往復壓縮機A-1

1、周昌靜 *192 壓縮機是輸送氣體并提高氣體壓力能的機器。壓縮機按其工作原理可分為容積型、動力型（容積型、動力型（速度型）速度型）和熱力型熱力型三種 。n速度型速度型壓縮機靠氣體在高速旋轉的葉輪的作用下，得到巨大的動能，隨后在擴壓器中速度急劇降低，使氣體的，也就是壓力能。n容積型容積型壓縮機靠是依靠是依靠工作容積的周期性變化工作容積的周期性變化來實現流體來實現流體的增壓和輸送的的增壓和輸送的。n熱力型熱力型利用高速氣體或蒸汽的噴射，并攜帶著向內流動的氣體 ，在擴壓器中把混合物的速度能轉化為壓力能。速度能轉化為壓力能。 92*2*923壓縮機按結構型式不同，分類如下：活塞式壓縮機膜式壓縮機2.5

2、.3羅茨鼓風機轉子式壓縮機螺桿式壓縮機y滑片式壓縮機容積式容積式是依靠工作容積的周期性變化來實現流體的增壓和輸是依靠工作容積的周期性變化來實現流體的增壓和輸送的。送的。往復式往復式活塞式活塞式是依靠活塞在氣缸內做往復運動而實現工作是依靠活塞在氣缸內做往復運動而實現工作容積的周期性變化，如往復活塞式壓縮機容積的周期性變化，如往復活塞式壓縮機. .隔膜式隔膜式屬于液壓驅動，利用膜片來代替活塞的作用屬于液壓驅動，利用膜片來代替活塞的作用?；剞D式回轉式是借助于轉子在缸內做回轉運動來實現工作容是借助于轉子在缸內做回轉運動來實現工作容積的周期性變化，例如滑片壓縮機、螺桿壓縮機以及積的周期性變化，例如滑片壓

3、縮機、螺桿壓縮機以及液環(huán)壓縮機等。液環(huán)壓縮機等。隔膜式隔膜式活活塞塞式式水水環(huán)環(huán)式式 透平式透平式是速度式的一種，依靠旋轉的工作葉輪，是速度式的一種，依靠旋轉的工作葉輪，將機械能傳遞給流體介質，并轉化成流體的能頭將機械能傳遞給流體介質，并轉化成流體的能頭。根據介質在葉輪內的流動方向，主要分為離心。根據介質在葉輪內的流動方向，主要分為離心式和軸流式，如離心壓縮機以及軸流壓縮機等。式和軸流式，如離心壓縮機以及軸流壓縮機等。2.5.5離心式壓縮機 軸流式壓縮機噴射式噴射式也可認為屬于速度式，但它沒有葉輪，是也可認為屬于速度式，但它沒有葉輪，是依靠一種介質的能量來輸送另一種流體介質，如依靠一種介質的能

4、量來輸送另一種流體介質，如噴射式壓縮機等。噴射式壓縮機等。每種壓縮機有一定的應用范圍*17920往復式壓縮機優(yōu)點優(yōu)點：1. 1. 適用壓力范圍廣，從低壓到高壓適用壓力范圍廣，從低壓到高壓（250MPa250MPa）。）。 2. 2. 熱力效率高，功率消耗低。熱力效率高，功率消耗低。 3. 3. 對于介質及排氣量的適應對于介質及排氣量的適應性強，排氣量在較廣范圍內工作，且排氣量受性強，排氣量在較廣范圍內工作，且排氣量受壓力變化影響較??；當介質密度變化時，壓縮壓力變化影響較小；當介質密度變化時，壓縮機的容積排量和排氣壓力變化小。機的容積排量和排氣壓力變化小。 4. 4. 對制造機器金屬要求相對對制

5、造機器金屬要求相對不嚴。不嚴。*1992*2092優(yōu)點優(yōu)點： *2192往復活塞式壓縮機的特點缺點：缺點： 1. 1. 重量、尺寸大、結構復雜、重量、尺寸大、結構復雜、可損件多、安裝基礎施工工作量大。可損件多、安裝基礎施工工作量大。 2. 2. 氣流有脈動。氣流有脈動。 3. 3. 運轉中有振動，轉速較運轉中有振動，轉速較低，排氣量受到限制。低，排氣量受到限制。*2292231. 按排氣壓力分：1000bar超高壓壓縮機2. 按排氣量分：60 Nm3/min 大型壓縮機活塞式壓縮機的分類 V型 W型立式臥式3. 按氣缸中心線與地平面的相對位置分：*2592264. 按壓縮級數分：單級壓縮機兩級

