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分析选择压缩机设计方案

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  • 发布时间:2014-08-28
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空气压缩机是工业上最常用的设备.常用于工业气体的压缩和气动系统的高压气体来源.是大多数企业必不可少的-种基础设备 工业压缩机的的主要特点是功率较小.空间限制较大.启闭较为频繁.连续工作时间长.并且受成本的限制很大.所以设计这样的压缩机时要使其具有总体体积孝工作效率较高、结构较紧凑、使用寿命长、控制较方便、成本相对较低的特点。本文作者通过对压缩机使用要求的具体分析.对工业用压缩机的设计方案进行比较 .具体分析了各个压缩机结构的选择原因1.压缩机设计方案的分析选择1.1电机驱动方案的选择分析直流电机驱动器是压缩机的主要组成部分.是压缩机的动力来源。理论上说.任何-种功率合适的直线电机都可以作为压缩机的驱动器 .但实际上各种电机的特点不同.需要设计者根据自身需要选择合适的直线电机直线电机以工作原理和使用角度可以分为直线驱动器和直线电动机两类,而直线电动机又分为直线感应电动机(LIM)、直线同步电动机(LSM)、直流直线电动机(LDM)、直线步进电动机(LPM)、混合直线电动机(LHM);直线驱动器分为直线振荡电机(LOM)、直线螺线管(LES)、直线电磁泵(LEP)、直线超声波电动机(LUM)。在所有的电机中,直线振荡电机具有能够自动产生高频的直线往复运动.尤为符合压缩机的驱动器的使用要求.所以-般选择这种直线电机作为压缩机的驱动器。

直线振荡电机按工作原理可以分为直线同步振荡电机和直线感应振荡电机两种 直线感应电机在频繁启动和制动的工业压缩机上使用并不合适。因为它启动和制动时能耗较大、效率较低,与之相比,直线同步振荡电机利用电磁力和弹簧共振的原理 .可以自主产生高频往复直线运动,损耗小 ,功率高,而且结构较为简单 ,不受频繁启动和制动影响.所以使用直线同步振荡电机作为驱动器的效果更好。

1.2压缩机活塞布局和进排气方案分析与选择由于压缩机选用了直线驱动器.所以在进行压缩机的活塞布局时只能选择直线方向上的往复振荡.而且最好将两侧的运动状态完全对称.也就是说将压缩机布置成水平式双气缸对置、双侧活塞压缩。

对于压缩机来说水平放置的活塞不会受液压油以及活塞本身的重力影响.其运行比其竖直放置等稳定.振动和噪声都比较小;双侧对置式活塞也是为了保证压缩机的平稳性 .如果是单侧压缩的话.行程中会有-半的时间-侧受气体的力作用 .而另-侧不受力.进而大大影响了系统振动的平稳性 。而双侧对置式可以消除这种影响,减少振动和噪声的效果十分明显.尤其在功率较大的诚效果尤为显著.唯- 的缺点是空间要求稍大,对狭姓间的安装稍有不利。双缸对置式压缩机的工作原理如下:在直线电机的两侧分别设置两个气缸。活塞与直线电机动子直接相连 .直线电机的驱动力直接驱动活塞往复运动,通过后方弹簧平衡活塞的惯性力。即:当运动件向左运动时,左缸压缩排气,压力升高,达到极限时排气阀打开,气体排出,同时右缸吸气 ,缸内气体处于负压状态 ,吸气阀打开,气体进入气缸 ;当运动件向右侧运动时。则与之相反.右缸压缩排气,左缸吸气.如此往复,其最显著的特点是气体力分布对称 。排气量不发生变化,振动很小 。稳定性好。

1.3活塞定位及行程控制方案分析活塞的定位是保证直线电机的效率的-个重要环节。活塞的定位方式有中心轴定位和外部支撑定位两种.中心轴定位法.定位效果很好,还可以降低永磁部件造成的侧向力,但是会使结构复杂;采用外部支撑方式,如弹簧螺栓等,结构方式相对简单,但精度较低,对装配精度偏低。

对活塞行程控制有两种方式 .-是对于有位移传感器的线性压缩机,可以使用传感器测出活塞的位置 ,进而对活塞的行程进行控制;二是对于无位置传感器的压缩机 .可以通过对活塞位移相关的电压、电流、温度等进行分析计算得到,然后通过电机磁线圈的通电时间或通电幅值的反励行调整。

1.4密封润滑方案分析传统的活塞密封是利用活塞环进行密封的.这是密封方法对于较长的活塞效果较差.现在有-种无活塞环的密封方式 .即在活塞外表面和活塞腔内壁涂上-层特氟龙材料.增加润滑性和密封性,这种密封方式更适合较长的活塞 .且可以将活塞做出中空性状 ∩以是活塞具有进气功能的排气方案.更利于活塞与电机的动子间的紧密连接。

2.结论本文根据工业用压缩机的使用要求.对压缩机的直线电机驱动器、布局方式、密封、活塞定位及行程等进行了具体的分析和论述,对水平对置式压缩机的特点进行了详细的分析.期望通过这些具体的方案分析和选择,能为压缩机的设计者提供有效的借鉴。

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