原理 下图是活塞式压缩机的工作原理。当活塞在气缸中移动到右边时,大气压力pa高于气缸活塞左边的压力,此刻吸气阀开启,缸内出现外部气体,属于压缩环节。当输出气体管道中的压力P低于气缸内的压力时,排气阀打开。压缩气体进入气体管道,这是排气过程。电机带动曲柄滑块形成活塞的往复运动。此时曲柄运动状态由转动变为滑动——活塞的往复运动。

　图 1 活塞式压缩机工作原理图 1排气阀2缸3活塞4活塞杆 5滑杆6连杆7曲柄8吸阀 　　此机器在排气结束的时候总是存在剩余容积。在吸入下各气体时,剩下体积内的压缩气体随之膨胀,进而缩减吸纳的空气量,效率下降,增加任务量。因为有残余体积,当压缩比增加时,温度升高很快。所以当处于高输出压力的时候应该选用节省压缩功、低排气压力、高容积效率、排气量大的分级压缩。

活塞式压缩机结构：构架：放电室、冷却室缸盖、吸入室、压缩室、曲柄室。放电室被冷却室包围,并且靠近冷却室。吸入室与冷却室隔离。吸入室内的气体来自框架外部。支撑整个框架可以通过转动旋转轴来完成。曲柄房里有凸轮。活塞和转轴通过凸轮相连接。在这个过程中,旋转变成往复运动。外部和冷却室之间的连接被密封部件切断,压缩机气缸盖被密封。通过引入连通腔,介绍了冷却室和曲柄室。当马达与曲轴转动时,连杆驱动活塞在气缸内往复运动。环形吸气阀片设置在气缸外圈的顶部,排气阀安装在中心的顶部,阀弹簧装有阀。当活塞向上和向下运动时,体积增大,压力变小。这样,吸入阀打开,压力P1吸入管中的空气停止,停止在冲程的底部。这就叫一个吸入过程。当活塞从下死点回程的时候，压缩此前的吸入气体，压力随之升高，缸内气压及弹簧共同作用下使得吸气阀片快速关闭，活塞保持之前上行状态，压力升高，音量缩小了。当P2压力时,排气阀通过气体进入排气管。活塞保持在上止点处。排气阀在弹簧和排气管的共同作用下关闭,启动下一个吸气过程。

1.3活塞压缩机的分类 往复式压缩机:1,单作用往复(活塞吸排气)双作用(侧吸),2单极双极和多级(压缩时间)3,低电压,电磁级=“类似”>中高压压缩机4,小而大,中性(位移),空压机,5氮压缩机。

按工作原理:容积式，动力式 按工作腔中运动件或气流工作特征:往复式,回转式,离心式,轴流式,漩涡式,喷射式 1.4压缩机的发展前景 随着近些年化工方面的快速发展以及国家环保政策的改革。压缩机的技术也在不断地提高，越来越多的大型企业引进高质量高技术的压缩机。中小型企业相对减少，使得压缩机的市场向大型企业靠近。有政策表明，我国为了应对经融危机对国家的影响，早在09年初,国家标签将重点发展十大行业,如冶金、石化等气体压缩机。这些改革对气体压缩机的发展起到了至关重要的作用。2009年压缩机行业经济变好的原因也在于此，关于全球的市场，压缩机现在需要不断摸索，努力创新，逐步提高。因为现在来看我国压缩机在全球竞争力欠缺，2009年压缩机出口形势更加严峻，这原因就是我国压缩机技术相比于外国来说相差很多，更重要的是现在我国没有大的具有国际竞争力的压缩机集团。在后面的几年里炼金、石化、造船、清洁环保等将获得提升，压缩机的销量形势仍会乐观。

