工廠式中心氣泵站設(shè)計

1、參考其他同學格式1封面，摘要（可以中英文），目錄，正文，參考文獻2內(nèi)容不，有自己的設(shè)計少，完全摘錄也不說明,是抄襲,是不道德的學術(shù)行為,是不允許的,會出問題.3結(jié)合機械零件設(shè)計，體會如何進行設(shè)計工作，把液壓設(shè)計整理一下4如果不想做，就告訴我，我就按現(xiàn)在的情況給一個分可以給優(yōu)工廠式中心氣泵站設(shè)計學 校： 河北科技大學 學 院： 機械工程學院 專業(yè)班級：車輛工程專業(yè)101班 姓 名： 李欣 學 號： 指導(dǎo)教師： 段鴻杰 完成日期： 2012年11月17日 目錄1.設(shè)計要求31.1氣泵工作原理31.2氣動技術(shù)的優(yōu)缺點32.工廠式中心氣泵站52.1中心式氣泵站的布置52.2壓縮空氣站的設(shè)備組成及布置5

2、2.3有關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計63.氣動元件的設(shè)計83.1空氣壓縮機83.2壓縮機的工作原理93.3空氣壓縮機的有關(guān)計算113.4氣動輔助元件153.5.循環(huán)時間的確定194.參考文獻191.設(shè)計要求本設(shè)計要求設(shè)計工廠中心式氣泵站，即在工廠中為車間中各種設(shè)備提供動力的大型氣泵。工廠中心式氣泵站相比較普通的氣泵，對提供動力、儲能、傳輸性能等方面都有一定的要求。本文以工廠動力設(shè)施為背景，設(shè)計出符合中心式氣泵要求的氣泵站。并通過對其輔助設(shè)施的選用，設(shè)計出實用的氣泵?？傮w氣泵站可有多個空氣壓縮機等氣源設(shè)備。1.1氣泵工作原理氣泵的工作原理是：發(fā)動機通過兩根三角帶驅(qū)動氣泵曲軸，從而驅(qū)動活塞進行打氣，打出的氣體通過

3、管線導(dǎo)入儲氣筒。另一方面儲氣筒又通過一根氣管線將儲氣筒內(nèi)的氣體導(dǎo)入固定在氣泵上的調(diào)壓閥內(nèi)，從而控制儲氣筒內(nèi)的氣壓。當儲氣筒內(nèi)的氣壓未達到調(diào)壓閥調(diào)定的壓力時，從儲氣筒內(nèi)進入調(diào)壓閥的氣體不能頂開調(diào)壓閥閥門；當儲氣筒內(nèi)的氣壓達到調(diào)壓閥調(diào)定的壓力時，從儲氣筒內(nèi)進入調(diào)壓閥的氣體頂開調(diào)壓閥閥門，進入氣泵內(nèi)與調(diào)壓閥相通的氣道，并通過氣道控制氣泵的進氣口常開，從而使氣泵空負荷運轉(zhuǎn)，達到減少動力損耗，保護氣泵的目的。當儲氣筒內(nèi)的氣壓因損耗而低于調(diào)壓閥調(diào)定的壓力時，調(diào)壓閥內(nèi)的閥門由回位彈簧將其回位，斷開氣泵的控制氣路，氣泵又重新開始打氣。1.2氣動技術(shù)的優(yōu)缺點氣動技術(shù)是一種傳動與控制技術(shù),與其他技術(shù)相比,其特點如

4、下:1.2.1優(yōu)點（1）及其結(jié)構(gòu)簡單、輕便，便于安裝維護；壓力等級低，使用安全。（2）工作介質(zhì)是在地表隨處可取得空氣；若采用將潤滑油實現(xiàn)密封的無給油系統(tǒng)，排氣會變得相當清潔，且在大多數(shù)場合，排氣可無需處理直接進入大氣。（3）能容易得到直線往復(fù)運動，并且有相當?shù)墓β?，速度變化范圍廣，即可實現(xiàn)高速驅(qū)動，也可實現(xiàn)低速驅(qū)動。一般氣缸的平均運動速度為50500mm/s，最低可到0.51mm/s，用于高壓氣動中最高可達100m/s。（4）利用空氣的可壓縮性，可存儲能量，實現(xiàn)集中供氣?？稍诙虝r間內(nèi)釋放能量，已得到間歇運動中的高速響應(yīng)和大沖擊力。可實現(xiàn)緩沖，對沖擊負載喝過負載有較強的適應(yīng)能力，使氣動裝置在一定

