往復(fù)式制冷壓縮機(jī)

往復(fù)式制冷壓縮機(jī)CollegeofPowerEngineering第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering曲柄—連桿機(jī)構(gòu)活塞組（筒形活塞、活塞銷、活塞環(huán)）連桿曲軸曲柄—滑塊機(jī)構(gòu)滑管式滑槽式斜盤式驅(qū)動機(jī)構(gòu)一、往復(fù)式壓縮機(jī)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering作用：將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運動，實現(xiàn)壓縮機(jī)的工作循環(huán)。1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞組(Pistongroup)

活塞組是活塞、活塞銷、活塞環(huán)等的總稱?；钊M在連桿的帶動下，在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，在氣閥部件的配合下完成吸入、壓縮和輸送氣體的作用。典型的筒形活塞組部件由活塞、氣環(huán)、油環(huán)、活塞銷、彈簧擋圈組成。1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞組活塞頂部

環(huán)部

裙部

活塞銷座要求：重量輕；強(qiáng)度、剛度好；耐磨性佳；導(dǎo)熱高；熱膨脹小1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering斜面活塞凸頂活塞凹頂活塞平頂活塞1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞(Piston)

筒形活塞分頂部、環(huán)部、裙部和活塞銷座四部分。活塞上面封閉圓筒部分稱頂部。頂部與氣缸、氣閥座構(gòu)成封閉的工作容積。環(huán)部是安放氣環(huán)和油環(huán)的部位。環(huán)部以下稱裙部，裙部有活塞銷座。

活塞材料

一般采用灰鑄鐵或銅硅鋁合金。鑄鐵活塞因為密度大、運行時慣性大、導(dǎo)熱性差，所以近來被銅硅鋁合金所取代。銅硅鋁合金不僅質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性好，且便于硬模鑄造，并具有良好的抗摩性。但由于膨脹系數(shù)較大，氣缸與活塞之間的間隙也應(yīng)適當(dāng)放大。第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞銷(Pistonpin)

活塞銷用來連接活塞和連桿小頭，它承受交變載荷，因此應(yīng)有足夠強(qiáng)度，并要求耐磨、抗疲勞和抗沖擊。連桿通過活塞銷帶動活塞作往復(fù)運動。制造活塞銷材料有20鋼，20鉻鋼和45鋼等。第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞環(huán)

(Pistonrings)

氣環(huán)(Sealingring)

作用是密封氣缸工作容積，防止壓縮氣體通過氣缸壁間隙泄漏到曲軸箱。制冷壓縮機(jī)由于壓力較低，壓差較小，且轉(zhuǎn)速較高，一般采用1~2道氣環(huán)即能滿足密封要求。）

油環(huán)(Scrapering)作用是刮下附著于氣缸壁上多余的潤滑油，并使壁面上油膜分布均勻。一般氣環(huán)下面裝有一道油環(huán)。

材料灰鑄鐵或含鉬、鉻、銅合金鑄鐵，含填充劑的聚四氟乙烯。第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞環(huán)氣環(huán)油環(huán)1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞環(huán)的間隙

1-氣缸；2-活塞環(huán)；3-活塞；△1-開口間隙；△2-側(cè)隙；△3-背隙活塞環(huán)的間隙（1）端隙Δ1：又稱開口間隙，是活塞環(huán)裝入氣缸后開口處的間隙。一般為0.25mm～0.50mm；

（2）側(cè)隙Δ2：又稱邊隙，是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。第一道環(huán)因溫度高，一般為0.04mm～0.10mm；其它氣環(huán)一般為0.03mm～0.07mm。油環(huán)一般側(cè)隙較小，一般為0.025mm～0.07mm；

（3）背隙Δ3：是活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部的間隙。一般為0.5mm～1mm。

1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering氣環(huán)的密封原理

1-第一密封面；2-第二密封面；PA-第一密封面的壓緊力；PB-第二密封面的壓緊力；P-氣缸內(nèi)氣體壓力；P1-環(huán)側(cè)氣體壓力；P2-背壓力；P0-環(huán)的彈力；Pj-環(huán)的慣性力；F-環(huán)與缸壁的摩擦力氣環(huán)的密封原理（1）第一密封面的建立：環(huán)在自由狀態(tài)下，環(huán)外徑＞缸徑，裝缸后在其彈力P0作用下與缸壁壓緊，形成第一密封面。

