滑片式空压机总成设计和实现机械制造专业.docx

摘要 随着环境问题日益加重，环境保护已经成为一个重要的课题，新能源及新能源产品的开发进程也日益加快。2017年汽车行业走近新能源时代，新能源汽车飞速发展。现如今全国大多城市都在加大新能源公交车所占比重，公交车用的相关机械产品的需求也随之加大。当前发展前景对汽车制动系统助力的空压机也提出了较高的要求。滑片机相较于传统空压机，优势较为突出。滑片式空压机整机体积较小，噪音很低，可靠性高。同时寿命较长，因而更适用于新能源客车、机械制造、空调制冷、汽车制动等需要以及较小的领域。当前我国大部分空压机企业对此都有研究，但在核心技术方面较世界领先企业还有一定差距。那么核心部件定转子、滑片、油气路的设计校核，便是设计的重中之重。本文通过对滑片式压缩机的理论计算，三维建模，实验验证。对滑片式空压机进行了全面介绍和设计。 关键词：空压机；定子；转子；滑片；油气分离 Abstract With the growing environmental problem, environmental protection has become an important subject, new energy and new energy products increasingly to speed up the development process.In 2017 new energy vehicles in explosive growth, more and more automobile enterprises on the path of the new energy.Most cities in China now account for more than 50% of the total of new energy bus, bus with relevant mechanical products demand also will increase.The current prospects for development of automobile brake system power of the air compressor also put forward higher requirements.Compared with traditional air compressor, sliding vane compressor in on its advantages are obvious.Sliding vane air compressor machine has small volume, light weight, low noise, high reliability, simple operation, and therefore more suitable for the new energy bus, industrial production, trams, military industry, machinery manufacturing, refrigeration and air conditioning, auto brake and so on need and smaller areas.The current our country enterprise has research to this, most of the air compressor but in core technology is the world's leading enterprises have a certain gap.The core parts of rotor, vane, oil and gas road design, is the key of the design.This article through to the theoretical calculation of the sliding vane compressor, 3 d modeling, experimental verification.From the aspects of sliding vane compressor are introduced, and design. Key words: air compressor,The stator;The rotor;Sliding vane;Oil and gas separation 51 1.引言 1.1空气压缩机发展及现状 空压机是一种利用机械能将气体压力提升到机械装置。1829年，英国诞生了第一台带有中间冷却装置的两级往复式空气压缩机，自此开始的空压机的发展历程。空压机随即被广泛应用到多个领域中，但由于早期的空压机类型单一，设计水平和机械加工水平有限。空压机多存在能耗大，转速不能过高，噪音大。排气温度高，总体效率低等问题。随着设计技术及工业水平的不断体高，空压机的种类逐渐增多，整体性能也越来越好。空压机的市场逐渐被打开，发展速度越来越快，应用领域越来越全面。在市场的引领下多种类型的空压机都取得了令人可喜的成果。在我国，应用于重大领域的空压机前进步伐很快，相较于其他国家的优秀企业还有一段路要走。中小型压缩机方面，我国的制造企业普遍存在规模小，产品性能可靠性稳定性不高，外观品质较差等问题。 自十一五以来我国开始大力提倡工业转型节能环保，十二五期间又将节能空压机列入节能机电产品目录。各类型空压机仅仅是性能达标显然已经不能满足用户的需求，需要升级标准，提出更高的要求，例如：外观优化，噪声降低，提高可靠性等等。现如今新能源产品比比皆是，空气压缩机已经不仅应用于大型工业重大领域。