2010压缩机迎来新生，现在我国压缩机从全面来看总产量超出，低端产品产量太多；
工厂太零散，不集中；
也就是太乱，布局问题；
且工厂在环保方面问题严重，缺乏技术创新，这些问题使我们在2010压缩机行业中努力做好1,搞好结构调整,完成产业转型目标,全面处理限制产业发展的主要问题。2.重点发展共性科技，抓住主要的科技、以及核心技术的专利权，就现目前来看，我们投于压缩机共性技术开发的钱还不够。造成目前开发层次不够深。2010年，我们应该着重于知识原创，技术更加先进，需要投入大量资金发展压缩机。应该有良好的实施计划，对各地的技术领域，实验室，科研地进行大力支持。关键是共性、原创。同时培养关键性人才，全面性人才，对基本技术和高精尖技术都足够熟悉的人才，让我们自己的、原创的技术掌握在手中。三是应加快发展制造服务业，现目前这行业缺少于产业发展的高精尖技术，大型企业偏少。所以这行业如要有足够竞争力需要转变增长方式。例如制造中注重服务，售前、售后、直到产品报废，尽心尽力地服务好客户。态度决定企业的生存环境。应着重于人力发展和知识产权发展，这对压缩机企也的成长，行业内竞争起着重要作用。

对比于国外的往复压缩机，基础理论差是个问题，新产品开发太慢，机器设备落后，技术落后，效率低，品种少，性能差，制造使用时间不够长。而且高技术的和特种的产品还不够。

1.5压缩机设计说明 活塞压缩机:总体设计、动态计算、热力计算,各部分的设计，计算。润滑，排气及安装，及目前主要使用的各活塞压缩机的优点。还有单位换算，常用数据、公式和材料，气体特性图表。

第二章 总体设计 2.1设计依据及参数 压缩气体：天然气（主要成分甲烷） 容积流量：2m³/min 进气压力：0.4MPa 排气压力：1MPa 吸气温度：25℃ 排气温度：≤60℃ 冷却方式：立式Z型双列，级差活塞水冷 2.2总体设计原则 设计原则：1.排气压力，排气量，使用环境，条件等应按照用户要求设计 2.具有高的使用年限，具有强的稳定运转能力，也就是别经常坏，质量要足够好 3.设计应尽量减少使用耗能 4.设计人性化，方便维修维护 5.采用最新技术，材料 6.工艺性应足够好 7.尽量减少占地面积和重量 2.3结构方案的选择 体积流量、进排气压力、压缩介质和使用条件决定所选压缩机的结构、空气冷却、水冷却,还是空冷等，和作用方式(单作用,双作用,或分级),是否设计十字头，级数，列数，级在列中曲柄错角，汽缸中心线夹角，驱动机类型和传动方式等。

活塞压缩机的结构形式选择决定于以下几点：1.型式 2.列数和级数 3.列中排列形式以及各列曲柄错角的排列形式。考虑了以上因素后制成的图形就是结构方案图。

定下压缩机结构图时，还要考虑机器用途，正常工作所需条件，排气压力，温度的影响，排气量是否满足要求，及占地面积等。

2.3.1压缩机结构形式的选择 基本部件包括本体、中间体、曲轴、连杆和十字头,其作用是传递动力。连接底座和气缸部分。

气缸部分包括气缸、阀、活塞、填料和安装在气缸上的位移控制装置。它的作用是形成压缩体积和气体泄漏。

辅助部分:包括凝汽器、缓冲器、气液分离器、过滤器、安全阀、油泵、注油器及各种管道系统。这些部件保证了压缩机的正常工作。

地面的平面与气缸中心线不同,立式压缩机的位置,卧式压缩机,压缩机的contrapoosition,相反类型的压缩机和压缩机的角度。角度式压缩机几种分类。气缸中心线角度在0到180度之间，但不包括0和180度。中心线的位置不同，角度式又可以分为L，V,W型、星型，扇形。

立式压缩机拥有良好的动力平衡性，气缸为单作用式，冷却方式风冷。

立式压缩机优点：1。不承受活塞的重量,气缸和旋塞的磨损大大减少。使用时间大大增长 2.节约空间 3.型式简单，轻便 缺点：1.压缩机大时太高，造成维修操作不方便 2.多级时占地会比较多，不知管道麻烦。因此立式不适用于大型压缩。

2.3.2运动机构的结构及选择 根据条件，本设计采用无十字头压缩。因为其轻便，且降低了及其高度，型式简单，不需要润滑。但气体利用率不够高，活塞磨损较大由于无十字头的单作用不可避免。

2.3.3级数选择和各级压力比的分配 图2 级中最佳压力比δ与相对压力损失ε的关系曲线 需要压力高时，需采用多级压缩。级数采用原则：耗能尽量降低，压力，温度在可接受范围内，耗财低，机器轻,热效率高。压缩比越小,压缩比越高,需要使用更多的序列。但阻力损失变多，总效率变低，形式也变复杂，耗财变大。所以，合适的压比选择是很重要的，根据工作环境应选择不同级数的压缩机。

