通过SolidWorks计算活塞式压缩机余隙容积

1 引言

    在压缩机新产品的设计计算中，相对余隙系数是一个非常重要的参数。众所周知，相对余隙容积直接影响容积系数，第一级相对余隙系数的大小直接影响气缸直径的大小。由于第一级的气缸是一台压缩机中直径最大的气缸，所以一级气缸直径的大小直接影响压缩机的外型尺寸。目前，在设计新型压缩机时，相对余隙系数都是根据经验来决定，并据此计算出各级气缸直径。但是，在完成气缸、活塞、气阀等的初步设计后，所要求的相对余隙容积是否能够得到保证，这就要对各个部分存在的实际容积进行计算。这种计算是相当繁杂的，特别是多级压缩机是很费时间的。随着科学技术的发展，由电子计算机来进行压缩机热力、动力计算也有很长时间了，但是还没有一整套完整的余隙容积的计算方法和完善的计算公式。

    本文将以一款我厂自主研制的φ124气缸为例，介绍如何基于计算活塞式压缩机的余隙容积。

2 余隙容积的构成

    由于压缩机结构、制造、装配、运转等方面的需要，气缸中某些部位留有一定的空间或间隙，将这部分空间或间隙称为余隙容积。气缸在以下几个部位存在着余隙容积：

图1 φ124气缸组件

    气阀阀座内部与气缸相通的余隙容积可以由生产气阀的厂家提供;其余的余隙容积，特别是缸端盖上的阀孔窝和气缸上的气阀孔所形成的余隙容积形状复杂，想直接计算出其容积几乎是不可能的事，只能用简化了的图形做近似计算，计算不仅繁杂，而且精确性不高。笔者在此利用进行三维建模，再利用其[工具]/[质量特性]，测出模型的体积，故使计算变得容易和精确。

3 利用三维建模

    是一套机械设计自动化软件，是一个基于特征、参数化、实体建模的设计工具。该软件采用了Windows图形用户界面，易学易用。机械工程师能快速地按照其设计思想绘制出草图，制作模型和详细的工程图。应用特征和尺寸，进行零件三维造型，三维模型除了可以将设计思想以最真实的模型在计算机上呈现出来之外，还可随时计算出零件的体积、面积、质心、重量、惯性矩等，用以了解零件、模型的真实性。可随时对尺寸修正，相关的二维图形或三维实体模型均自动修改，同时装配、制造等相关设计也会随之变动，如此可确保数据的正确性，避免人为改图的疏漏情形，减少了工作时间与人力消耗。由于有参数式的设计，机械工程师可以运用强大的数学运算方式，创建各尺寸参数之间的关系式，使模型可自动计算出应有的外型，减少尺寸逐一修改的繁琐费时，并减少错误发生。