（2）第二密封面的建立：活塞環(huán)在運動時產(chǎn)生慣性力Pj，與缸壁間產(chǎn)生摩擦力F，以及側(cè)隙有氣體壓力P1，在這三個力的共同作用下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè)，形成第二密封面。

（3）氣環(huán)的第二次密封：竄入背隙和側(cè)隙的氣體，使環(huán)對缸壁和環(huán)槽進(jìn)一步壓緊，加強(qiáng)了第一、二密封面的密封。

1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering活塞環(huán)的泵油作用原因：（1）存在側(cè)隙和背隙；

（2）環(huán)運動時在環(huán)槽中靠上靠下。

現(xiàn)象：當(dāng)活塞帶著環(huán)下行（進(jìn)氣行程）時，環(huán)靠在環(huán)槽的上方，環(huán)從缸壁上刮下的潤滑油充入環(huán)槽下方；當(dāng)活塞又帶著環(huán)上行（壓縮行程）時，環(huán)又靠在環(huán)槽的下方，同時將油擠壓到環(huán)槽上，如此反復(fù)，就將潤滑油泵到活塞頂。

1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering油環(huán)的作用是刮下附著于氣缸壁上多余的潤滑油，并使壁面上油膜分布均勻。油環(huán)的刮油作用是依靠環(huán)的結(jié)構(gòu)及其與環(huán)槽的配合來實現(xiàn)。

1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering油環(huán)有兩種結(jié)構(gòu)形式：斜面式油環(huán)，它的工作表面有四分之三高度是做成帶有斜度10～15的圓錐面。安裝時，務(wù)必將圓錐面置向活塞頂?shù)囊幻?；槽式油環(huán)結(jié)構(gòu)，在它的工作表面上車有一條槽，以形成上下兩個狹窄的工作面，在槽底銑有10～12個均布的排油槽。在安置油環(huán)的相應(yīng)活塞槽底部應(yīng)鉆有一定數(shù)量的泄油孔，以配合油環(huán)一起工作。1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering連桿

(Connectingrod)

組成：由小頭襯套、連桿體、大頭軸瓦、連桿螺栓、大頭蓋、螺母及開口銷等組成；

作用：將活塞與曲軸連接起來，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運動；

連桿與曲軸相連的一端稱連桿大頭，作旋轉(zhuǎn)運動；另一端通過活塞銷與活塞相連的部分，稱連桿小頭，作往復(fù)運動；大頭與小頭之間稱為連桿體，作往復(fù)與擺動的復(fù)合運動；

連桿大頭有剖分式和整體式兩種。整體式僅用于曲柄軸或偏心軸結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)中，為小型封閉式壓縮機(jī)廣泛采用。剖分式連桿大頭又分直削式和斜削式兩種。連桿大頭孔內(nèi)一般都裝有軸瓦。第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering連桿

(Connectingrod)第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering連桿襯套（俗稱小瓦）

1.作用：保護(hù)連桿軸頸及連桿大頭孔。

2.組成：由鋼背和減磨層組成。鋼背由1mm～3mm的低碳鋼制成。減磨層為0.3mm～0.7mm的減磨合金，層質(zhì)較軟能保護(hù)軸頸。

連桿襯套連桿(Connectingrod)第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering材料：連桿的材料一般采用35、40、45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼或可鍛鑄鐵KTH350-12、KTH370-12（過渡牌號）、球墨鑄鐵QT450-10等。為了減小連桿慣性力，低密度的鋁合金連桿在小型制冷壓縮機(jī)中也得到了廣泛的應(yīng)用。連桿的安裝1.不能破壞連桿桿身與蓋的配對及裝合方向，在二在者的同一側(cè)打有配對標(biāo)記。

2.不能裝反，也不能亂缸，在桿身上有方向標(biāo)記，大頭側(cè)面有缸號標(biāo)記。連桿

(Connectingrod)第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering曲軸

是壓縮機(jī)的重要部件之一，其作用在于將原動機(jī)傳遞過來的動力送至活塞。壓縮機(jī)的全部功率都通過曲軸輸入。曲軸受力情況復(fù)雜，要求有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。（1）曲柄軸

