现代压缩机气阀设计

压缩机气阀设计与力学原理压缩机是一种将气体压缩为高压气体的机械设备，广泛应用于工业、交通、农业、医疗等领域，是现代工业生产中不可或缺的重要设备之一。

而压缩机的气阀则是其关键部件之一，起到控制气体流动、保证机器正常运转的作用。

本文将从气阀的设计和力学原理两个方面来探讨压缩机气阀的相关知识。

一、气阀的设计1.1 气阀的种类气阀按照其工作原理不同可分为机械式气阀、电磁式气阀、气动式气阀等。

其中，机械式气阀主要通过机械结构的运动实现气体的流通控制；电磁式气阀则是通过电磁铁的作用实现气体的流通控制；气动式气阀则是通过气压的作用实现气体的流通控制。

1.2 气阀的结构气阀的结构主要由阀体、阀芯、弹簧、密封圈等组成。

其中，阀体是气阀的重要组成部分，一般由铸铁、铸钢等材料制成；阀芯则是控制气体流动的关键部件，一般由不锈钢等材料制成；弹簧则是控制阀芯运动的重要组成部分；密封圈则是保证气阀密封性的关键部件。

1.3 气阀的设计要求气阀的设计要求主要包括以下几个方面：（1）气阀的流通能力要足够大，以保证气体流动的畅通。

（2）气阀的启闭速度要快，以保证气体流量的控制精度。

（3）气阀的密封性要好，以保证气体不泄漏。

（4）气阀的耐磨性要好，以保证气阀的使用寿命。

（5）气阀的可靠性要高，以保证气阀在长期使用中不出现故障。

二、气阀的力学原理2.1 气阀的工作原理气阀的工作原理主要是利用气体的压力差，通过阀芯的上下运动来控制气体的流动。

当气体的压力大于阀芯上方的压力时，阀芯会被压缩弹簧向下移动，从而使气体流通；当气体的压力小于阀芯上方的压力时，弹簧将阀芯向上移动，从而关闭气体通道。

2.2 气阀的力学特性气阀的力学特性主要包括气阀的流量特性、压降特性、启闭特性等。

其中，气阀的流量特性是指气阀在不同开度下的流量变化规律；气阀的压降特性是指气阀在不同开度下的压降变化规律；气阀的启闭特性则是指气阀的开启和关闭时间、开启和关闭力矩等特性。

2.3 气阀的优化设计气阀的优化设计是指通过改变气阀的结构参数、材料等来提高气阀的力学性能。

活塞式压缩机气垫阀设计研究主要阐述了气垫阀的性能很大程度上取决于阀隙马赫数、气阀升程、气阀弹簧力和气阀呼吸孔直径等主要性能参数的设计选取。

分析了设计气垫阀时选择这些主要参数的基本原理和方法。

结合我国目前的实际情况和资料,介绍了气垫阀设计时确定这些主要参数的曲线图和计算公式,为气垫阀的设计计算提供了依据。

标签：气阀;计算;设计要点;因素气阀是压缩机中最重要也是最易损坏的部件之一,压缩机运行的经济性与可靠性很大程度上取决于气阀的完善性,生产质量差的气阀,寿命短,有的只有几十个小时,直接影响压缩机的运转率,给使用带来严重的经济损失。

影响气阀寿命的因素很多,资料表明阀片起落过程中对升程限制器和阀座的冲击和颤振,使阀片局部产生很大的接触应力,导致阀片脆断和疲劳断裂,是阀片损坏的主要形式和基本原因。

