活塞式压缩机气缸部分的设计

5 气缸部分的设计

气缸[9]

气缸是活塞式压缩机中的组成压缩容积的主要部分。根据压缩机所达到压力，排气量，压缩机的结构方案，压缩气体的种类，制造气缸的材料以及制造厂的习惯等条件，气缸的结构可以有各种各样的形式。 设计气缸的要点是：

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>要具有良好的冷却，在有油润滑的气缸中，工作表面应有良好的润滑状态。 3>尽可能减少气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>气缸直径和阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。 结构形式的确定

气缸因工作压力不同而选用不同强度的材料，这个设计工作压力cm 2低于60kgf/cm 2，本设计采用水冷空气压缩机的单层壁气缸，气缸用铸铁制造，铸铁具有良好的铸造性能，对气缸结构形状的限制较小，所以铸铁气缸的形式较多。

在水冷气缸中，应特别注意气阀部分的冷却，一方面要使气阀有充分的冷却，另一方面把吸气阀和排气阀用冷却水隔开，以保证气缸有较高的吸气系数。 级气缸主要尺寸的计算 （1）气缸的壁厚[]

a PD

p +=

σδ2 气缸布置在气缸盖上，气缸形状较简单且用高强度铸铁，

[]2

kg/cm

400~250=p

σ，取[]2kg/cm 300=p σ。壁厚的附加项a ，其值按~选择，

则a =8mm 。

∴[]827642.08.0300

*217

*9756.0a 2p =+=+=

δδPD ，则mm 10=δ （2）水套壁厚

mm 8~5.710)8.0~75.0()8.0~75.0('=⨯==δδ，取mm 8'

=δ

（3）连接法兰壁厚

mm 14104.14.1''=⨯==δδ 级气缸的强度校核

气缸与气缸套的材料相同：()2

2

2

32

123222

121222214r r r r r r p r r E r p --+-∆

=，由于E 相对r 1与r 2大得多，r 1与r 2分别表示为气缸的内外半径，将其看做r 1=r 2，r 3=，

则2

2

2222112kg/cm 8257.05

.125.119756.0=⨯==r r p p

图9 压入气缸套的厚壁气缸中的应用

气缸和气缸套内的应力值为： 气缸内表面的切应力tc σ：

2

2

222222323222kg/cm 270.25

.123.183.185.128257.0=-+⨯=-+=r r r r p tc σ 气缸内表面的径向应力rc σ：2

2kg/cm 8257.0-=-=p rc σ

气缸套内表面的切向应力tl σ：

()()2

2

2222212222222211kg/cm

0187.15.115.125.128257.025.125.119756.02=-⨯⨯-+⨯=--+=r r r p r r p tl σ

气缸套内表面的径向应力rl σ：2

1kg/cm 9756.0=-=p rl σ

气缸套外表面的切向应力'

tl σ：

()()2

2

22222

12222212211'

kg/cm 8623.05.115.125.125.118257.05.119756.022=-+⨯-⨯⨯=-+-=r r r r p r p tl

σ

气缸套外表面的径向应力'

rl σ：2

2'kg/cm 8257.0-=-=p rl σ

由于铸铁气缸应力不允许超过200~300kg/cm 2，所以符合要求，满足强度。 级气缸的计算 （1）气缸的壁厚[]

a PD

p +=

σδ2 气缸布置在气缸盖上，气缸形状较简单且用高强度铸铁，

[]2

kg/cm

400~250=p

σ，取[]2kg/cm 300=p σ。壁厚的附加项a ，其值按~选择，则

a=8mm 。

∴[]cm a PD 826.08.0300

*217

*925.02p =+=+=

δδ，则mm 10=δ （2）水套壁厚

m m 8~5.710)8.0~75.0()8.0~75.0('=⨯==δδ，取mm 8'=δ （3）连接法兰壁厚

mm 14104.14.1''=⨯==δδ

级气缸的强度校核

气缸与气缸套的材料相同：()2

2

232

123222

121222214r r r r r r p r r E r p --+-∆

=， 由于E 相对r 1与r 2大得多，r 1与r 2分别表示为气缸的内外半径，将其看做r 1=r 2，r 3=，

则2

2

2222112kg/cm 035.15

.75.6378.1=⨯==r r p p 气缸和气缸套内的应力值为： 气缸内表面的切应力tc σ：

2

2

222222323222kg/cm 25

.73.133.135.7035.1=-+⨯=-+=r r r r p tc σ 气缸内表面的径向应力rc σ：2

2kg/cm 035.1-=-=p rc σ

气缸套内表面的切向应力tl σ：

()()2

2

2222212222222211kg/cm

357.15.65.75.7035.125.75.6375.12=-⨯⨯-+⨯=--+=r r r p r r p tl σ

气缸套内表面的径向应力rl σ：2

1kg/cm 375.1=-=p rl σ

气缸套外表面的切向应力'

tl σ：

()()2

222222

12222212211'

kg/cm 749.05.65.75.75.6035.15.6375.122=-+⨯-⨯⨯=-+-=r r r r p r p tl

σ

气缸套外表面的径向应力'

rl σ：2

2'kg/cm 035.1-=-=p rl σ

由于铸铁气缸应力不允许超过200~300kg/cm 2，所以符合要求，满足强度。