任務(wù) 活塞式壓縮機的主要零部件

項目四活塞式壓縮機的運行與維護任務(wù)5活塞式壓縮機的主要零部件課程目標【知識目標】掌握活塞式壓縮機主要零部件的結(jié)構(gòu)與工作原理；熟悉活塞式壓縮機的輔助系統(tǒng)?！灸芰δ繕恕磕軌驕蚀_認識活塞式壓縮機的主要零部件；能準確描述活塞式壓縮機輔助系統(tǒng)的組成與功能。知識點010203目錄氣缸氣閥活塞組件04曲軸—連桿機構(gòu)05活塞式壓縮機的輔助裝置活塞式壓縮機的結(jié)構(gòu)組成1-連桿；2-曲軸；3-中間冷卻器；4-活桿;5-氣閥；6-氣缸；7-活塞；8-活塞環(huán)；9-填料；10-十字頭；11-平衡重；12-機身

工作腔部分：是直接處理氣體的部分。它包括：氣閥5、汽缸6、活塞7等。傳動部分：把電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)運動的一組驅(qū)動機構(gòu)，包括連桿1、曲軸2和十字頭10等。機身部分：用來支撐（或連接）汽缸部分與傳動部分的零件，此外，還有可能安裝有其它附屬設(shè)備。輔助設(shè)備：指除上述主要的零部件外，為使機器正常工作而設(shè)的相應(yīng)設(shè)備。一、氣缸一、氣缸

實現(xiàn)氣體壓縮的主要部件。具有工作腔、冷卻套和安裝氣閥部分。要有足夠的強度、剛度等。性能要求：1.應(yīng)具有足夠的強度與剛度；2.具有良好的潤滑性能；3.具有良好的冷卻措施；4.結(jié)構(gòu)要合理；5.氣缸盡量標準化.一、氣缸氣缸的結(jié)構(gòu)形式冷卻方式按活塞的作用方式按排氣壓力大小水冷式風(fēng)冷式單作用式雙作用式級差式低壓中壓高壓超高壓一、氣缸氣缸的制造

二、活塞組件

由活塞、活塞環(huán)和活塞桿組成。它們在氣缸中作往復(fù)運動壓縮氣體，要具有足夠強度、摩擦小、密封好和重量輕等。圖3-45活塞組件示意圖活塞組件的結(jié)構(gòu)取決于壓縮機的排氣量、排氣壓力以及壓縮氣體的性質(zhì)及汽缸的結(jié)構(gòu)。二、活塞組件活塞與汽缸構(gòu)成了壓縮容積，在汽缸中往復(fù)運動，起到壓縮氣體的作用。良好的密封性足夠的強度足夠的剛度以及表面硬度；質(zhì)量小良好的制造工藝性?；钊钊N類筒形盤形級差式二、活塞組件常為單作用活塞，用于小型無十字頭的單作用壓縮機，通過活塞銷與連桿直接相連，活塞頂部直接承受缸內(nèi)氣體壓力。環(huán)部上方裝有活塞環(huán)以保證密封。裙部下方裝一至兩道刮油環(huán)，活塞上行時刮油環(huán)起均布潤滑油作用，下行時起刮油作用?；钊残位钊麍D3-46筒形活塞1，6—刮油環(huán)；2—活塞銷；3—彈簧圈；4—銷座套；5—活塞；7—活塞環(huán)二、活塞組件活塞制成扁平的盤狀或餅狀，用于中、低壓雙作用氣缸。盤形活塞通過活塞桿與十字頭相連，不承受側(cè)向力，為減輕往復(fù)運動質(zhì)量，活塞可鑄成中空結(jié)構(gòu)，兩端面間用筋板加強?；钊P形活塞二、活塞組件用于串聯(lián)兩個以上壓縮機的級差式氣缸中，為了避免活塞與氣缸的摩擦，高壓級活塞的直徑應(yīng)比氣缸直徑小0.8～1.2mm?；钊壊钍交钊?、活塞組件活塞桿活塞桿的作用：連接活塞和十字頭，傳遞作用于活塞上的力并帶動活塞運動。對活塞桿的主要要求：活塞桿要有足夠的強度，剛度和穩(wěn)定性。耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度要求。在結(jié)構(gòu)上盡量減少應(yīng)力集中的影響。保證連接可靠，防止松動?；钊麠U的結(jié)構(gòu)設(shè)計要便于活塞的拆裝?；钊麠U材料：20、45、38CrMoAlA等。二、活塞組件活塞環(huán)活塞環(huán)的作用是密封氣缸中的氣體，防止氣體從壓縮容積的一側(cè)漏入另一側(cè)。它是一個開口的圓環(huán)，在自由狀態(tài)下，其外徑大于氣缸的直徑，裝入氣缸后，圓環(huán)受壓收縮，僅在切口處留下一熱膨脹間隙δ，如右圖所示。二、活塞組件活塞環(huán)直切口形式的活塞環(huán)，最容易制造，但泄漏量最大，通常只用于小型壓縮機。圖3-50活塞環(huán)的切口形式搭接口形式的活塞環(huán)，泄漏量最小，但加工困難，不易制造，安裝時環(huán)端容易折斷，常用于缸徑大于320mm的壓縮機。斜切口形式的活塞環(huán)，泄漏量介于兩者之間，加工也不太困難，泄漏量與Asinα成正比，目前最為常用。二、活塞組件活塞環(huán)的密封原理圖3-51活塞環(huán)的密封原理節(jié)流堵塞二、活塞組件活塞環(huán)環(huán)數(shù)的選擇圖3-52氣體通過活塞環(huán)的壓力變化密封靠前三道環(huán)，且第一道環(huán)承受壓差最大。壓力降到原壓力的26%，第二道降為10%，第三道7.6%。三道環(huán)后環(huán)數(shù)起到密封作用不大。轉(zhuǎn)速增加第一道環(huán)壓差增大，后面的降低?；钊h(huán)多功耗加大二、活塞組件活塞環(huán)環(huán)數(shù)的選擇