主要因素是采用气垫阀的结构形式。

气垫阀是一种新型的环状阀,与普通环状阀结构基本相同,其特点在于:气垫阀的升程限制器上设有环状凹槽,形成影响阀片运动的气体缓冲室。

阀片从全闭到全开整个过程始终被限制在缓冲槽内,或者至少开启后马上进入槽内(这种气垫阀升程稍大于或等于阀片厚)。

随着阀片迅速开启,缓冲室内的气体从小孔和环形间隙排出。

由于小孔直径较小,环隙也小,气体不可能完全排出,缓冲室内的气体被压缩,产生阻碍阀片以高速冲向升程限制器的反弹力。

此力与弹簧力方向相同,作用于阀片背面,并随阀片开启而呈非线性急增,迫使阀片与升程限制器碰撞减轻。

气垫阀在开启过程中受到“气垫力”缓冲,在关闭过程中受到“吸附力”拖拉,从而减弱了阀片对升程限制器阀座的碰击,降低了弹簧的加载速度;同时也削弱了运动元件因碰撞而引起的振动。

这样可大大提高气阀的使用寿命,同时也提高了整台压缩机的可靠性。

1主要特性参数的计算与选择压缩机运转时,阀片在气体推力和弹簧力的作用下,在升程限制器和阀座之间不断运动。

阀片运动时还受到其它各种力的作用,但与气体推力和弹簧力相比,它们的影响较小,可暂不考虑。

活塞式压缩机气阀技术的改造摘要气阀是活塞式压缩机的核心部件，其直接关系着整个活塞式压缩机运行质量的好坏，因而对活塞式压缩机的气阀的设计尤为重要。

本文将首先对活塞式压缩机气阀部位经常出现的问题进行分析，然后对其设计提出一些改进意见。

关键词：气阀设计；活塞式压缩机；改进引言众所周知，气阀是活塞式压缩机中重要的部件之一，其工作的好坏直接影响着压缩机的运行效率和可靠性。

一般活塞式压缩机气阀分进、排气阀两种，均为单向阀，由弹簧、阀片、阀座及升程限制器组成，他们是控制整个压缩机气缸内气体流动的关键通道。

本文接下来将首先对活塞式压缩机气阀部位经常出现的问题进行分析，然后对从结构、选材等方面其设计提出一些改进意见。

一、活塞式压缩机气阀出现问题分析气阀是活塞压缩机主要的易损件之一，从过往的维修情况来看气阀发生故障的频率相对较高，而且从维修记录上可以明显的看出在拆检过程中发现气阀气道、阀座和阀室内积液较多，气阀更换频繁。

一般情况下，气阀出现问题的主要原因是是气阀配件的损坏，特别是阀片和弹簧经常由于过度的磨损或者是受到其他物质的腐蚀而出现损坏。

本文接下来将对气阀常出现的问题进行分析，以便于在对气阀进行设计时可以针对性的加强对这方面的考虑。

1、气阀工作时出现异常的声音压缩机若某些部件发生故障时，将会发出异常的响声。

活塞与缸盖间隙过小，直接撞击；活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣；活塞端面丝堵桧，活塞向上串动碰撞气缸盖；气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等均可在气缸内发出敲击声。

曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等，轴径磨损严重间隙增大，十字头销与衬套配合间隙过大或磨损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声。