总压力比=1/0.4=2.5 所以此设计级数应取一级 2.3.4转速和行程的确定 活塞平均速度-（米/秒）；

转数-n（转/分）；

行程-S（米）。

表1活塞式压缩机主要结构参数表 根据要求，选用小型，形式紧凑的压缩机，在此取行程s=100mm 以下是大多数压缩机的转数范围：
小型：
1000-3000（n/min） 中型：
500-1000（n/min） 大型：
250-500 （n/min） 在此取n=1000r/min 那么根据公式，可求出活塞平均速度 第三章热力计算 气体温度，压力，容积以及不同的压缩机的特性和不同使用条件下的不同要求使用要求而进行的，这样才能求出合适的热力参数，例如进排气温度，压力和行程，气缸的尺寸。

注意：1.就算过程中，没有特殊注明的压力均指绝对压力。

2.无特殊注明的温度均指绝对温度。

3.单位重量气体所占容积称为比容 根据不同温度，压力，下式可计算出不同情况下理想气体的重量 3.1确定各级的容积效率 3.1.1确定各级的容积系数 下面是相对余隙容积的范围：
压力>20～321 bar α=0.12~0.16 压力<20 bar；

α=0.07~0.12；

此设计已知排气压力为P=1MPa，由上面可知α=0.07～0.12，继而算出相对余隙容积α=0.1 表 2按等熵指数确定膨胀指数 进气压力/bar 等熵指数k k=1.4 1.5 m=1+0.5(k-1) 1.2 1.5～4.0 m=1+0.62(k-1) 1.25 4.0～10 m=1+0.75(k-1) 1.3 10～30 m=1+0.88(k-1) 1.35 >30 m=k 1.4 气体绝热指数k=1.25，已知吸入压力值，算出各级的膨胀系数m：
膨胀指数：m =1+0.62(k-1)=1.155 容积系数：
3.1.2选取压力系数 压力系数据经验决定，第一级：λp=0.95～0.98，剩下的级：λp=0.98～1.0。

据吸气压力，选择压力系数λp=0.96 3.1.3选取温度系数 图3 由上图可选温度系数λt=0.96 3.1.4 泄漏系数 在0.90～0.98之间，取平均值λl=0.95 3.1.5确定容积效率 3.2确定析水系数 由于第一级不析水 =1.0 3.3 确定各级行程容积 各级行程容积: 压缩机的排气量是QV(立方米/分钟)。

第一级：
3.4汽缸直径的确定 气缸直径：
气缸的行程容积-（立方米/min） 活塞行程-s（m） 活塞杆直径-d（mm） 取d=30mm 那么=0.1303m 根据标准，应取D=140mm 。

汽缸活塞的有效面积如下：
3.5实际行程容积 3.6新的的容积系数及新的相对余隙 容积系数 : =0.026 因此新的容积系数为: 新的相对余隙: 3.7计算活塞力 ①计算实际吸排气压力 在各级,各级的相对压力损失和排气,排气的压力和各级的实际压力,和实际压力见下文。

表3 各级进气、排气压力与实际压力比 级次 公称压力 排气损失 实际压力 实际压比 Ps/MPa Pd/MPa δs’ δd’ ps’/MPa Pd’/MPa ε’ 1 0.4 1 0.05 0.08 0.38 1.08 2.842 ②活塞力的计算 首先,计算帽和轴侧活塞的工作面积。见表,停止点气体力的计算见表。

表4 盖测和轴侧活塞工作面积 级次 轴侧/m2 盖测/m2 1 0.0147 0.0154 表 5止点气体力计算 列次 内止点 外止点 1-1 3.8确定排气温度 因为排气压力不太高，所以天然气可以看做理想气体，由于采用风冷的方式，近似的认为压缩指数为：
取 ， ∴ 一级排气温度 3.9计算轴功率并选配电机 各级指示功率为：
代入数据得 ∴ 总的指示功率 取机械效率 ηm=0.94 则轴功率 电机的功率冗余度是10%,而电机的功率是17kw。

