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淺談小型家用空壓機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2019-06-04  發(fā)布作者:

 [ 摘要 ] 簡要介紹小型家用空壓機(jī)在國外市場應(yīng)用前景以及小型家用空壓機(jī)主要組成部分;重點(diǎn)介紹小型家用空壓機(jī)各主要零部件在設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的事項(xiàng)。

 
在國外市場,小型家用空壓機(jī)應(yīng)用非常廣泛,幾乎每家每戶都會(huì)擁有一臺甚至數(shù)臺家用空壓機(jī)。僅僅美國市場,每年銷售量至少達(dá)到 500 萬臺以上,而美國的小型家用空壓機(jī),大部分都是從中國進(jìn)口。我國出口這種小型空壓機(jī),不僅在成本上有很大優(yōu)勢,在質(zhì)量控制以及高新技術(shù)應(yīng)用上也很有競爭力。國內(nèi)生產(chǎn)小型家用空壓機(jī)的廠家很多,但是沒有一個(gè)統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。筆者通過多年開發(fā)這種小型空壓機(jī)的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出一套小型家用空壓機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范。
 
小型家用空壓機(jī)整機(jī)一般由以下幾個(gè)主要部分組成:泵頭(含電機(jī))系統(tǒng);儲(chǔ)氣罐系統(tǒng);調(diào)壓閥系統(tǒng);開關(guān)電源線系統(tǒng)。我們在設(shè)計(jì)小型家用空壓機(jī)時(shí),首先應(yīng)充分吃透客戶的設(shè)計(jì)需求,確保我們的設(shè)計(jì)方案滿足客戶要求。
 
1 電機(jī)泵頭選用及設(shè)計(jì)
空壓機(jī)泵作為整個(gè)機(jī)器的核心零部件,決定著整機(jī)的性能以及壽命,因此電機(jī)泵的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。電機(jī)泵頭的設(shè)計(jì)考慮到以下兩部分。
 
電機(jī)的選型及設(shè)計(jì):電機(jī)在選型時(shí)應(yīng)根據(jù)流量要求計(jì)算出需求輸出功率,一般情況下按照 250W/SCFM 來計(jì)算,再根據(jù)不同電機(jī)的效率、功率因素等計(jì)算出輸入功率,確定了輸入功率后,電流也就大概定下來了。電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí),重點(diǎn)要考慮如下幾方面因素:
 
電機(jī)的溫升要求,此項(xiàng)為安規(guī)認(rèn)證考核項(xiàng)目。電機(jī)溫升是根據(jù)不同絕緣等級確定的,通?諌簷C(jī)采用 B 級和 F 級絕緣系統(tǒng),兩者對應(yīng)的溫升要求分別為小于 95K 和小于 115K。電機(jī)低壓 / 低溫帶載啟動(dòng)要求,對于使用感應(yīng)電機(jī)作為動(dòng)力源時(shí),必須考慮這項(xiàng)要求。低壓啟動(dòng)性能主要取決于電機(jī)的扭矩大小,但是扭矩和溫升是一對矛盾體,當(dāng)扭矩大了后,溫升又會(huì)相應(yīng)高了。
 
噪音要求,對于空壓機(jī)產(chǎn)品,電機(jī)本身產(chǎn)生的噪音并不大,噪音主要還是來源于泵頭。泵頭轉(zhuǎn)速高低對整機(jī)噪音有著很大的影響,同時(shí)轉(zhuǎn)速高低也是流量大小的關(guān)鍵因素之一,因此,選擇合適的泵頭轉(zhuǎn)速也十分重要。
 
泵頭的選型及設(shè)計(jì):泵頭的作用是將電機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣動(dòng)能,是空壓機(jī)里較為重要的一套組件,一臺空壓機(jī)的性能好壞直接取決于泵頭的好壞。泵頭的設(shè)計(jì)主要考慮到流量、體積、噪音、壽命等參數(shù)要求。我們?yōu)槟彻鹃_發(fā)的泵頭平臺有:永磁電機(jī)泵頭、串激電機(jī)泵頭、感應(yīng)電機(jī)泵頭、靜音電機(jī)泵頭、直流電機(jī)泵頭(電池包供電)。功率從 0.35-2.5HP 之間,流量從 0.6-5.0SCFM 之間,壽命超過 120 h、300 h、500 h 等。
 