排气阀片折断，阀弹簧松软或损坏，负荷调节器调得不当等等均可在阀腔内发出敲击声。

2、吸排气温度异常当气阀的阀片出现变形、破损，或者是阀片上有其他的物质等都会引起吸排气的温度不正常。

因为进排气时气体直接与阀片接触，一旦阀片出现任何问题都会使得气体进出过程中发生障碍，进而温度发生异常。

压缩机（一）除了从大气中吸气的空压机不装进口阀外，所有的压缩机进出口需装切断阀门。

（二）在装置运行中有可能检修的压缩机，还应在进出口内侧加 8 字盲板，并联的空压机应各有独立的吸风口。

（三）压缩机进出口阀门间应有旁通管并设连通阀门。

（四）多级往复式压缩机的旁通管可逐级连通，这样除节省能量外还可以在调试过程中调节各级负荷使之均衡运转，当工艺或安全有需要，可再设一个终段与进口间的旁路。

（五）往复式压缩机设置旁通管用以在启动时保持低负荷启动，在检修后的试车时可与系统切断不致憋压，同时亦用来保持进口处的正压，这在操作介质为易燃易爆气体时特别重要。

（六）对离心式压缩机，旁路的通过能力应至少相当于压缩机喘振点的负荷。

（七）空压机只需在出口阀上游加一个带切断阀的直通大气的出口。

压缩机的辅助系统一、辅助系统一般包括冷却水、润滑油、密封油、冲洗油、放空及排净等。

为充分利用冷却水，可按温度要求串联使用，冷却水先至后冷器再至汽缸夹套。

每一冷却水回路进口均应设各自的切断阀，并在出口采取措施：常压回水出水口要高出回水漏斗的上沿，压力回水装视镜等，以便观察水流情况。

压力回水的冷却水出口必须设切断阀，以便停车检修。

同一台设备的各出水口可合并后装一个切断阀。

二、压缩机各级间分离罐应设各自的排净阀。

当所有的液体排向一根总管时，应核算压力降，确保总管处压力低于各级的压力，并在各段分离液体出口加止回阀。

三、不随机配带润滑油、密封油及冲洗油系统时，应按资料要求配置管道、阀门。

对重要部位（例如轴承处的润滑）必须有独立的回路。

四、绝不允许液滴进入压缩机，这对往复式和离心式来说，会立即引起机械损坏；五、对螺杆式液环式压缩机损坏不显著但会影响密封油（液）的质量。

所以，在压缩机进口一定要设置性能良好、能力足够的分离罐；配管设计要合理并避免将气体中凝液带入压缩机。

六、设置管道放净阀，将管道中凝液、液滴排出。

七、限制压缩机进出管道处的高于压缩机的垂直直管高度。

气阀的研究发展现状1楼压缩机气阀的历史起源于1897年，当时奥地利工程师汉斯•贺尔碧格(Hanns Hoerbi ger)设计出了一种钢阀片气阀，并申请了专利，用于炼钢厂的低压鼓风机上。

气阀的结构型式，可按以下几种型式进行分类：(1)按启闭元件形状进行分类：气阀通常都按启、闭元件称呼并按此分类。

基本类型有环状阀、网状阀、条状阀、碟状阀、菌状阀、舌簧阀等。

(2)按气阀职能分类：按气阀职能分类分为进气阀和排气阀。

在许多场合中进气阀和排气阀的结构基本相同，区别的方法是看阀座还是升程限制器在工作腔。

进气阀的升程限制器在工作腔侧，排气阀则反之。

(3)按气阀内气体流动方向分类：按气阀内气体流动方向分为直流阀和回流阀。

直流阀阀片与气流方向几乎平行，气流通过气阀时折流小，通流能力高、阻力损失小，其流量系数可达0.8。

回流阀阀片放置在垂直于气流方向的平面内，气流通过气阀时有两次90o的转折，致使流量系数较低，通常为0.4~0.6。

(4)按进、排气阀整体结构分类：1)组合阀，进排气阀共用一阀座，并在结构上组成一体。

当低压或高压气缸的直径比较小时，采用组合结构气阀布置比较方便。

在低压时，组合结构可以减少余隙容积，而在高压及超高压时，可改善气缸或气缸盖的受力状况。

2)阀组，将同名的气阀装在一公共的阀座或阀板上，构成一个组件，目的是为了安装方便。

3)开式与闭式气阀，对于开式气阀其升程限制器外径小于气阀外径，两者在边缘处不接触。

开式气阀的优点是升程限制器的结构简单，气体流过升程限制器外缘阻力损失小。

缺点是阀片开启时阀片两侧所承受的压力差，全部作用在气阀中心处的紧固螺栓上，使气阀螺栓在压缩机工作时易受变载荷而疲劳破坏；对于闭式气阀，升程限制器外径与阀座外径相等并且外缘相互压紧，它虽然结构复杂些，但作用于升程限制器上的压力差，全部直接传递给压阀罩，气阀紧固螺栓不受此力，因此螺栓直径可较开式小，且安全。