活塞環(huán)的環(huán)數(shù)要根據(jù)實際情況而定，一般情況下，實際壓縮機的活塞環(huán)數(shù)可按表3-7選取，也可按公式3-68進行估算。拓展迷宮密封迷宮密封又稱疏齒密封，屬于非接觸式密封。即人為的在泄漏通道內(nèi)加設(shè)許多齒或槽，來增加泄漏流動中的阻力，使造成泄漏的壓差急驟的損失。迷宮活塞式壓縮機是利用活塞與氣缸之間小間隙的流阻來實現(xiàn)密封的，使用迷宮密封時不僅活塞密封無需潤滑，而且因為活塞與氣缸這一運動副不直接接觸，因此不存在摩擦損失，這樣就保證了壓縮機的高效率和工作表面沒有磨損。三、氣閥氣閥的作用是控制氣缸內(nèi)氣體的吸入和排出，是壓縮機中重要而又容易損壞的部件之一。氣閥的結(jié)構(gòu)形式很多，常用的有網(wǎng)狀閥、條狀閥、環(huán)狀閥和組合閥。三、氣閥氣閥的結(jié)構(gòu)組成目前，活塞式壓縮機所應(yīng)用的氣閥，都是隨著氣缸內(nèi)氣體壓力的變化而自行開閉的自動閥，由閥座、運動密封元件（閥片或閥芯）、彈簧、升程限制器等組成。閥座閥片升程限制器彈簧連接螺栓其每部分的作用如下。升程限制器限制閥片的升程，作為安置彈簧的零件。彈簧關(guān)閉時推動閥片落向閥座，開啟時抑制閥片撞擊升程限制。閥片周期性的開啟和關(guān)閉，使氣流吸入和排出。閥座閥座與閥片一起閉鎖進排氣通道。排油孔防止氣體中的油和水粘住閥片，使閥片中的潤滑油通過排油孔回流到曲軸箱。連接螺栓連接升程限制器，閥座和閥片。三、氣閥氣閥的要求阻力損失小。氣閥阻力損失大小與氣流的閥隙速度及彈簧力大小有關(guān)。氣速越高，能量損失越大；彈簧力過大，阻力損失也大，其大小按氣閥運動規(guī)律的合理性準則設(shè)計確定。氣閥關(guān)閉及時、迅速，關(guān)閉時不漏氣，以提高機器的效率，延長使用期。壽命長、工作可靠。限制氣閥壽命的主要因素是閥片及彈簧質(zhì)量。一般對長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的壓縮機，希望壽命達8000h以上；對移動式、短期或間歇運轉(zhuǎn)的壓縮機，要求可稍低些。形成的余隙容積要小。以提高氣缸容積效率。噪聲小。此外，還要求氣閥裝配、安裝、維修方便，加工容易等。三、氣閥氣閥的安裝氣閥在氣缸上布置的三種方式

