之前自己设计的一款无油压缩机，缝缝补补，经过型式试验，可以作为公司产品出厂了，有一些自己学习的心得，梳理记录一下。
1、热力计算，绝热过程和多变过程的计算，介绍往复运动的书都有详细的计算过程。级数的选择、压缩比选取；根据活塞平均速度初步计算的转速、行程，行程有按优先数的标准。再计算气缸的内径，也有标准数值可以选择；基本的热力参数都可以手算出来。 2、上面这段过程另外一个需要提前确定的是，压缩和膨胀过程当中的传热计算。压缩和膨胀过程中，气体在气缸内部是紊流状态，气体与气缸之间的传热量计算很复杂，暂时我没有能力计算，因此是做了放大处理。先说这一段，是因为这个跟气缸外部散热有关系，跟风扇风量和冷却器有直接计算关系。有所谓的经验之谈是，气缸外壁温度一般等于环境温度和最终压缩温度的平均值。这个是建立在一个基础之上，就是轴流风扇吹过来的风能够带走热量。在前期的试验中，吃亏的经验：由于轴流风扇的导流通道短，导致风“吹散”，气缸的温度被带不走，就相当于气缸只是与环境气体的传导和辐射，气缸温度比设计预算高了70℃以上。传热计算这块，我还在继续学习。 3、风量，压缩空气得是冷却完善，气缸外壁温度至少得达到经验之谈的数值，根据这些做一个初步的风量计算。压缩空气的热，全部被冷却风吸收，紧接着吸收气缸外壁的温度。简单的对流传热计算。 4、冷却器参数计算，分两级，就有两级的空气冷却。网上有很多板翅式冷却器设计计算的书，电子版不需要花钱买，我花费了一个多月的时间看书，做了个参数的初步计算，拿着结果跟厂家去沟通，把冷却器给解决了。这就需要考虑2中的问题，冷却空气的出口温度不能高，高了气缸温度一高，里面其他零部件的工作环境就变恶劣。本来难以解决的核心就是往复运动的那三件套。正常的工作环境尚且没办法解决，非正常的工作环境更难处理。 5、风扇，这玩意我没有透彻的理论。我主要关注两点满足要求就行，风量和风压。风量必须达到；风压也必须达到，达不到，风吹不到后面的气缸。具体的风压，就根据路径上的阻力做一个估算。具体风扇的设计学习计划，俺得加强，暂时排到后面了。 6、按上面，基本热力参数确定了，就是下面的动力计算了。哪种结构平衡好，就不多说了。就一个目的，消除惯性力，降低振动。选择理论上能够完全消除往复惯性力的结构。旋转惯性力就是加配重块，这里就是简单的根据旋转部件的质量计算配重块的质量。 7、飞轮的转动惯量计算，没有飞轮，电机电流上下浮动很大，哈哈。 8、减震设计。就是计算减震器的参数。虽说理论上往复惯性力都平衡了，但这都建立在连杆质量分为旋转和往复的假设之上。各旋转部件，虽说做了动平衡级别要求。但也得考虑这部分不平衡量带来的振动。减震设计时，还是以一阶振动为对象。无非是刚体化压缩机整体，做单自由度振动计算，我也考虑过两自由度的振动，最终拿着单自由度的减震器刚性系数和阻尼系数计算结果，找减震器厂家沟通解决。 9、曲轴，当初在钢制和铸造之间，选了铸造曲轴。球铁600的结构强度计算。做了氮化处理提高疲劳强度。这都是可以寻的到的“标配”。 10、活塞销，必须是低碳钢做到外硬内软。选择的20Cr系列的一款材料，老工艺渗碳淬火低温回火的回火马氏体。材料这块，俺还很欠缺，比如表面的碳浓度，俺也只是用查到的0.8～1数据，定量的原因还没学到。渗碳层厚度，也是按截面正应力的分布，做了一个估算，再加上一些经验的数据确定的。学材料的计划，这部分就排在前面了。 11、 连杆，载荷是均匀的正压力，且不大，选的铸铝件。强度仿真算一下。 12、气缸，硬质阳极氧化。因为是铝件，对耐磨和硬度都有要求，就只能是这个工艺了，抛后光洁度能满足。 13、活塞环和导向环，这部分吃了不少的亏。非金属的，材料太过高端，俺也只是弱弱的拿着自己的活塞环厚度和高度的初步结构计算结果，拿着去跟外资大牛公司沟通。结果就是答复，结构你别管，你们按照我们的活塞环去设计活塞，这就是牛逼！国内公司玩不了，吃了他们很多的亏。国内外使用区别：弹性系数过大；塑性能力过小；疲劳性能差。塑性差，密封效果就差；弹性系数大，需要压紧的压力大，泄漏就多；疲劳性能差，用百十来小时，拆了再装回去，居然不能回弹了！导向环是非金属的，它和活塞、气缸之间的配合还是很微妙的，热膨胀系数是数量级的差别。 14、气阀，常规的网状阀结构，压损算流速，流速算通道面积。阀体的材料都是常规的3cr13。吃亏长智，阀片必须是瑞典带钢。 15、电机。整个压缩机的所需功率也是在热力计算过程中计算出来的，过程较为简单。这个就是电机的输出功率了。另外一个就是启动转矩，转动惯量加上活塞位置不一样，启动转矩也不一样，这个就找最大的启动转矩位置，这个就是电机的启动转矩。电机知识匮乏，需向皮皮虾大侠学习，这个学习计划排在前面。 另外一个问题，就是流体中除水，因为涉及到二级进气不能带水。前面听了998大侠的提点，正在补强。先看的冻干，看了一点儿，发现跟这个情况不同，但还是把书看完了。现在正在看沉降。 总的感觉，材料、数学和力学基础真的很重要。流体和传热玩不转，玩啥都有很大的阻力！ 眼界还有待拓宽！ | 
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发表于 2017-6-19 13:48:23
发表于 2017-6-19 15:29:54