在國外市場，小型家用空壓機應(yīng)用非常廣泛，幾乎每家每戶都會擁有一臺甚至數(shù)臺家用空壓機。僅僅美國市場，每年銷售量至少達到 500 萬臺以上，而美國的小型家用空壓機，大部分都是從中國進口。我國出口這種小型空壓機，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)小型家用空壓機的廠家很多，但是沒有一個統(tǒng)一設(shè)計標準及規(guī)范。筆者通過多年開發(fā)這種小型空壓機的經(jīng)驗，總結(jié)出一套小型家用空壓機設(shè)計規(guī)范。

 

小型家用空壓機整機一般由以下幾個主要部分組成：泵頭（含電機）系統(tǒng)；儲氣罐系統(tǒng)；調(diào)壓閥系統(tǒng)；開關(guān)電源線系統(tǒng)。我們在設(shè)計小型家用空壓機時，首先應(yīng)充分吃透客戶的設(shè)計需求，確保我們的設(shè)計方案滿足客戶要求。

 

1 電機泵頭選用及設(shè)計

空壓機泵作為整個機器的核心零部件，決定著整機的性能以及壽命，因此電機泵的設(shè)計顯得尤為重要。電機泵頭的設(shè)計考慮到以下兩部分。

 

電機的選型及設(shè)計：電機在選型時應(yīng)根據(jù)流量要求計算出需求輸出功率，一般情況下按照 250W/SCFM 來計算，再根據(jù)不同電機的效率、功率因素等計算出輸入功率，確定了輸入功率后，電流也就大概定下來了。電機在設(shè)計時，重點要考慮如下幾方面因素：

 

電機的溫升要求，此項為安規(guī)認證考核項目。電機溫升是根據(jù)不同絕緣等級確定的，通�？諌簷C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。電機低壓 / 低溫帶載啟動要求，對于使用感應(yīng)電機作為動力源時，必須考慮這項要求。低壓啟動性能主要取決于電機的扭矩大小，但是扭矩和溫升是一對矛盾體，當扭矩大了后，溫升又會相應(yīng)高了。

 

噪音要求，對于空壓機產(chǎn)品，電機本身產(chǎn)生的噪音并不大，噪音主要還是來源于泵頭。泵頭轉(zhuǎn)速高低對整機噪音有著很大的影響，同時轉(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：泵頭的作用是將電機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為氣動能，是空壓機里較為重要的一套組件，一臺空壓機的性能好壞直接取決于泵頭的好壞。泵頭的設(shè)計主要考慮到流量、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：永磁電機泵頭、串激電機泵頭、感應(yīng)電機泵頭、靜音電機泵頭、直流電機泵頭（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 儲氣罐系統(tǒng)

小型空壓機儲氣罐系統(tǒng)主要包括儲氣罐、單向閥、安全閥、排污閥等配件。儲氣罐作為小型空壓機的儲能部件，需要長期承受高壓氣體，因此儲氣罐設(shè)計應(yīng)重點考慮安全問題。根據(jù)整機較大工作壓力、工作溫度、認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。當產(chǎn)品出口歐洲時，氣罐需要做 CE 認證，出口美國的根據(jù)客戶要求選擇做 ASME 認證。

 

3 調(diào)壓閥系統(tǒng)

調(diào)壓閥系統(tǒng)包括調(diào)壓閥、進氣管、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)計時重點在于大彈簧彈力、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�？焖俳宇^按照出口不同國家進行選用，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)主要分為機械式壓力開關(guān)和微型壓力開關(guān)，機械式壓力開關(guān)一般都帶有卸荷閥，同時集成了電源開關(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)定的啟動壓力和關(guān)閉壓力來自動控制機器運轉(zhuǎn)，當氣罐壓力達到設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)切斷電源，當氣罐壓力降到設(shè)定的重啟壓力時，壓力開關(guān)接通電源。電源開關(guān)主要作為手動開關(guān)使用，通過人工干預啟動或關(guān)閉空壓機。

 

電源線及插頭的選用需要滿足認證要求，出口美國的機器電源線及插頭需要 UL 認證，出口歐洲的電源線及插頭需要 CE認證。電源線及插頭承受電流需要符合整機要求，整機電流與線徑關(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可根據(jù)整機的較大電流來選用。

 

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，如何制造出物廉價美的產(chǎn)品，將成為每個企業(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)計人員在設(shè)計產(chǎn)品時，要綜合考慮成本和質(zhì)量，只有這樣才能設(shè)計出一款具有競爭力的產(chǎn)品。