（2）偏心軸（3）曲拐軸由主軸頸、曲柄、曲柄銷即連桿軸頸三部分組成。軸頸較長端稱功率輸入端，通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機(jī)連接；另一端稱自由端，用來帶動油泵。多用于小型全封閉或半封閉式壓縮機(jī)中，可用球墨鑄鐵鑄造；由主軸頸、曲柄和曲柄銷三部分組成，用于功率很小的制冷壓縮機(jī)曲軸

(Crankshaft)第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering材料：大多采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中合金碳鋼。有的采用球墨鑄鐵。

構(gòu)造：曲軸包括主軸頸、曲軸、連桿軸頸、平衡重、后端軸等，一個連桿軸頸和它兩端的曲柄及主軸頸構(gòu)成一個曲拐。1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering

曲軸除傳遞動力作用外，通常還起輸送潤滑油的作用，通過曲軸上的油孔，將油泵供油輸送到連桿大頭、小頭、活塞及軸承處，潤滑各摩擦表面。

1.曲柄—連桿機(jī)構(gòu)第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering2.曲柄－滑塊機(jī)構(gòu)滑管式無連桿，曲軸為曲柄軸；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，常用于小型全封閉制冷壓縮機(jī)；活塞與滑管固結(jié)成整體（滑管式活塞），滑塊將曲軸旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)運動。F1F2el第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering滑槽式無連桿，止轉(zhuǎn)框架相當(dāng)于滑管，但其上的滑槽及滑塊表面均為平面；止轉(zhuǎn)框架與活塞剛性地聯(lián)結(jié)在一起，限制滑塊只能作垂直和水平方向運動而不能轉(zhuǎn)動，曲軸旋轉(zhuǎn)使活塞往復(fù)運動，完成壓縮機(jī)工作循環(huán)。2.曲柄－滑塊機(jī)構(gòu)第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineeringF1F1FhFhhhFhFh0360Fh滑管式和滑槽式驅(qū)動機(jī)構(gòu)區(qū)別第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering工作原理依靠活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，改變氣缸工作容積，提高氣體壓力；工作過程由吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個過程組成；活塞運動由固定在主軸上的斜盤驅(qū)動，活塞運動方向不與主軸中心線垂直，而與主軸中心線平行；同一氣缸軸線上斜盤兩側(cè)對置兩個氣缸，當(dāng)一個氣缸中進(jìn)行膨脹和吸氣過程時，另一氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮和排氣過程。3.斜盤式驅(qū)動機(jī)構(gòu)第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering3.斜盤式驅(qū)動機(jī)構(gòu)特點特別適宜于用高速轉(zhuǎn)動的原動機(jī)直接驅(qū)動的往復(fù)式壓縮機(jī)采用單列雙作用活塞（每一列活塞兩端與兩個氣缸配合），結(jié)構(gòu)緊湊；斜盤及活塞材料采用高硅鋁合金。第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering臥式

氣缸軸線呈水平布置，在大型制冷壓縮機(jī)中較多見；立式

氣缸軸線呈直立布置，考慮到結(jié)構(gòu)緊湊性、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性及振動大小，以雙缸直立式為常見，適用于制冷量較小壓縮機(jī)；角度式氣缸軸線呈一定夾角布置，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，為現(xiàn)代中、小型高速多缸壓縮機(jī)所廣泛采用。

V型（2缸）；W型（3缸）；S型，扇型（4缸）十字形（滑槽式）二、壓縮機(jī)的氣缸布置方式第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering1、機(jī)體支承壓縮機(jī)全部質(zhì)量并保證各零部件之間有正確的相對位置；包括氣缸體和曲軸箱兩部分。安裝氣缸套的部位稱氣缸體，安裝曲軸的部位稱曲軸箱。機(jī)體上還有氣缸蓋、軸承座等零部件；普遍采用氣缸體和曲軸箱整體結(jié)構(gòu)；