5、條件下有自保護能力。（5）全氣動控制具有防火、防爆、耐潮的能力，與液壓方式和電器方式相比，啟動方式可在高溫場合中應(yīng)用。（6）由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠距離輸送。1.2.2.缺點（1）由于空氣的可壓縮性，氣缸的動作速度易受負載變化的影響。（2）氣缸輸出力比液壓缸小。氣動技術(shù)由于上述特征，在生產(chǎn)控制及自控控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近來，在計算機集成制造的大趨勢引導(dǎo)之下，氣動裝置更多的應(yīng)用在控制復(fù)雜動作的清潔機器，以及生物工程領(lǐng)域中。2.工廠式中心氣泵站2.1中心式氣泵站的布置圖表 1 工廠中心式氣泵站位置設(shè)計注：由于工廠中會有粉塵、腐蝕性氣體，有時對周圍溫度、濕度要求較高，所以把氣泵站

6、設(shè)置在室內(nèi)。2.2壓縮空氣站的設(shè)備組成及布置氣壓傳動系統(tǒng)是以空氣壓縮機作為氣源裝置,一般規(guī)定:（1）當空氣壓縮機的排氣量小于6m3/min 時，直接安裝在主機旁。（2）當排氣量大于或者等于6m3/min 時，就應(yīng)獨立設(shè)置壓縮空氣站，作為整個工廠或車間的統(tǒng)一氣源。一般壓縮空氣站的設(shè)備組成和布置示意圖如下圖表 2 一般壓縮空氣站的設(shè)備組成和布置示意圖壓縮空氣站的設(shè)備一般包括產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機和凈化壓縮空氣的輔助設(shè)備。2.3有關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.3.1回路壓力的確定往復(fù)式二級壓力的壓縮機壓力上限為2.03.0Mpa。回路壓力的確定表 1氣源壓力與回路壓力（單位為Mpa）循環(huán)時間的確定表2 時間延遲

7、因素決定回路的控制方式以繼電器電氣回路為主的順序控制是較常用的啟動系統(tǒng)控制方式，可通過電磁閥將電信號輸出變?yōu)闅鈮狠敵?。它易為工廠電氣技術(shù)人員掌握和使用維修，由于繼電器性能和壽命的提高，常在工廠中得到可靠應(yīng)用。2.3.2設(shè)計控制回路當外部輸入人力啟動信號后，邏輯控制線路及那個發(fā)出執(zhí)行信號，他命令執(zhí)行元件進行進一步動作，執(zhí)行元件在其形成終端觸發(fā)氣動行程閥或電動行程開關(guān)，發(fā)出氣的或電的形成信號，將它輸入邏輯線路，經(jīng)運算后發(fā)出第二個執(zhí)行信號，接著產(chǎn)生第二步動作整個系統(tǒng)將按方框原理圖循環(huán)下去。因此，它是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。工作中，只要前一部動作完成后，才能進行后一部動作，這種控制閥具有連鎖作用，能使各執(zhí)行

8、元件按順序依次動作，因而工作時安全可靠。故，工廠中心式氣泵站選擇形成程序控制回路。圖表 3 形成程序控制方框圖、工廠中應(yīng)用的氣動控制回路圖表 4 六角車床氣動控制回路工廠氣泵站總體設(shè)計需求量確定（1）工作壓力為p=0.6Mpa。（2）氣缸往復(fù)運動時間：推出ts=1.1s，縮回ts=0.9s。（3）氣缸行程：L=210mm。（4）負載工作力：w=1350N。（5）工作運動時的摩擦因數(shù)：。（6）活塞往復(fù)次數(shù)：10次/分。（7）管道長度：2m。3.氣動元件的設(shè)計3.1空氣壓縮機空氣壓縮機分類氣壓傳動系統(tǒng)中的氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，它是氣壓傳動系統(tǒng)的重要組成部分。由空氣壓縮機

9、產(chǎn)生的壓縮空氣，必須經(jīng)過降溫、凈化、減壓、穩(wěn)壓等一系列處理后，才能供給控制元件和執(zhí)行元件使用。而用過的壓縮空氣排向大氣時，會產(chǎn)生噪聲，應(yīng)采取措施，降低噪聲，改善勞動條件和環(huán)境質(zhì)量。空氣壓縮機是氣動系統(tǒng)的動力源，是氣壓傳動的心臟部分，它是把電動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置。按壓縮級數(shù)分類單級壓縮機 氣體僅通過一次工作腔或葉輪壓縮兩級壓縮機 氣體順次通過兩次工作腔或葉輪壓縮多級壓縮機 氣體順次通過多次工作腔或葉輪壓縮，相應(yīng)通過幾次便是幾 級壓縮機按工作原理分類容積式壓縮機 直接對一可變?nèi)莘e中的氣體進行壓縮，使該部分氣體容積縮小、壓力提高。其特點是壓縮機具有容積可周期變化的工作腔。速

