某氣體增壓單元總體方案設(shè)計案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u22534某氣體增壓單元總體方案設(shè)計案例概述 1141511.1氣體增壓器的工作原理 195301.2氣體增壓單元設(shè)計的基本原則 3148911.3氣體增壓單元總體方案 31.1氣體增壓器的工作原理圖1.1增壓器工作原理圖如圖1.1中所顯示的各元器件名稱分別為：1、氣控?fù)Q向閥；2、后蓋先導(dǎo)閥；3、前蓋先導(dǎo)閥；4、驅(qū)動腔；5、驅(qū)動活塞；6、活塞連桿；7、增壓腔；8、冷卻缸套；9、高壓活塞；10、增壓腔端蓋；11、進(jìn)氣單向閥；12、排氣單向閥；13、排氣消音器；14、軸承呼吸器。根據(jù)設(shè)計要求的進(jìn)排氣壓力與驅(qū)動壓力，決定設(shè)計增壓型式為單級單作用的氣體增壓器。如圖1.1是單級單作用增壓器工作原理圖，氣體增壓器主要分為驅(qū)動端和增壓端兩部分。驅(qū)動活塞5位于驅(qū)動腔4內(nèi)，高壓活塞9位于增壓腔7內(nèi)，兩活塞靠活塞連桿6連接在一起共同組成活塞組件；氣控?fù)Q向閥1控制活塞的往復(fù)運動；先導(dǎo)閥2和3控制氣控?fù)Q向閥的切換；進(jìn)排氣單向閥11和12位于增壓腔端蓋10內(nèi)。其具體工作過程為：開始通入驅(qū)動氣體時，氣控?fù)Q向閥1在驅(qū)動氣體的推動下首先位于左位，驅(qū)動氣體經(jīng)換向閥P口和A口進(jìn)入驅(qū)動無桿腔，推動活塞組件向右運動，進(jìn)行壓縮行程。同時，驅(qū)動有桿腔內(nèi)氣體經(jīng)換向閥1的B口和R口排到冷卻缸套8中，通過排氣消音器13排入大氣，并對增壓腔7進(jìn)行有效冷卻。增壓腔7內(nèi)氣體在高壓活塞9的壓縮下經(jīng)排氣單向閥12排出。當(dāng)驅(qū)動活塞5運動到壓縮行程末端時，觸碰到前蓋先導(dǎo)閥3，使氣控?fù)Q向閥1大面積端通氣，換向閥換向至右位。此時，氣源經(jīng)換向閥的P口和B口進(jìn)入驅(qū)動有桿腔，推動活塞組件向左運動，開始吸氣行程。低壓氣體經(jīng)進(jìn)氣單向閥11進(jìn)入增壓腔7內(nèi)。在吸氣行程過程中，驅(qū)動無桿腔內(nèi)氣體經(jīng)換向閥的A口和R口排到冷卻缸套8，通過消音器13排放到大氣。當(dāng)驅(qū)動活塞運行到吸氣行程末端時，觸碰到后蓋先導(dǎo)閥2，換向閥1大面積先導(dǎo)端氣體被泄放，換向閥再次切換至左位，實現(xiàn)增壓器的連續(xù)往復(fù)工作。圖1.2氣體增壓原理氣體增壓以帕斯卡原理作為理論基礎(chǔ)，如圖1.2所示。由靜壓平衡原理可知：PB·a=PL·A（1.1）其中，A，a分別為大小活塞的面積，Pa，PL分別為小活塞和大活塞所受的氣體壓力。大小活塞面積之比稱為增壓比i：i=Aa（1.當(dāng)A>a時，Pa>P1，達(dá)到了增壓的目標(biāo)。A與a的面積之間相差越大，則會導(dǎo)致增壓比越較大，其增壓效果也就越明顯。1.2氣體增壓單元設(shè)計的基本原則氣體增壓器單元設(shè)計的基本原則：1、技術(shù)性能標(biāo)準(zhǔn)：技術(shù)性能主要包括氣體增壓器各個單元的生產(chǎn)功能、設(shè)備制造及其運行情況在內(nèi)的全部各種性能，既可以是指靜態(tài)性能，也可以指動態(tài)性能。技術(shù)性能準(zhǔn)則是指有關(guān)的技術(shù)性能應(yīng)當(dāng)滿足規(guī)定的技術(shù)要求。2、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范和準(zhǔn)則：與氣體增壓器各單元的設(shè)計相關(guān)的主要規(guī)范大致包括：概念標(biāo)準(zhǔn)化，實物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化，方法規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。