6、壓縮機多級壓縮機5. 按活塞在氣缸內實現的氣體壓縮循環(huán)分：單作用式壓縮機雙作用式壓縮機級差式壓縮機驅動裝置 氣缸單作用式往復機雙作用式往復機蓋側軸側 “曲拐” “十字頭”驅動裝置氣缸3.3.31級2級 級差式壓縮機296. 按列數分：單列壓縮機兩列壓縮機多列壓縮機*339234三、四千年前用“皮老虎”壓氣鼓風從事冶煉技術木制“風箱”是現代活塞式壓縮機的雛形1757年英國人Wilkinson提出“金屬風箱”專利1777年Watt設計蒸汽驅動的壓縮機1834年醫(yī)生Perking發(fā)明第一臺活塞制冷機1874年Linde制造第一臺氨壓縮式制冷機1939年第一臺超高壓壓縮機問世1894年Hoerbige

7、r發(fā)明網狀閥1916年Corblin發(fā)明膜式壓縮機1934年石墨作密封元件實現氣缸無油潤滑1935年Sulzer研制成迷宮式壓縮機1952年PTFE用于壓縮機密封元件壓縮機的發(fā)展歷史1 往復壓縮機的運行及特點 *35921.1 1.1 基本結構和工作原理 1.1.基本結構基本結構三大部分：傳動機構：曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯軸器。工作機構：氣缸組件、活塞、氣閥和填料組件機身此外，三個輔助系統：潤滑系統潤滑系統，冷卻系統冷卻系統及安全和調節(jié)系統。*3692*3792*3892 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 L型空氣壓縮機1-連桿 2-曲軸 3-中間冷卻器

8、4-活塞桿 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*3992*92402.1.1通過曲軸連桿機構將旋轉運動轉化為往復運動2.2.工作原理工作原理 2.2.工作原理工作原理 幾個概念： （1）內、外止點活塞離軸旋轉中心最近或最遠的位置。 （2）活塞行程內外止點間距S=2r。 （3）曲柄轉角曲柄和汽缸中心線的夾角。 *42922.1.4膨脹過程吸氣過程壓縮過程排氣過程膨脹過程2.2.工作原理工作原理 2.1.2氣閥 氣缸 活塞膨脹及吸氣過程壓縮及排氣過程2.2.工作原理工作原理 1.1 基本結構和工作原理 曲軸轉一周，在汽缸里曲軸轉一周，在汽缸里

9、經歷膨脹、吸氣、壓縮、經歷膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程。排氣四個過程。*4592工作原理*4692工作原理*47921.1 基本結構和工作原理 工作原理：活塞在氣缸內的來回運動與氣閥相應的開閉動作相配合，使缸內氣體依次實現膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程，如此不斷循環(huán)，將低壓氣體升壓而源源輸出。 *48922.4.2 曲軸十字頭滑道連桿大頭瓦 連桿十字頭銷連桿小頭瓦 十字頭主軸承活塞活塞桿3 主要部件*50923 主要部件機體包括機身、機座、曲軸箱等部件。機體一般采用高強度灰鑄鐵（HT20-40）鑄成一個整體，是支承氣缸、曲軸連桿機構及其它所有零部件重量并保證各零部件之間具有正確的相對位置的本

10、體。*5192機體的作用n用來連接氣缸和安裝運動機構，并用作支承座。n承受機器本身的全部或部分重量。n作為傳動機構的定位和導向部分。如曲軸支承在機體的主軸承上，十字頭以機體滑道導向。n承受壓縮機工作時氣體壓力及轉動部件的慣性力。n連接某些輔助部件，如潤滑油系統、盤車系統、冷卻系統等。*9252機體的要求 *53921.1 基本結構和工作原理 曲軸是往復活塞式壓縮機的重曲軸是往復活塞式壓縮機的重要運動部件，原動機輸入的轉矩通要運動部件，原動機輸入的轉矩通過曲軸傳給連桿、十字頭，從而推過曲軸傳給連桿、十字頭，從而推動活塞作往復運動。動活塞作往復運動。 它同時又承受從連桿傳來的周期它同時又承受從連桿