微型、小型空气压缩机的应用也越来越广，随着商业工具，生活，工业，汽车领域的不断发展，对于小型空压机的需求也不断增大。空压机的研发，选型应更加具体，专业水平应更高。 1.2空气压缩机的分类及特点 空压机按原理可分为容积型空压机、速度型空压机。 容积型空压机：通过改变容积增大气体密度，从而提升气体压力。容积型空压机主要有活塞式空气压缩机、螺杆式空气压缩机、滑片式空气压缩机。 速度型空压机：通过高速旋转提升气体动能，旋转过程中将动能转化为内能来提升气体压力。速度型空压机主要有离心式空气压缩机、轴流式空气压缩机、喷射式空气压缩机。 我国市场上常用的空气压缩机主要有以下几种：活塞式空气压缩机，螺杆式空气压缩机，滑片式空气压缩机，离心式空气压缩机。现对如上几种常用空压机进行详细对比。 一、 活塞式空气压缩机 活塞式空压机工作原理是通过活塞在气缸内的往复直线运动，产生高压气体。改型空压机可提供压力范围广，适用于较宽的能量范围。该空压机原理简单，使用较为常见。 特点：高速、多缸、环境适用性好，热效率高；但其结构复杂，零件易损，检修频率高，整体震动偏大，运行平稳性差。 二、 螺杆式空气压缩机 螺杆空压机工作原理是通过阴阳两个转子相互咬合，在咬合过程中，两者之间和腔内体积逐渐减小，产生高压气体。 特点:机器整体体积较小，总重量轻。压缩机的零件总数少，多可直接采购。机器易损件少，运行可靠性高，操作维护简单。整机运转平稳，排气温度低，可在较高压比下运行。但噪音较大，需做隔音处理。 三、 滑片式空气压缩机 滑片空压机工作原理是转子甩出的滑片与定子内壁之间的压缩室，随着旋转压缩室逐渐减小，其间的气体压力不断升高，产生的高压气体最后经排气口进入气缸。 特点：可靠性高，可长时间连续运行。寿命长，易损件少，预计寿命达十万小时。噪音低，供气稳定且质量较好。节约能源，后期维护费用低。 四、 离心式空气压缩机 离心式空气压缩机的原理是由叶轮带动气体做高速旋转，气体动能增加，从而使气体通过叶轮后的流速和压力得到提高，连续地生产出压缩空气。 特点：转速高，气量大，机械磨损小，，连续工作时间长，振动小，运行平稳，对基础要求低，气量可在30%~100%的范围内无级调节，易于多级压缩和节流，易于实现自动化。但噪声频率较高，冷却水消耗大，操作不当时会产生喘振。稳定工况区较窄，总体效率相对较低。 小结：随着机械行业的进步，人们不只是对产品性能有要求，产品的外观，可靠性，稳定性，产品是否环保等也逐渐为人们所关注。传统的空气压缩机正在慢慢隐退，而新兴的滑片式压缩机以其体积小、稳定性好、噪声小、易于维护、节能环保等特点逐渐走入了人们的视野中。因此更适用于对空压机体积，可靠性，噪声有特殊要求的领域。滑片式空压机在空调军工、机械制造、有轨电车、工业生产、新能源汽车等领域中被广泛应用。国内市场，螺杆式空压机市场已经非常成熟，而滑片式空压机所占市场份额极小，在当今提倡环保的环境下，滑片式空压机发展空间很大。 影响因素 具体影响 零部件数目 零部件，尤其是运动部件数目越少，可靠性越高 运动速度 运动速度越低，可靠性越高 运动形式 运动形式越简单，可靠性越高 工作应力 应力形式越简单，受力越简单可靠性越高 加工装配要求 零件数少，装配简单，装配要求较低，可靠性越高 表1.1 以上表为参考基准将上文压缩机进行对比，可见滑片式压缩机的结构简单，维修成本低，运行速度相对较低，构件受力相对简单，压缩机的整体可靠性较高。 同时基于公司产品开发需要，在公司现有产品基础上，对滑片式压缩机进行详细设计。 2.滑片式空压机介绍 2.1工作原理 图2.1 空气经过空气滤芯1及进气组合阀2吸入压缩机（进气组合阀用于调节吸气压力），空气被定子、转子3和滑片4组成的不断变小的容积腔压缩（转子上开有若干个纵向滑槽，滑片被安装在这些滑槽内且能自由滑动，转子相对于定子呈偏心放置，定子为一个气缸。当转子旋转时，滑片受离心力从槽中滑出，与气缸壁通过润滑油膜紧密接触，由此形成一个不断变小的容积腔），空气压力不断增大，输出的油气混合物首先经过迷宫8进行分离。初级分离的油液沿内壁流回油腔5，未满足要求的混合气经导气管进入油气分离器9进行进一步分离，分离后满足要求的气体预定压力值，从排气口排出。当腔内油温达到温控阀预定温度，温控阀打开，油液进入冷却系统进行冷却6。冷却后的油液经油滤7回到油腔5。 2.2主要模块 滑片压缩机分为三大模块：动力模块，主机模块，油气分离模块。 动力模块：主要由一台电动机输出转矩，整机的运行由此提供动力。电动机的功率、转速是整机排量保证条件之一。 主机模块：主机部分是空压机的心脏，是产生高压气体的核心部分。低压空气经过空滤装置，由吸气口进入主机，经过滑片转子定子之间所形成的逐渐变小的腔体压缩，形成高压气体。 该模块由定子、转子、滑片、端盖和油腔外壳组成。 油气分离模块:这一部分是气体输出的最后处理部分，气体经过加压，会与气缸内的润滑油混合到一起。这样产生的油气混合气会在油腔外壳进行第一次机械分离，为满足输出要求，油气混合气会经过油气分离器将油与气体分离，满足输出含油量。 2.3功能及应用 功能：整机为用气设备提供纯净稳定的高压气体。产气过程中，该机有控制吸气气压、控制排气最小气压，油气分离，高温冷却，过载保护等功能。 应用：滑片式空压机主要用于工业生产，新能源客车，空调制冷，制动辅助等领域 3.滑片式空压机的设计 基本分析: 电机用于车载空气压缩机，负载较小。对于小功率压缩机，启停次数较多，应选用异步电动机。由于启动转矩较大，因此选用笼式转子。初步选用380V异步笼式电动机。 功率计算： 由机械设计手册第五版得空压机功率计算公式为： 式中： p0—系统内元件最高圧力，单位Mpa； △P—系统的总压力损失，单位MPa，本次设计取0.2； qb—向气动系统提供的流量，单位m³/min； K—修正系数，考虑漏损和其他可能性因素，1.3~1.5,本次设计取1.4； p1—吸入空