第二章 总体设计
2.1设计依据及参数
公称容积流量： 0.42m3/min 压缩介质： 空气 进气压力： 大气压 公称排气压力： 15MPa(表) 排气温度： ＜180℃
2.2总体设计原则
设计活塞压缩机应符合以下基本原则：
a.满足用户提出的排气量、排气压力，及有关使用条件的要求。
b.有足够长的使用寿命（应理解为压缩机需要大修时间间隔的长短），足够高
的使用可靠性（应理解为压缩机被迫停车的次数）。 c.有较高的运转经济性。 d.有良好的动力平衡性。 e.维护检修方便。
f.尽可能采用新结构、新技术、新材料。 g.制造工艺性良好。 h.机器的尺寸小、重量轻。
2.3结构方案的选择
活塞式压缩机的结构方案由下列因素组成：1）机器的型式；2）级数和列数；3）各级气缸在列中的排列和各列曲柄错角的排列，用上述因素组成的图形，称为结构方案图，即习惯上所说的机器纵，横剖面图。
选择压缩机的结构方案时，应根据压缩机的用途，运转条件，排气量和排气压力制造厂生产的可能性，驱动方式及占地面积等条件，从选择机器的型式和级数入手，制订出合适的方案。
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压缩机的结构特点主要体现在两方面，即气缸排列的型式（指气缸中心线的排列位置）和运动机构的结构。
2.3.1气缸排列型式的选择
根据气缸排列的型式不同，有立式压缩机、卧式压缩机、对称平衡型压缩、对置型压缩机及角度式压缩机。角度式压缩机，气缸中心线具有一定的角度，但不等于零度和180℃。按气缸中心线的位置不同，又可以分为W型、V型、L型和扇型。
由于本设计选择一种较老的结构：立式压缩机。其优点在于：1）活塞工作表面不承受活塞重量，因而气缸和活塞的磨损比卧式的小且均匀，活塞环的工作条件有所改善，能延长机器的使用寿命。2）占地面积比较小。3）因为载荷使机身主要产生拉伸和压缩应力，所以机身的形状简单，重量轻。4）往复运动部件的惯性力垂直作用在基础上，而基础抗垂直振动的能力较强，所以它的尺寸较小。
2.1图 三列立式氧气压缩机
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2.3.2运动机构的结构及选择
活塞式压缩机的运动机构有：无十字头和带十字头两种，本设计为无十字头。选择无十字头的理由是：结构简单、紧凑，机械高度较低，相应的机械重量较轻，一般不需要专门的润滑机构。但是无十字头的压缩机只能作成单作用的，所以，气体容积的利用不充分（因为活塞与气缸之间，只在活塞的一侧形成工作腔），气体的泄漏量也比较大，气缸的工作表面所受的侧向力也较大，因而活塞易磨损，另外，气缸的润滑油量也难于控制。
2.3.3级数选择和各级压力比的分配
工业用的气体，有时需求较高的压力，需采取多级压缩。在选择压缩机的级数时，
2.2图 级中最佳压力比ε0与相对压力损失δ的关系曲线
一般应遵循下列原则：使压缩机消耗的功最小、排气温度应在使用条件许可的范围内、机器重量轻、造价低。要使机器具有较高的热效率。则级数越多越好（各级压缩比越小越好）。然而级数增多，则阻力损失增加，机器总效率反而降低，结构也更加复杂，造价便大大上升。因此，必须根据压缩机的容量和工作特点，恰当地选择所需的级数和各级压力比。
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δ是级中的相对压力损失，一般平均的相对压力损失值δ为10~20%，取δ=20%，查图2得，δ0=2.75。
15.1总压缩比 ?t??1510.1∴ Z=ln151/ln2.75=4.95
选择压缩机的级数是一个比较复杂的问题。设计时，通常总是
从分析工作条件相同或相近的现有机器入手，来确定新集线器所需的级数。表2-1列出了工业上在各种操作条件下使用的压缩机的级数；应该指出，表中所列的级数是考虑了各种具体情况而选取的，如排气压力为220公斤/厘米2的氦氢气压缩机，由于中间有两段的压力为工艺流程所需要，因而取六级；3米2/分一下的微型空气压缩机，在排气压力为7公斤/厘米2时取一级，这是由于其工作是间歇的，并考虑到系列化的原因，所以表2-1只供选择级数时参考。
表2-1 工业上常用的各种气体压缩机的级数
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为了尽量减小机器的体积和考虑到级数过高对设备的要求也大大提高，取Z =3级
根据工况的需要，选择级数为三级，按照等压力比分配的原则，ε1=ε2=1511/3=5.32,但为使第一级由较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值，各级名义压力及压力比见表1。
表2-2 各级名义压力及压力比
级数 吸气压力P0/MPa S排气压力P0/MPa d0压力比?0?P0 /SPd1 0.1 0.53 5.30
2 0.53 2.835 5.34
3 2.835 15.1 5.33
2.3.4转速和行程的确定
ns30 式中 Cm——活塞平均速度（米/秒）；
转速，行程和活塞平均速度的关系： cm? n——压缩机转数（转/分）； S——活塞行程（米）。
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