4)气垫阀，环状阀的升程限制器上设有环形槽，槽宽与阀片成动配合，构成气垫室。

浙江工业大学浙西分校机电控制工程系毕业设计(论文)开题报告衢州学院毕业设计（论文）题目：V-0.17/7活塞式空气压缩机之曲轴设计作者：孙晨彬学院：机械工程学院专业班级：化工设备维修技术09级指导教师：冯超英职称：工程师2012年6 月8 日毕业设计（论文）任务书V-0.17/7活塞式空气压缩机之气阀设计摘要我国微型空压机的发展基本上是从上世纪九十年代中期开始并逐渐发展起来的。

活塞式压缩机属於最早的压缩机设计之一，但它仍然是最通用和非常高效的一种压缩机。

活塞式压缩机通过连杆和曲轴使活塞在气缸内向前运动。

如果只用活塞的一侧进行压缩，则称为单动式。

如果活塞的上、下两侧都用，则称为双动式。

活塞式压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。

其中曲轴是活塞式制冷压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的全部功率。

其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。

曲轴在运动时，承受拉、压、剪切、弯曲和扭转的交变复合负载，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性。

故曲轴一般采用40、45或50号优质碳素钢锻造，但现在已广泛采用球墨铸铁（如QT50－1.5与QT60－2等）铸造。

关键词：活塞式压缩机，活塞，曲轴，材料目录第一章绪论 (1)1.1设计题目 (1)1.2问题来源 (1)1.3无油润滑压缩机的显著特点 (2)1.4压缩机发展概况 (2)第二章总体设计 (4)2．1机构方案的选择 (4)2.1.1根据设计要求选V型压缩机 (4)2.1.2冷却方式的选择 (5)2.1.3驱动方式的选择 (5)2．2压缩机的机构参数 (5)2.2.1活塞平均速度 (5)2.2.2转速与行程 (6)2.2.3级数 (6)2.3压缩机方案设计中影响结构设计的其他因素 (7)2.3.1十字头的影响 (7)2.3.2级在列中的配置 (7)第三章压缩机设计热力计算 (8)3.1热力计算 (8)3.2计算过程 (8)3.2.1估计排气温度 (8)3.2.2容积效率度的确定 (9)3.2.3工作容积的确定 (9)3.2.4确定活塞行程S及汽缸直径D (9)3.2.5实际指示功w i计算 (10)及轴功率 (11)3.2.6指示功率pi3.2.7电机功率的选取 (11)第四章零部件计算 (12)参考文献 (25)谢辞 (26)机械工程学院毕业设计（论文）第一章绪论1.1设计题目设计v-0.17/7型活塞式空压机已知：1. 介质：空气；2．进气状态:<1>进气压力:常压<2>进气温度:常温(<=40度)<3>相对湿度:<=80%3．排气状态:<1>额定排气压力0.7Mpa<2>额定排气量0.37m/min<3>排气温度(各级):<=180度4. 汽缸排列型式是V型风冷式，电机驱动。