11、傳來的周期性變化的氣體力和慣性力等。性變化的氣體力和慣性力等。*5492曲軸的基本要求曲軸的基本要求 *5592結構形狀結構形狀潤滑潤滑支撐支撐慣性力、平衡慣性力、平衡*5692*5792 連桿：連桿：作用：運動轉換、力（矩）傳遞作用：運動轉換、力（矩）傳遞結構：大頭、小頭、桿身結構：大頭、小頭、桿身潤滑：桿身中鉆油孔潤滑：桿身中鉆油孔形狀：圓形、矩形、工字形形狀：圓形、矩形、工字形*5892 連桿：連桿： 為能夠安裝為能夠安裝到曲軸上，到曲軸上，連桿大頭采連桿大頭采用剖分結構，用剖分結構，由螺栓緊固。由螺栓緊固。*5992*6092十字頭：十字頭： 十字頭也稱滑塊，十字頭也稱滑塊，是承受側向

12、力的零件。是承受側向力的零件。十字頭的組成：十十字頭的組成：十字頭銷、上下十字頭字頭銷、上下十字頭瓦、調整墊片、鎖緊瓦、調整墊片、鎖緊螺母、十字頭襯套等。螺母、十字頭襯套等。 十字頭：十字頭：*6192十字頭：滑塊，連接連桿與活塞桿十字頭：滑塊，連接連桿與活塞桿作用：導向作用：導向連接：十字銷釘、螺紋連接：十字銷釘、螺紋*6292活塞桿：活塞桿： 活塞與氣缸內活塞與氣缸內壁及缸蓋構成容積壁及缸蓋構成容積可變的工作腔，并可變的工作腔，并由曲軸通過由曲軸通過活塞桿活塞桿帶動，在氣缸內作帶動，在氣缸內作往復運動，實現氣往復運動，實現氣缸內氣體的壓縮缸內氣體的壓縮。 決不可在活塞桿上使用管鉗*6392

13、氣缸氣缸是活塞式壓縮機中組成壓縮容積的主要部分。氣缸與活塞配合完成氣體的逐級壓縮，它要承受氣體的壓力，活塞在其中往復運動，氣缸應有良好的工作表面以利于潤滑并應耐磨，為了散發(fā)氣體被壓縮時產生的熱量以及摩擦生熱，氣缸應有良好的冷卻，通常在氣缸中設置冷卻水夾套。*9264根據壓縮機不同的壓力、排氣量、氣體根據壓縮機不同的壓力、排氣量、氣體性質等需要，應選用不同的結構型式和性質等需要，應選用不同的結構型式和材料。材料?；疽螅夯疽螅?應具有足夠的強度和剛度；應具有足夠的強度和剛度； 良好的冷卻、潤滑及耐磨性；良好的冷卻、潤滑及耐磨性； 盡可能小的余隙容積和氣體阻力；盡可能小的余隙容積和氣體阻力；

14、 利于制造和檢修；利于制造和檢修； 氣缸直徑、閥座孔等氣缸直徑、閥座孔等 應符合系列化、通用化、標準化的應符合系列化、通用化、標準化的“三化三化”要求，以便互換要求，以便互換*6592*6692汽缸套 活塞在汽缸內往復運動時，由于磨損，往往需要對汽缸進行修理。在汽缸內襯上缸套，則只需更換缸套即可。 氣缸套一般用鑄鐵制造，與氧氣、腐蝕性氣體接觸的缸套以及無油潤滑壓縮機的缸套可用耐腐蝕材料制造，也可鍍鉻等表面處理。 缸套結構有濕式、干式之分。濕式缸套外表面直接與冷卻水接觸，干式缸套不接觸冷卻水，只起襯套作用。*6792氣缸（氣缸（冷卻方式）冷卻方式）風冷：小型壓縮機?？繗飧淄馍崞瑥娀?。風冷：

15、小型壓縮機。靠氣缸外散熱片強化散熱。水冷：大部分壓縮機采用，一般為雙層（或三層）缸壁結構水冷：大部分壓縮機采用，一般為雙層（或三層）缸壁結構*6892n氣閥在汽缸上的位置徑向：閥軸線與汽缸軸線垂直，余隙大徑向：閥軸線與汽缸軸線垂直，余隙大; ;軸向：閥軸線與汽缸軸線平行，余隙??；軸向：閥軸線與汽缸軸線平行，余隙??；斜向：閥軸線與汽缸軸線成一定角度，斜向：閥軸線與汽缸軸線成一定角度， 余隙中余隙中。*6992n氣閥在汽缸上的位置徑向：余隙大徑向：余隙大; ;軸向：余隙??；軸向：余隙??；斜向：余隙中。斜向：余隙中。具體內容后面分析：容積系數、具體內容后面分析：容積系數、排氣量。排氣量。*7092*