第四章 动力计算 4.1压缩机中的作用力 图4 曲柄连杆机构示意图 压缩机受力研究是相关部件强度与刚度统计的前提,还是判定上述力对压缩机设施影响的基础。其现实功能是气压力、曲柄连杆运动出现的惯性力以及摩擦力。

4.2曲柄连杆机构的运动关系和惯性力 活塞的位移、速度和加速度可由曲柄连杆机构的几何关系和运动关系确定。图表显示曲柄连杆机构的几何关系。

活塞位移x和曲柄转角: 往复惯性力：
4.3往复惯性力 往复摩擦力 旋转摩擦力的计算 热力计算数据：活塞直径D = 140mm,吸入压力Ps = 0.4MPa,排气压力Pd = 1MPa,膨胀指数m = 1.155。

活塞行程S = 100mm,转速n = 1000r/min,连接杆的比率。

角速度：
在初步设计是估计最大往复质量活塞的质量mp=7kg 往复惯性力：
‚往复摩擦(各部分之间的总摩擦功为60%~70%,中间值为65%)。

第一栏的指示电源, 为第i列的指示功率， 为压缩机的机械效率， s为活塞行程， n为压缩机转速 ∴ 代入数据：
ƒ旋转摩擦(一般旋转摩擦消耗的功率占机械摩擦总功率的30% - 40%,现在为35%): r为活塞曲柄半径 第五章汽缸部分的设计 5.1气缸 气缸是活塞式压缩机压缩体积的主要部件。根据压缩机的压力、排气量、压缩机的结构、压缩气体的类型、气缸的材料和制造商的习惯,气缸的结构可以有多种形式。

气缸的设计要点是: 1。需要具备充足的强度与刚度。工作面具备较好耐磨性。

2。应具有良好的冷却能力,在油润滑缸中,工作面应良好润滑。

⒊.尽可能减小气缸内的间隙容积和气体阻力。

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 由于工作压力不同,气缸采用不同的强度材料。本设计主要使用风冷压缩机单壁气缸,气缸使用铸铁制造。铸铁具备较好的铸造功能,对缸体形状基本上不存在限制,因此铸铁缸体有多种形式。铸铁缸体的极端型可根据气缸的布局和气缸的大小进行整体和分段。气缸的设计是一个主缸。

5.1.2缸的主要尺寸的计算 气缸的壁厚 气缸安装在气缸盖上,气缸形状简单,采用高强度铁, 取。附加项的壁厚a，其价值是由0.5 ~ 0.8cm选中，然后a=5mm。算后可得出: ∴ 取 ‚连接法兰壁厚 5.1.3气缸材料 根据压缩气体的性质和承受的压力,选择气缸和气缸套的材料。由于这种设计工作压力小于60公斤/厘米2,灰铸铁HT20-40和HT25-47使用。

5.2气阀 当代活塞式压缩机采用伴随气缸内气体压力变动而开启和关闭的自动阀。其主要由阀座、运动密封件、弹簧、升降限位器等组成。

图5活塞压缩机自动阀的组成 1阀座;2阀板;3 -弹簧;4升限制器。

5.2.1气阀的基本要求 阀门是活塞式压缩机的关键部分，运作好坏会影响压缩机运作的经济性与稳定性。主要标准为: 1. 长期使用,不能造成压缩机因停车或弹簧损坏而意外停车。

2. 降低能量损失。因为通过阀门的气体很小,可以降低压缩机的功耗。对于固定长期连续运行的压缩机尤为重要。

3. 阀门关闭,密封性能好,减少了气体泄漏。

4. 阀片启闭时间快,应全开,以提高机器的效率、延长和使用寿命。

5. 造成剩余间隙量。阀门体积小,提升气缸容积。结构并不复杂,制造便利,维护便利,阀件标注精准度高,通用性强。

5.2.2阀设计的主要技术要求 阀座密封面经研磨后,阀门在下平面光洁度不小于9,内外边缘冲下;后装配至泄漏止回阀。

一般环阀板和网状阀板热处理硬度rc46 ~ 52,相同阀板的硬度差少于三单位。在完成精磨之后,需要进行回火,其温度不能超过回火温度。

用30CrMnSiA钢环形阀,金相组织为回火马氏体。

5.2.3阀的分类 根据移动密封组件的特点,压缩机自动阀可分为环形阀(包括环阀和网状阀)和孔压阀(包括杯阀、蘑菇阀、阀瓣阀等)和直流阀。其它还有诸如条状阀、槽状阀、锥形槽状阀等。

