活塞式压缩机气缸部分的设计

5 气缸部分的设计

5.1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。

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1.378kgf/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。 （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，[]2kg/cm 400~250=p σ，取

[]2

kg/cm 300=p

σ。壁厚的附加项a ，其值按0.5~0.8cm 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

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=18.3cm ，

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：

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：

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：

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。 5.1.4Ⅱ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[]2

kg/cm 300=p

σ。壁厚的附加项a ，其值按0.5~0.8cm 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

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=13.3cm ，

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：

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：

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：

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。

气缸和汽缸套的材料根据压缩气体的性质和承受的压力选取。由于本设计的工作压力低于60

公斤/厘米2，取用灰铸铁HT20-40、HT25-47 5.2气阀[3]

现代活塞式压缩机使用的气阀，都是随着气缸内气体压力的变化而自行开、闭的自动阀。自动阀由阀座、运动密封组件、弹簧、升程限制器等零件组成。

图10 活塞式压缩机自动阀的组成

1—阀座；2—阀片；3—弹簧；4—升程限制器

气阀是活塞式压缩机重要部件之一，它的工作直接关系到压缩机运转的经济性和可靠性。对气阀的基本要求如下：

1. 使用期限长，不能由于阀片或弹簧的损坏而引起压缩机非计划停车。

2.

气体通过气阀时的能量损失小，以减少压缩机动力消耗。对于固定式长期连续运转的压缩