10、度式壓縮機 它首先使氣體流動速度提高，即增加氣體分子的動能；然后使氣流速度有序降低，使動能轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時氣體容積也相應(yīng)減小。其特點是壓縮機具有驅(qū)使氣體獲得流動速度的葉輪。動力式壓縮機也稱為速度式壓縮機。3.2壓縮機的工作原理吸氣過程：螺桿式進氣側(cè)的吸氣口，必須設(shè)計得使壓縮室可以充分吸氣，而螺桿式壓縮機并無進氣與排氣閥組，進氣只靠一調(diào)節(jié)閥的開啟、關(guān)閉調(diào)節(jié)，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，主副轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉(zhuǎn)子的齒溝空間與進氣口的自由空氣相通，因在排氣時齒溝的空氣被全數(shù)排出，排氣完了時，齒溝乃處于真空狀態(tài)，當轉(zhuǎn)到進氣口時，外界空氣即被吸入 ，沿軸向流入主副轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。

11、當空氣充滿整個齒溝時，轉(zhuǎn)子的進氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了機殼的進氣口，在齒溝間的空氣即被封閉，以上為，進氣過程。封閉及輸送過程：主副兩轉(zhuǎn)子在吸氣終了時，其主副轉(zhuǎn)子齒峰會與機殼閉封，此時空氣在齒溝內(nèi)封閉不再外流，即封閉過程。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動，此即輸送過程。壓縮及噴油過程：在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內(nèi)的氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即壓縮過程。而壓縮同時潤滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內(nèi)與空氣混合。排氣過程： 當轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機殼排氣相通時，（此時壓縮氣體壓力最高）被壓縮的氣體開始排出，直至齒峰與齒溝的

12、嚙合面移至排氣端面，此時兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機殼排氣口的齒溝空間為零，即完成（排氣過程），在此同時轉(zhuǎn)子嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到最長，其吸氣過程又在進行。在各種不同結(jié)構(gòu)形式的壓縮機中，工廠中支持完成一般機械的運動和轉(zhuǎn)動，支撐和射流等作用，宜選用輸出各種壓力及中小流量的壓縮機，故選用活塞式空氣壓縮機?；钊綁嚎s機適用的壓力范圍廣，從低壓到高壓均可使用；排氣量小于100m3/min時，損失小，熱效率高于回轉(zhuǎn)式；排氣量范圍廣且不受壓力高低的影響，適應(yīng)性較強；機器零部件多于普通金屬材料制定，工藝要求不太高；外形尺寸、重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修量大；排氣有脈動；排氣中含有潤滑油。下圖即單級活塞式空氣壓

13、縮機的工作原理圖。圖表 5 單級活塞式空氣壓縮機 曲柄由原動機帶動旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動活塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運動。當活塞向右運動時，氣缸內(nèi)容積增大而形成部分真空，外界空氣在大氣壓力下推開吸氣閥而進入氣缸中；當活塞反向運動時，吸氣閥關(guān)閉，隨著活塞的左移，缸內(nèi)空氣受到壓縮而是壓力升高，當壓力增值足夠高時排氣閥打開，氣體被排除。并經(jīng)排氣管輸送到儲氣罐中。去并旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)形成一次，即完成一個工作循環(huán)。下圖為兩級活塞式空氣壓縮機圖表 6 兩級活塞式空氣壓縮機單級活塞式壓縮機的排氣壓力0.7 Mpa，兩級活塞式壓縮機排氣壓力1.0Mpa。排氣量一般在100m3/min以下。工廠中選用多級活塞式空氣壓縮機，以滿

14、足較大排氣壓力時的需要。而對于中心式氣泵站，只需要一個空氣壓縮機即可滿足需求，故設(shè)置成臥式，臥式壓縮機的氣缸軸線與地面平行，并位于曲軸一側(cè)，見下圖：圖表 7 臥式空氣壓縮機氣缸在水平視線上，觀察、操作、拆裝及維修均較方便，機房課件的較低。由于這種形式的壓縮機多為兩列，故運轉(zhuǎn)不見不多，機身、曲軸等也較簡單。3.3空氣壓縮機的有關(guān)計算3.3.1工作壓力工廠中各個車間氣泵用途為吹鐵削，裝卡等。一般用中壓即可，選用0.7-1Mpa。這里選擇0.9Mpa。壓力比預(yù)想的使用壓力高0.10.2Mpa，這是因為從壓縮機到氣動設(shè)備間有供氣管道、閥門和氣源處理設(shè)備，其壓力損失和漏氣時必須考慮的。3.3.2空氣壓縮