在压缩机的设计中采用了环形阀,因为环形阀制造简单,运行可靠,可改变环数,满足各种气体要求。适用于各种压力和转数的压缩机。

5.3活塞 活塞可分为圆柱形和圆盘两种。我国系列压缩机活塞使用圆柱形结构,主要包含顶、环、组三方面。顶部主要包含密闭气缸的工作面。在活塞环的外圆上环槽开了。其中深度略微超过自身径向厚度,促使活塞环在相应的空间范畴内。活塞裙在气缸内具备导向功能,担负侧压力。

活塞材料通常是铝合金或铸铁。灰铸铁活塞已广泛应用于制冷压缩机,但由于铸铁活塞的质量和导热性较差,今年的系列制冷压缩机活塞采用铝合金活塞。铝合金活塞经过阳极处理后,具有质量轻、导热性好、耐磨性好等优点。但铝合金活塞的机械强度低于铸铁活塞,耐磨性较差。。

活塞和气缸压缩压缩体积。活塞必须有良好的密封性,也有要求: （1）足够的强度和刚度; （2）活塞和活塞销的联系与定位需要稳定。

（3）重量较轻,在超过两列的压缩机内,每列重量需依照惯性力均衡的标准分配 （4）生产工艺良好。

5.3.1活塞的基本结构型式 活塞式压缩机活塞结构的基本型式有缸、盘、级配、组合式、柱塞等。气缸一般用于没有十字头的小型压缩机。因此本设计采用气缸活塞。

气缸活塞的主要结构尺寸如右侧所示。

图6筒形活塞主要结构尺寸 5.4活塞环 活塞环的计算:活塞环是密封缸镜面与活塞间隙的一部分。此外,它还起到了油和热的作用。活塞环的基本要求是密封的可靠性和耐磨性。

活塞环的数目可以用下面的经验公式来估计: 式中 Z-活塞环个数 ΔP-需要密封的压力差,MPa。

表6密封压力差与活塞环数关系 密封压力差 ΔP/MPa 活塞环个数 Z 密封压力差 ΔP/MPa 活塞环个数 Z ～0.5 2～3 3～12 5～10 0.5～3 3～5 12～24 12～20 由可知各级活塞的活塞环个数 一级 取 Z=2 5.5活塞基本尺寸 一级活塞环部尺寸：
活塞直径：D=140mm 活塞环的径向厚度t：
∴取t=4mm 活塞环的轴向高度h：
，取h=4mm 活塞顶面至第一道活塞环的距离：
，取C=8mm 活塞环之间的距离：
，取C1=5mm 第六章基本部件的设计 6.1曲轴 6.1.1 曲轴结构的选择 压缩机曲轴有两种基本型式,即曲轴和曲轴。曲轴结构,连同电机轴,通常只有两个主要轴承。曲轴在制造和安装过程中虽小于曲柄轴,但曲轴的压缩机可完成结构简单、减少重量的目标。此外,此类压缩机在气缸排数上基本上没有限制,所以很容易满足工艺要求。本设计采用曲轴。

6.1.2曲轴的结构设计 曲轴设计基本原则：
1.曲轴A的曲轴应该有适当的尺寸,使轴承有足够的承载能力。

2.曲轴应具有足够的强度以承受交变弯曲和交变扭转的组合。曲轴的2部分应检查强度。

3.曲轴需要具有相应的刚度。轴颈的偏转角不能超过限定值,进而确保轴承顺利运作。在使用悬挂电机结构时,转子中心不能高于限定值,进而确保电机顺利运作。

6.1.3曲轴的结构尺寸的确定 基于以上几项要求，对于曲拐轴主要尺寸初步确定如下：
图7曲柄的主要尺寸 1 曲柄销直径D P为压缩时的最大活塞力，P=10KN ∴为保证安全 取D=55mm 2 主轴颈直径D1 ，取D1=60mm 3轴颈长度:稍大的轴承根据轴承宽度的选择:以D = 55mm根据主轴颈直径 4曲柄厚度 ，取t=35mm 5 曲柄宽度h ，取h=70mm 曲柄销距主轴颈中心线的距离 S＇=50mm 因此符合标准。