1.氣閥布置在氣缸蓋上

2.氣閥布置在氣缸體上

3.氣閥軸線與氣缸軸線成非正交混合配置方式。布置氣閥的主要要求

1.盡量使氣閥通道面積大些，以減少氣流阻力損失

2.配置氣閥力求汽缸余隙要小

3.氣閥安裝維修方便

4.對于高壓氣閥，盡量不要在氣缸上開孔，以免削弱氣缸或引起應(yīng)力集中。三、氣閥氣閥的材料（1）閥座和升程限制器

由于閥座和升程限制器均受沖擊載荷，閥座還承受閥兩側(cè)的氣體壓力差，所以，要求制造材閥座和升程限制器料耐沖擊并有足夠強度。閥座和升程限制器的材料可根據(jù)氣體性質(zhì)的不同和承受壓力差的不同選擇相應(yīng)材料。（2）閥片

制造閥片的材料應(yīng)具有強度高、韌性好、耐磨、耐腐蝕性能。（3）彈簧

彈簧一般采用碳素彈簧鋼，合金彈簧鋼及不銹鋼等材。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成曲軸——結(jié)構(gòu)組成壓縮機中所用的曲軸有兩種形式，一種是曲柄軸，見圖3-54（a）所示，另一種是曲拐軸，見圖3-54（b）所示。曲軸主要包括主軸頸、曲柄和曲拐銷等部分。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成曲軸——作用是將活塞、連桿傳來的力變?yōu)檗D(zhuǎn)矩輸出作功，并驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它附屬設(shè)備。其主要作用是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運動。曲軸基本上是由若個個單元曲拐構(gòu)成，一個曲柄銷，左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構(gòu)成一個單元曲拐。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成連桿連桿是連接曲軸與十字頭（或活塞）的部件。連桿的結(jié)構(gòu)包括連桿體(連桿大頭、連桿桿身、連桿小頭）、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連接螺栓，見圖3-55所示。圖3-55開式連桿的基本結(jié)構(gòu)四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成連桿——連接螺栓連桿螺栓是壓縮機的重要部分之一，它承受著很大的交變載荷幾倍于活塞力的預(yù)緊力。通常連桿螺栓的斷裂是由于應(yīng)力集中的部位上材料的疲勞而造成的。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成十字頭十字頭是連接作搖擺運動的連桿與作往復(fù)運動的活塞桿的構(gòu)件，具有導(dǎo)向作用。連桿力、活塞力、側(cè)向力在此交匯。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成十字頭結(jié)構(gòu)：十字頭本體十字頭軸承十字頭銷十字頭滑塊十字頭軸承（滑塊）四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成十字頭十字頭按十字頭體的連接方式，可分為整體式和可拆式兩種。整體式十字頭多用于小型壓縮機，它具有結(jié)構(gòu)輕便、制造方便的優(yōu)點，但不利于磨損后的調(diào)整。高速壓縮機上為了減輕運動質(zhì)量也可采用整體十字頭。