2 儲(chǔ)氣罐系統(tǒng)
小型空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)氣罐、單向閥、安全閥、排污閥等配件。儲(chǔ)氣罐作為小型空壓機(jī)的儲(chǔ)能部件,需要長期承受高壓氣體,因此儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮安全問題。根據(jù)整機(jī)較大工作壓力、工作溫度、認(rèn)證要求以及氣罐容積大小,應(yīng)合理選擇氣罐材質(zhì)、壁厚、封頭直徑、封頭形狀、焊接要求等。按照設(shè)計(jì)要求制造出來的氣罐,需要用 5 倍安全閥壓力做爆破測試。當(dāng)產(chǎn)品出口歐洲時(shí),氣罐需要做 CE 認(rèn)證,出口美國的根據(jù)客戶要求選擇做 ASME 認(rèn)證。
 
3 調(diào)壓閥系統(tǒng)
調(diào)壓閥系統(tǒng)包括調(diào)壓閥、進(jìn)氣管、壓力表、快速接頭等。調(diào)壓閥主要作用是為滿足客戶使用不同工具設(shè)置的,可以在較大調(diào)節(jié)壓力下任意調(diào)節(jié)出氣壓力,以滿足客戶對不同壓力的需求。調(diào)壓閥設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)在于大彈簧彈力、高度,以及活塞行程等,避免調(diào)節(jié)壓力不歸零或者調(diào)節(jié)不到較大壓力的情況。對于壓力表主要考慮材質(zhì)、螺紋規(guī)格、表盤量程選用問題,較大量程按照安全閥壓力的 1.5 倍設(shè)計(jì)。快速接頭按照出口不同國家進(jìn)行選用,出口歐洲采用歐式或三合一快接,出口美國的采用美式快接。
 
4 開關(guān)電源線系統(tǒng)
主要包括壓力開關(guān)、電源開關(guān)、電源線等。壓力開關(guān)主要分為機(jī)械式壓力開關(guān)和微型壓力開關(guān),機(jī)械式壓力開關(guān)一般都帶有卸荷閥,同時(shí)集成了電源開關(guān)功能,使用方便,但是體積較大。微型壓力開關(guān)只能通過壓力控制電源通斷,不帶手動(dòng)開關(guān)以及卸荷功能,但是其體積小,安裝方便。壓力開關(guān)可以通過事先設(shè)定的啟動(dòng)壓力和關(guān)閉壓力來自動(dòng)控制機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)氣罐壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí),壓力開關(guān)切斷電源,當(dāng)氣罐壓力降到設(shè)定的重啟壓力時(shí),壓力開關(guān)接通電源。電源開關(guān)主要作為手動(dòng)開關(guān)使用,通過人工干預(yù)啟動(dòng)或關(guān)閉空壓機(jī)。
 
電源線及插頭的選用需要滿足認(rèn)證要求,出口美國的機(jī)器電源線及插頭需要 UL 認(rèn)證,出口歐洲的電源線及插頭需要 CE認(rèn)證。電源線及插頭承受電流需要符合整機(jī)要求,整機(jī)電流與線徑關(guān)系,針對美款產(chǎn)品,常用的線規(guī)為 18AWG、16AWG、14AWG,其對應(yīng)的較大電流分別為 10A、13A、18A。針對歐款產(chǎn)品,常用的線規(guī)為 0.75 mm²、1.0 mm²、1.5 mm²,對應(yīng)的電流分別為 6A、10A、16A。我們在選用電源線時(shí)可根據(jù)整機(jī)的較大電流來選用。
 
5 結(jié)語
隨著市場競爭日益激烈,國外客戶不僅對質(zhì)量要求越來越高,而且成本要求也越來越高,如何制造出物廉價(jià)美的產(chǎn)品,將成為每個(gè)企業(yè)的生存之本。而成本和質(zhì)量是一對矛盾體,這就要求我們的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí),要綜合考慮成本和質(zhì)量,只有這樣才能設(shè)計(jì)出一款具有競爭力的產(chǎn)品。
 

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