6 过渡圆半径 取r=5mm。

6.1.4曲轴材料 压缩机使用广泛,生产经验相对充足。是中碳钢锻造曲轴。近期,伴随铸造科技的发展,开始采用稀土镁球墨铸铁曲轴。曲轴可以节省原材料,减少大量的加工时间,曲轴的形状更合理。在本设计中,曲轴材料选用球墨铸铁。

6.1.5曲轴的强度校核 为了简化计算,对曲轴应力进行了如下假设:(1)对于多支承曲轴,它被认为是在主轴承中点处切割的节段圆柱支撑梁;（2）连杆的力集中在曲柄销上。

在点处;(3)撇去转动惯性力;(4)撇去曲轴的自重。

这种压缩机设计轴承不易折断,只检查其刚度。

⑴静强度校核 曲轴材料为球墨铸铁，满足静强度要求。

⑵疲劳强度校核 ，通过实验验证。符合条件，满足要求。

6.2连杆 6.2.1连杆结构设计 图8连杆杆体主要结构尺寸 1 -小头;2杆;3大头;4连杆螺栓;5大头;6连杆螺母。

连杆是将活塞的推力传递到曲轴和曲轴的旋转到活塞往复运动的机器。

连杆由三部分组成,如杆、大头和小头,如图。杆体的横截面有圆形、圆形、矩形、工字形截面。圆截面杆最方便加工,然而强度相似,运动质量最高，主要使用在低速、少量制造的时候。工字形截面杆在相同强度最小的运动素质,然而其空白需要锻造或铸造,主要是在高速、大量制造时。因为本设计是高速度,对工字形截面连接杆的选择。

6.2.2连杆结构设计的基本原则 连杆的定位：
为了避免连杆在运动时期随意摆动,思考曲轴热膨胀对连杆的轴向运动的作用,连杆需要定位。有两种方法来确定连杆的位置、磁头的位置和小头的位置。

大头定位是基于连杆与曲柄销端面之间较小的间隙(约0.2~0.5毫米),连杆连接端端面与活塞销之间较大的间隙约为2~5毫米。小小头定位是根据小衬套端面与活塞销之间的匹配间隙,采用0.20~0.50毫米的配合间隙。大端面与曲柄销之间的间隙为2~5 mm。

6.2.3连杆的尺寸计算 ①连杆长度L的确定：
连杆长度是L,根据曲柄R半径和连杆长度之比确定,其中较大的压缩机形状越小,连杆运动越容易滑到墙上;值小的话,就会使压缩机的外观变大,所以选择合适的。

因为设计需要一个紧凑的垂直压缩机,选择 选取 行程s=100 mm ，曲柄半径 ∴ 连杆长度L：
②连杆小头衬套尺寸的确定: 图9 小头衬套 连杆小头衬套内径按活塞销决定：d=22mm 连杆小头近年来采用衬套的结构，衬套的厚度s以及宽度b选取: ，取s=1.6mm b=(1～1.4)d=（1~1.4）×55=22~30.8mm，取b=27mm 小头衬套与活塞销的间隙 小头衬套材料多采用铜合金。

③连杆大头内径按曲轴决定：d=55mm ④连杆宽度B的确定 就技术而言,连杆大头的宽度相等。为连接杆的宽度,B是在B = 0.9b型轴布什宽度;大头的定位,它是头大宽度的小脑袋和小头衬套。

以 第七章轴承 压缩机一般轴承包含滚动与滑动两部分。前者应用简单,综合效率高。该厂结构繁琐,需要由单独工厂制造,价格较低,标准化水平高。此滑动轴承结构并不复杂,生产便利,精准度高,振动不大,装卸便利。滚动轴承主要使用在规模不大的压缩机上,滑动轴承主要使用在大型以及多支承压缩机。本设计使用具有圆锥滚子轴承的规模不大的压缩机。

7.1滚动轴承及其结构的确定 滚动轴承使用维护方便,机械效率高。该厂结构复杂,是由专业厂家生产的,价格也不贵。而且,它的一般标准化程度很高。该压缩机选用圆锥滚子轴承,可同时承受轴向载荷和径向载荷的共同作用。