15、機的選擇（1）耗氣量計算選擇應(yīng)根據(jù)氣動系數(shù)的平均耗氣量選擇壓縮機的容量，已知氣缸每分鐘動作次數(shù)，求出氣缸和管路中消耗的氣量：式中，q總耗氣量（L/min）; L氣缸行程（mm）;l氣缸和換向閥間的管道總長（mm）; N氣缸每分鐘動作往復(fù)次數(shù)； K泄漏次數(shù)，一般去1.21.5。故，故可由，從壓縮機系列產(chǎn)品中選擇相應(yīng)型號的壓縮機。（2）決定壓縮機的排氣量它以工廠平均耗氣量為基準，在考慮管道泄漏及備用裕量，故排氣量為：式中，q工廠平均耗氣量（L/min）。則，壓縮機的排氣量要比氣動設(shè)備所需的自由空氣量有20%左右的裕量儲備。表 3為空氣壓縮機有關(guān)排氣壓力，排氣量的類型（3）空氣壓縮機功率的選定小型的

16、，有如下幾種機床：普通車床，功率7.5kw；數(shù)控車床，功率12.2kw；立式升降臺銑床，功率5.5kw；搖臂鉆床，功率4kw。則一個車間用30kw功率左右。四個車間大概用120kw左右。按活塞式壓縮機的排氣量V和消耗功率P，活塞式壓縮機可分為：故，可選用中型空氣壓縮機。氣缸的設(shè)計計算氣缸負載的確定由式計算，缸徑的確定當氣缸工作在向上推送工件時，取負載率則故選擇氣缸內(nèi)經(jīng)為，并帶緩沖結(jié)構(gòu)的類型。最大流量計算式中，D氣缸內(nèi)經(jīng)mm；Vmax氣缸最大運動速度mm/s;L管道長度mm；P1工作壓力105pa；do管道內(nèi)經(jīng)mm。故，由Q1+Q2即可按標準生產(chǎn)的產(chǎn)品樣本中選擇內(nèi)徑為8mm的三聯(lián)件，其出口壓力在

17、0.4Mpa時流量為425L/min。3.3.3氣缸規(guī)格參數(shù)（1）缸徑缸徑的標準系列尺寸為：8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400等。（2）行程氣缸活塞行程系列按照優(yōu)先次序分為三個等級順序選用。第一優(yōu)先系列為25、50、80、100、125、200、250、320、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3200、4000。表 4工程行程允差（mm）注：（3）活塞桿外徑常用中小型活塞桿外徑見下表（4）活塞桿螺紋常用活塞桿螺紋見下表表5常用中小型氣缸尺寸參數(shù)3.4氣動輔助元件

18、氣動輔助元件分為氣源凈化裝置和其它輔助元件兩大類。氣源凈化裝置3.4.1儲氣罐儲氣罐的作用1) 儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時需要應(yīng)急使用； 2) 消除由于空氣壓縮機斷續(xù)排氣而對系統(tǒng)引起的壓力脈動，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性；3) 進一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。儲氣罐的設(shè)計計算工廠的瞬間最大耗氣量和平均耗氣量之間存在較大差距，如空氣壓縮機按最大耗氣量選用是很不經(jīng)濟的，一般以平均耗氣量為基準選用。為了瞬間能向車間氣動裝置提供最大用量的壓縮空氣，就緒設(shè)置緩沖儲氣罐，其容積可采用下列計算式： 式中V儲氣罐容積（L）;Qmax工廠最大耗氣量（L/min）;Q壓縮機排量（L/min）;t最大耗氣量使用時間（min）; p氣罐允許的壓力降（Mpa）。依據(jù)前文計算，Qmax=446L/min,Q=293L/min, p=0.4Mpa,t=10s.則工廠流量變化較大，儲氣罐的容積與空氣壓縮機額定流量及工作壓力的關(guān)系從圖 儲氣罐容積與空氣壓縮機流量計工作壓力的關(guān)系查得，其計算公式如下：式中，V流量變化較大時，為保持工作壓力所必需的氣罐容積