大、中型壓縮機多采用可拆式十字頭結(jié)構(gòu)，它具有便于調(diào)整間隙的特點。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成十字頭的連接十字頭與活塞桿的連接主要有螺紋連接、連接器連接以及法蘭連接和楔連接等。各種連接方式均應(yīng)采取防松措施，以保證連接的可靠性。螺紋連接結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、使用可靠，但每次檢修后要重新調(diào)整氣缸與活塞的余隙容積。四、曲軸-連桿機構(gòu)的作用及組成十字頭的連接十字頭與連桿小頭的連接方式可分為開式和閉式兩種。開式結(jié)構(gòu)配以叉形連桿，連桿小頭叉裝在十字頭外側(cè)。閉式結(jié)構(gòu)中，連桿小頭在十字頭體內(nèi)與十字頭銷連接，這種結(jié)構(gòu)具有剛性好、連接結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，應(yīng)用較為廣泛。五、活塞式壓縮機的輔助裝置五、活塞式壓縮機的輔助裝置緩沖器（緩沖罐）由于活塞壓縮機的運動特性，決定了排出的氣體必然產(chǎn)生脈動現(xiàn)象，緩沖器就起著穩(wěn)定氣流，減小脈動的作用，它實際上是一個氣體儲罐。同時由于氣流速度在緩沖器內(nèi)突然降低和慣性作用，部分油水被分離出來，所以緩沖器也起到一定的油水分離作用。五、活塞式壓縮機的輔助裝置冷卻器——級間冷卻（1）降低氣體在下一級壓縮時所需要的功，減少壓縮機的功耗。（2）使氣體中的水蒸氣凝結(jié)出來，并在油水分離器中分離出來。（3）使氣體在下一級壓縮后溫度不至過高，使壓縮機保持良好的潤滑。目的：五、活塞式壓縮機的輔助裝置油水分離器分離器的作用是從壓縮機入口介質(zhì)中去除冷凝物，防止液體進入氣缸中產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。其次，油氣不及時分離會使油滴黏附在氣閥上，損壞氣閥，若跟隨氣體進入氣缸，則會造成缸壁潤滑失效。五、活塞式壓縮機的輔助裝置油水分離器過濾式分離器：通過過濾元件將液滴留在濾芯上，然后流到筒的下部。離心式分離器：通過離心力將重的液滴流到筒的下部，達到氣液分離的目的。五、活塞式壓縮機的輔助裝置安全閥壓縮機每級的排氣管路上如果沒有其它壓力保護裝置時，都需要安裝安全閥。當(dāng)壓力超過正常工作壓力時，安全閥能自動開啟，將容器內(nèi)的氣體排出去一部分，而當(dāng)壓力降低到正常工作壓力時，安全閥又能自動關(guān)閉，從而保證壓力容器不致因超壓運行而發(fā)生事故。五、活塞式壓縮機的輔助裝置潤滑系統(tǒng)活塞壓縮機中，在零件相互滑動的部件，如活塞環(huán)與氣缸、填料與活塞桿、主軸承、連桿大頭瓦、連接小頭襯套以及十字頭滑道等處，要注入潤滑劑進行潤滑，以達到如下目的：

減小摩擦功率，降低壓縮機功率消耗；

減少滑動部位的磨損，延長零件壽命；

潤滑劑有冷卻作用，可導(dǎo)致摩擦熱，使零件工作溫度過高，從而保證滑動部位必要的運轉(zhuǎn)間隙，防止滑動部位咬死或燒傷；用油作潤滑劑時，還有防止零件生銹的作用。五、活塞式壓縮機的輔助裝置潤滑系統(tǒng)根據(jù)活塞壓縮機結(jié)構(gòu)的特點，潤滑大致分為兩種情況。1.飛濺潤滑飛濺潤滑多用于小型無十字頭壓縮機中，其工作特點是：氣缸與運動部件的摩擦面，均靠裝在連桿上的打油桿將油飛濺到各潤滑部位進行潤滑。圖3-60飛濺潤滑系統(tǒng)飛濺潤滑的優(yōu)點是簡單，缺點是潤滑油耗量大，潤滑油未經(jīng)過濾，運動件磨損大，散熱不夠，氣缸和運動機構(gòu)只能采用同一種潤滑油五、活塞式壓縮機的輔助裝置潤滑系統(tǒng)2.壓力潤滑在大、中型帶十字頭的壓縮機中，均采用壓力潤滑。這種潤滑方式往往分為兩個獨立系統(tǒng)，即氣缸填料部分的潤滑、活塞環(huán)與氣缸的潤滑靠注油器供油；