轴承内径: , p—最大活塞力 ，取D=60mm轴承代号：
根据GB/T297—1994查得圆锥滚子轴承：
轴承代号：30212 d:60mm D:110mm B：22mm 第八章联轴器 图10 弹性联轴器 压缩机与驱动机的连接一般分为1个部分:(2)压缩机与传动装置直接连接在同一轴上;2)压缩机与主电机速比的带传动;3)压缩机与主轴之间没有速比耦合。

对于中小型压缩机与电机之间的连接,采用了较多的弹性半弹性联轴器。常用的弹性柱销联轴器和弹性联轴器(图),后一种联轴器适用于频繁频繁起动。安装时允许在径向和拐角处轻微移动。弹性环销联轴器一般是非环半轴的百分之五十。国内制定相关标准,看jb108 - 60。主要不足是加工标准严苛,应用时间短暂,弹性环受损问题突出。为了增加时间时间,国内维修者在现实中设计出木销联轴器。通过多年的使用,其能替代弹性环销联轴器,内部结构并不复杂,使用时间长,轴向可以进行轴向运动。木针原料可使用在:玻璃布层压板、环氧酚醛玻璃布棒、酚醛布棒、酚醛层压板、胡桃木、榆木、桦木等。上述材料,欢迎广大职工欢迎。

耦合可以通过jb108 - 60根据传递扭矩的选择,旋转的数量和连接的直径。

通常来说,不用运算。在运算时,通常查看联轴器内弹簧环工作表面的挤压应力c以及销销的弯曲应力。

第九章刮油器 9.1 填料的基本要求 填料是防止钢瓶内气体与钢瓶内气体泄漏的部件。包装要求密封性能好,经久耐用。它是易损件,所以设计标准化或通用化部件,以便于生产管理,提高生产效率,降低成本 9.2包装结构 压缩机的填料由气体的压力差自紧。根据压差、性质、密封要求、结构差异及使用习惯,选择不同类型的密封圈。

密封环主要有平面和圆锥形两种,前者用于中低压,后者用于高压。本设计的压力较低,故选用平面密封环。

由于低压三阀密封适用于小于10公斤/厘米2压力差的密封,所以使用三阀密封环。

此元件结构单纯,容易生产。密封环为单向斜口,由于活塞杆压力比大于均匀角,因此内磨损不均衡,通常出现在锐角侧。密封环磨损后,相邻两个阀接口的间隙不可避免,不能防止气体泄漏。

9.3材料的选择 HT20-40灰铸铁一般用于平面密封环。

第十章润滑系统 压缩机零件,在滑动部件,如活塞和气缸、活塞杆、填料和主轴承、连杆、连杆衬套和十字头滑块等上,注入润滑剂,为了满足下述目标:降低摩擦功率与综合功耗,避免滑动部件的磨损。增加零件使用时间;润滑油具备冷却功能,可以引发摩擦热,零件温度较低;油是润滑剂,避免零件受损。

润滑系统的选择和设计的基本要求是:有一个可靠的供油装置,保证润滑油输送到量的运动部件;系统必须对石油供应检查零件和工具;有一个过滤装置,使润滑油净化;电源线紧凑的布局。整洁、易拆卸、易清洗,应选择一根管件。

这种设计使用飞溅润滑。飞溅润滑适用于无十字头压缩机。润滑油是由连杆锤锤杆或油勺,侧面在曲轴箱油飞溅到气缸镜面与摩擦传动机构,或挂在脖子上的环在曲轴润滑油在曲轴箱的主轴颈表面,然后飞溅镜子和驱动气缸的摩擦表面的离心力的作用下。通过上述润滑,气缸和传动机构的润滑可以同时进行润滑,但两种润滑剂只能是相同的。

虽然润滑油有太多的缺点,但结构很简单,通过溅油设备的持续改进(例如,形状设计成窄片状或针状),和油溅深度的合理控制,可以降低燃料消耗指标达到非常理想的程度。因此,飞溅润滑几乎是通用压缩机润滑的常用方法。

第十一章冷却系统 冷却系统有：风冷系统，水冷系统，本设计采用风冷。

11.1 冷却方式 压缩机装置中需要冷却的部位有（即冷却方式）：
（1）级间冷却-----多级压缩机间排气 （2）冷却之后，压缩气体排出之后冷却,促使温度下降,气体内水分与油雾素划分,输送气体管道直径缩减,气体流量与流量阻力降低。