制冷量較大的壓縮機(jī)采用多缸結(jié)構(gòu)。三、機(jī)體、氣缸套和機(jī)殼第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering機(jī)體結(jié)構(gòu)第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering2、氣缸套目的：為了延長大、中型壓縮機(jī)機(jī)體的使用壽命，缸套磨損后可更換；材料：優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵；冷卻：水冷卻、空氣冷卻。三、機(jī)體、氣缸套和機(jī)殼第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering機(jī)體和內(nèi)置電動機(jī)連成一個整體，支撐和懸掛在機(jī)殼上；機(jī)殼采用焊接結(jié)構(gòu)，用鋼板沖壓成型；彈簧支承裝置和密封接線柱；彈簧支承裝置與壓縮機(jī)機(jī)體、內(nèi)置電動機(jī)構(gòu)成一個振動系統(tǒng)，需正確選擇彈簧的剛度以避免劇烈振動；3、全封閉壓縮機(jī)的機(jī)殼三、機(jī)體、氣缸套和機(jī)殼第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineeringShaftsealinginstrument開啟式壓縮機(jī)的曲軸穿過機(jī)體與外置電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，電動機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)或帶輪驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)。曲軸與機(jī)體之間的間隙是制冷系統(tǒng)中制冷劑泄漏的最主要通道，對此間隙進(jìn)行密封以阻止制冷劑泄露（或空氣漏入）的結(jié)構(gòu)稱為軸封裝置。

作用

防止曲軸箱內(nèi)的制冷劑通過曲軸伸出端向外泄漏；防止壓縮機(jī)在真空下運行時外界空氣通過曲軸伸出端向曲軸箱內(nèi)泄漏。四、軸封裝置第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering軸封原理兩種密封材料與曲軸、機(jī)體構(gòu)成3個密封面：徑向動密封面徑向靜密封面軸向靜密封面曲軸轉(zhuǎn)動時，密封材料7與曲軸4之間無相對運動，密封材料7與密封材料6之間也無相對運動，其構(gòu)成的密封面1，2稱為靜密封面；密封材料6與機(jī)體5之間有相對運動，其構(gòu)成的密封面3稱為動密封面。第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering第四節(jié)氣閥第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering氣閥組成閥座(Valveseat)閥片(Valvedisc)氣閥彈簧(Valvespring)閥蓋(升程限制器)(Valvecage)一、氣閥的作用及其布置方式第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering氣閥的工作原理氣閥啟閉依靠閥片二側(cè)壓力差實現(xiàn)。當(dāng)閥片下面的氣體壓力F1大于閥片上面的氣體壓力和彈簧力之和F2時，閥片離開閥座，上升到與升高限制器接觸為止，氣體通過氣閥流出。當(dāng)F1小于F2時，閥片開始向下運動，直到閥片緊貼閥座，完成一次啟閉過程。閥片F(xiàn)1氣體力F2氣體力+彈簧力第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering氣閥的要求基本要求(氣閥性能影響壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和可靠性)阻力損失小壽命長余隙容積小氣密性好結(jié)構(gòu)簡單易于維修等第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering布置方式順流式（吸氣閥安裝在活塞底部，排氣閥安裝在氣缸頂部閥板上，氣體進(jìn)、出氣缸時流動方向一致。圖a）逆流式（吸、排氣閥均安裝在氣缸頂部的同一或不同閥板上，氣體進(jìn)、出氣缸時流動方向相反。圖b和圖c）

順流式逆流式第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering剛性環(huán)片閥(Ringplatevalve)簧片閥（舌形閥或翼形閥）(Reedvalve)柔性環(huán)片閥塞狀閥(Plugvalve)條狀閥(Beamvalve)網(wǎng)狀閥(Meshvalve)二、氣閥的主要結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)特點第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering環(huán)片閥(柔性、剛性)剛性環(huán)片閥特點:

中大型往復(fù)制冷壓縮機(jī)中采用,結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,工作可靠,可實現(xiàn)頂開吸氣閥片輸氣量調(diào)節(jié),但余隙容積較大,損失也較大。第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering柔性環(huán)片閥常用于全封閉式壓縮機(jī)帶臂柔性閥第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering簧片閥

閥片用彈性薄鋼片制成，閥片的一端固定在閥座上，另一端可以在氣體壓差的作用下上下運動，以達(dá)到啟閉的目的。其質(zhì)量輕、慣性小、啟閉迅速，適用于小型高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)。

第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日CollegeofPowerEngineering吸氣孔與吸氣腔相連排氣閥片吸氣閥片BB向C向C排氣孔與氣缸相連簧片閥工作過程

第四十六頁，共五十一頁，2022年，