压缩机气阀设计与力学原理随着现代工业的发展，压缩机已经成为了许多行业中必不可少的设备，特别是在空气压缩机、汽车引擎等领域，更是发挥着重要的作用。

而在压缩机中，气阀又是至关重要的零部件之一，其设计和性能的优劣直接影响到整个压缩机的效率和可靠性。

本文将从气阀的设计和力学原理两个方面进行探讨，希望能够对读者有所启发和帮助。

一、气阀的设计1. 气阀的种类压缩机中常见的气阀有吸气阀、放气阀、排气阀等。

吸气阀用于吸入新鲜空气，放气阀则是用于放出压缩机中过多的气体，而排气阀则是用于排放压缩机中的压缩气体。

2. 气阀的材质气阀的材质应该选择具有良好耐热、耐腐蚀、耐磨损等性能的材料。

常见的材料有铸钢、不锈钢、铜合金等。

其中，铸钢材质的气阀的强度和硬度较高，不锈钢则具有较好的耐腐蚀性能，铜合金则更适合于低温环境下的使用。

3. 气阀的结构气阀的结构应该考虑到其使用场合和要求。

一般来说，气阀的结构可分为活塞式、球阀式、膜片式等。

活塞式气阀结构简单，适用于低压力下的使用，球阀式气阀适用于高压力下的使用，而膜片式气阀则可以适用于高压力和高流量的场合。

4. 气阀的密封性气阀的密封性对于其性能和使用寿命有着至关重要的影响。

为了保证气阀的密封性，其结构设计应该尽量避免漏气和泄气现象的发生。

同时，气阀的密封材料也应该选择具有良好密封性的材料，如橡胶、聚四氟乙烯等。

二、气阀的力学原理1. 气阀的开启力气阀的开启力是指在气阀关闭状态下，需要施加的力才能将气阀打开。

这个力的大小取决于气阀的结构、材料、密封性等因素。

一般来说，气阀的开启力越小，其使用效率就越高。

2. 气阀的关闭力气阀的关闭力是指在气阀开启状态下，需要施加的力才能将气阀关闭。

与开启力一样，气阀的关闭力也是由结构、材料、密封性等因素决定的。

与开启力相比，气阀的关闭力更加重要，因为它直接影响到气阀的密封性和使用寿命。

3. 气阀的流量特性气阀的流量特性是指在不同压力下，气阀通过气体的流量变化规律。

压缩机气阀设计与力学原理压缩机气阀是压缩机的重要组成部分，它的设计和工作原理对于压缩机的性能和效率起着至关重要的作用。

本文将从气阀的设计和力学原理两方面进行探讨。

一、气阀的设计气阀的设计包括气阀的结构、尺寸和材料等方面。

气阀的结构一般分为活塞式和膜片式两种，其中活塞式气阀结构简单，但易受磨损和腐蚀；膜片式气阀结构复杂，但具有耐磨损和抗腐蚀的特点。

气阀的尺寸和材料的选择应根据压缩机的工作条件和要求进行合理的设计。

气阀的设计还需考虑气阀的密封性和流量特性。

气阀的密封性直接影响压缩机的性能和效率。

气阀的流量特性则影响压缩机的出气量和压力波动。

因此，气阀的设计需要充分考虑气阀的密封性和流量特性，以保证压缩机的正常工作。

二、气阀的力学原理气阀的力学原理主要包括气阀的开启力和关闭力、气阀的工作周期和气阀的振动特性等方面。

气阀的开启力和关闭力是气阀工作的重要参数。

气阀的开启力和关闭力需要满足压缩机的出气量和压力要求。

开启力和关闭力的大小取决于气阀的结构和工作条件。

一般情况下，气阀的开启力和关闭力应尽量小，以减少能源消耗和气阀的磨损。

气阀的工作周期是指气阀的开启时间和关闭时间之和。

气阀的工作周期取决于气阀的结构、弹簧刚度和气阀的工作条件等因素。

气阀的工作周期应根据压缩机的工作要求进行合理的设计，以保证气阀的正常工作。

气阀的振动特性是指气阀在工作过程中产生的振动。

气阀的振动特性受到气阀的结构、工作条件和气阀的质量等因素的影响。

气阀的振动特性会影响到压缩机的噪声和寿命等方面。

因此，气阀的振动特性需要进行充分的分析和设计。

综上所述，气阀的设计和力学原理对于压缩机的性能和效率起着至关重要的作用。

气阀的设计需要充分考虑气阀的结构、尺寸、材料、密封性和流量特性等因素。

气阀的力学原理需要考虑气阀的开启力和关闭力、工作周期和振动特性等方面。

只有通过合理的设计和分析，才能保证气阀的正常工作，提高压缩机的性能和效率。