(3)润滑油冷却——规模庞大的压缩机传动模块的润滑油需要冷却,进而维持较好的润滑功能以及对摩擦副的冷却效果。

气缸冷却极限壁温较低,保证气缸的润滑效果,限制零件的热变形。

如果把热量从冷却水中带走,就叫做水冷压缩机。

如果是通过空气带走的,那就是空气压缩机。

11.2冷却系统 ①风冷系统 规模不大以及中型压缩机在缺水区域运作的时候使用风冷。此方式效果不要好，因而压缩机的指示功率消耗较水冷大，并且鼓风机消耗的动力费用一般也较水冷系统的泵功率大，风冷系统（尤其是较大的机组）还带来很大的鼓风噪音。中型多级压缩机组采用风冷时，一般将各级中冷器、后冷器、油冷器集成一体，用一个大的轴流风机鼓风，风机功率一般为压缩机电机功率的5%～10%；

②水冷系统 按照冷却水应用方式，水冷系统可分为“开式”和“闭式”两类。

11.3冷却设备 冷却设施一般是冷却器（换热器）以及冷却塔。前者主要包含水冷与风冷两部分。

水冷大部分使用管壳式结构，其通常由换热管束冷、外壳、用来固定换热管的端板（就是管板)、热膨胀补偿设备和折流板、封头、法兰等组成。

风冷主要是翅片管结构，主要目标是增加管外侧换热面积，很多是套片式，此外也可以在管外轧制翅片，在光管外全部套上外翅片管。

主要参考文献 1。郑金洋,董琦武,桑志付,过程设备设计(第三版)。化工出版社,2010.7.1. 2。王志奎,刘丽颖,刘薇,化工原理(第四版)。化学工业出版社,2010.5。

三.李云,蒋佩正。工艺流体机械。化学工业出版社,2008.6。

4。赵成,杨建敏。机械工程材料(第二版)。机械工业出版社,2000.5. 5。吉胜。唐道武,马新,机械设计课程设计,中国矿业大学出版社,2008.8 6。玉,孙思颖,Chen Hongjun Yongzhang,技术手册,容积式压缩机[M].。北京:机械工业出版社,2000 后记 本科毕业设计是一个非常难得的机会,将理论与实践相结合,通过完成天然气往复压缩机的设计比较,我摆脱了单纯的理论知识学习状态,设计结合我的知识,同时解决工程实际问题的能力,综合运用专业知识、锻炼实用,也提高了我的文学、设计规范和设计手册,计算机图形和其他专业能力水平,并根据当地取舍的整体控制,并考虑细节的处理,使我的能力得到锻炼,获得了丰富的经验,并将质量、抗压能力和耐力H大道也得到了改善,使我意识到我想成为一个成功的设计师,细节决定成败。

虽然毕业设计很多,但过程繁琐,但收获更丰富。本系统的适用条件,各种设备的标准,各种部件的安装,我一直随着设计的不断深化而不断熟悉和学习应用,在设计过程中,我不断阅读最新的书籍和杂志,不断更新和完善我的设计理念。与教师的交流使我从经济的角度对设计有了新的认识,也对自己提出了新的要求。这些都是我工作后要认识的问题。通过这次毕业设计,我提前知道了这个知识。这是很珍贵的。

天然气往复式压缩机的设计主要是热力计算和动态计算,设计校核了曲轴、连杆、气阀和活塞的大小。根据任务书提供的介质、气量和压力等参数要求,通过计算串联、气缸尺寸、轴功率等参数,得到压缩机的有关参数,并通过动态计算得到活塞式压缩机的受力情况。活塞式压缩机的热力计算和动态计算结果将为零件的图形和基本设计提供原始数据。在设计过程中,通过不断地选择参数,借鉴前人的经验,可以实现构件的强度和刚度。

在设计的过程中设计零件的尺寸让我很头痛,因为设计是由框架本身,而必须考虑一些专业的标准,从而形成了一些矛盾,这些矛盾的过程中难以考虑,这种考虑,我意识到:一个基于一个更完美的设计,与其他专业的沟通是非常必要的。

增加是有限的,同时也是提高整体性的,正是这种设计我积累了大量的实践经验,使我的思想武装知识更好,也会让我在今后的学习工作中表现出更大的弹性,更多的沟通和理解。它是塑造一个好设计师成功的基石。

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