3、可靠性質(zhì)量準(zhǔn)則：氣體增壓器單元在規(guī)定的產(chǎn)品使用的條件內(nèi)，在其可以預(yù)期的產(chǎn)品壽命使用范圍內(nèi)，達(dá)到其產(chǎn)品規(guī)定的使用功能?？煽啃员ＷC準(zhǔn)則即是指所設(shè)計生產(chǎn)的任何產(chǎn)品、組件或其他零件必須做到能夠保證滿足明確規(guī)定的產(chǎn)品可靠性要求。4、安全性操作標(biāo)準(zhǔn)：氣體增壓器各組成單元的操作安全性標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該大致包括主要四個部分：單元零件的操作安全性、整機(jī)的操作安全性、操作的工作安全性、環(huán)境的使用安全性。氣體增壓單元設(shè)計中，最主要的元器件——氣體增壓器。在設(shè)計中我們應(yīng)該先根據(jù)具體要求將氣體增壓器確定。然后在根據(jù)氣體增壓器的參數(shù)信息來確定控制閥、壓力表以及管道。在設(shè)計中要將整個系統(tǒng)的每個零部件關(guān)聯(lián)起來。使得整個系統(tǒng)能夠密切的配合。并且系統(tǒng)中有一些控制閥，應(yīng)該使得這些控制閥能夠便捷的控制系統(tǒng)。1.3氣體增壓單元總體方案方案一：根據(jù)氣體增壓單元的設(shè)計要求，使用的是單作用單級氣體增壓器。在驅(qū)動回路中，我們加入了截止閥和電磁換向閥來控制驅(qū)動回路的啟停，對于截止閥，其更像一個總開關(guān)，而電磁換向閥則像一個分流開關(guān)。在驅(qū)動回路中加入氣動三聯(lián)件，其是由空氣過濾器、減壓閥和油霧器組成。空氣過濾器的作用能讓流入驅(qū)動回路的氣體保持清潔，能過濾流經(jīng)其內(nèi)部的空氣中的水分，避免了水分隨著氣體進(jìn)入裝置內(nèi)部；減壓閥對驅(qū)動回路內(nèi)部壓力進(jìn)行穩(wěn)壓，使驅(qū)動回路中的壓力處于恒定狀態(tài)，可減小因外部輸入氣壓突變時對執(zhí)行器硬件的傷害；油霧器可以對流經(jīng)其內(nèi)部的空氣添加入油霧，其作用為對機(jī)體運動部件進(jìn)行潤滑，可以對難以觸及且需要加潤滑油的部件進(jìn)行潤滑，增加了機(jī)體的使用壽命。電磁閥作為一個啟停開關(guān)，可以更便捷的控制整個系統(tǒng)的啟停。由于減壓表上自帶的壓力表觀察驅(qū)動回路上的壓力不方便，再外接一個壓力表方便觀察。在氣體輸入回路中，我們應(yīng)用了截止閥來控制輸入回路的啟停，在輸入回路中加入氣體過濾器來保證輸入氣源的清潔。在高壓輸出回路中，應(yīng)用一個高壓壓力表來顯示當(dāng)前高壓回路中的壓力。確保輸出氣體壓力達(dá)到了所要求的氣體壓力。圖1.3氣體增壓器單元設(shè)計總體方案1原理圖方案二：根據(jù)氣體增壓單元的設(shè)計要求，使用的是單作用單級氣體增壓器。在驅(qū)動回路中，我們應(yīng)用截止閥來控制驅(qū)動回路的啟停，在驅(qū)動回路中再加入氣動二聯(lián)件，其由氣體過濾器和油霧器構(gòu)成。氣體過濾器作用在于能讓流入驅(qū)動回路的氣體保持清潔，能過濾流經(jīng)其內(nèi)部的空氣中的水分，避免了水分隨著氣體進(jìn)入裝置內(nèi)部；油油霧器可以對流經(jīng)其內(nèi)部的空氣添加入油霧，其作用為對機(jī)體運動部件進(jìn)行潤滑，可以對難以觸及且需要加潤滑油的部件進(jìn)行潤滑，增加了機(jī)體的使用壽命。再將減壓閥置于氣動二聯(lián)件之后，對驅(qū)動回路內(nèi)部壓力進(jìn)行穩(wěn)壓，使驅(qū)動回路中的壓力處于恒定狀態(tài)，可減小因外部輸入氣壓突變時對執(zhí)行器硬件的傷害。并且使減壓閥外接一個壓力表，用于檢查減壓閥的調(diào)節(jié)壓力系數(shù)。在氣體輸入回路中，我們應(yīng)用了截止閥來控制輸入回路的啟停，在輸入回路中加入氣體過濾器來保證輸入氣源的清潔。在高壓輸出回路中，應(yīng)用一個高壓壓力表來顯示當(dāng)前高壓回路中的壓力。確保輸出氣體壓力達(dá)到了所要求的氣體壓力。圖1.4氣體增壓器單元設(shè)計總體方案2原理圖對比以上兩個方案，方案一在驅(qū)動回路上，直接應(yīng)用氣動三聯(lián)件，減少了減壓閥和其外接