16、7192 氣閥氣閥 活塞式壓縮機的重要部件，也活塞式壓縮機的重要部件，也是最易損壞的部件。限制往復壓縮是最易損壞的部件。限制往復壓縮機高速化化發(fā)展的關鍵問題之一。機高速化化發(fā)展的關鍵問題之一。自動閥：靠閥前后壓力差實現開閉。自動閥：靠閥前后壓力差實現開閉。*7292*7392氣閥氣閥*7492 氣閥氣閥3. 3. 主要部件*7592*判斷進、排氣閥 看升程限制器 吸入閥位于近汽缸側，排氣閥位于遠離汽缸側。*7692氣閥分類n環(huán)狀閥環(huán)狀閥n網狀閥。網狀閥。*9277氣閥型式：環(huán)狀閥、網狀閥、碟閥、孔閥、直流閥環(huán)狀閥、網狀閥、碟閥、孔閥、直流閥。環(huán)狀閥環(huán)狀閥由閥座、閥片、彈簧、升程限制器、連接螺栓

17、、螺母等組成。*9278 環(huán)狀閥 環(huán)狀閥使用的彈簧有環(huán)形彈簧、柱形（或錐形）彈簧。閥片為圓環(huán)狀薄片，一般是制成單環(huán)閥片。閥片的啟、閉運動是靠升程限制器上的導向塊來導向的。為了防止氣閥在工作時松動，連接螺栓和螺母都采取了防松措施。*9279環(huán)狀閥環(huán)狀閥制造簡單，工作可靠，可改變環(huán)數來適應各種氣量要求，因此得到廣泛使用，適用于各種壓力、轉速的壓縮機。環(huán)狀閥的主要缺點是：閥片的各環(huán)彼此分開，在開閉運行中很難達到步調一致，因而降低了氣體的流通能力，增加了額外的能量損失。閥片等運動元件質量較大，閥片與導向塊之間有摩擦力，環(huán)狀閥經常采用柱形（或錐形）彈簧等因素，決定了閥片在開閉運動中不容易做到及時、迅速。

18、由于閥片的緩沖作用較差，磨損嚴重。隨著非金屬耐磨材料的發(fā)展，用加填充劑的聚四氟乙烯、MC尼龍、玻璃鋼等制造閥片，在一定程度上克服了之一弊病。*9280網狀閥網狀閥在結構上與環(huán)狀閥的區(qū)別在于閥片各環(huán)連在在于閥片各環(huán)連在一起一起，呈網狀，閥片與生成限制器之間設有一個或幾個與閥片形狀基本相同的緩沖片。下圖為網狀閥的組合圖。*9281網狀閥網狀閥也同環(huán)狀閥一樣，適用與各種操作條件，在低、中壓范圍內應用較為普遍。但是由于網狀閥閥片結構復雜，氣閥零件多，加工困難，成本高，閥片任何一處損壞都導致閥片任何一處損壞都導致整個閥片報廢整個閥片報廢。*9282阻力損失??；阻力損失?。魂P閉及時（彈簧力大?。?；關閉及時

19、（彈簧力大?。?；壽命長、工作可靠，閥片及彈簧；壽命長、工作可靠，閥片及彈簧；余隙容積小，組合閥?。挥嘞度莘e小，組合閥小；噪音小。噪音小。氣閥要求：氣閥壽命：氣閥的壽命主要取決于閥片和彈簧的壽命。氣閥的壽命主要取決于閥片和彈簧的壽命。 壓縮機運轉時，閥片在閥座和升程限制器之間來回跳動、撞擊，壓縮機運轉時，閥片在閥座和升程限制器之間來回跳動、撞擊，易于形成疲勞裂紋而使閥片損壞。易于形成疲勞裂紋而使閥片損壞。 閥片撞擊升程限制器時，彈簧變形量和變形速度很大，動應力閥片撞擊升程限制器時，彈簧變形量和變形速度很大，動應力較大，導致彈簧損壞較大，導致彈簧損壞*8392活塞與氣缸構成了壓縮容積，活塞必須有良

20、好的密封性，有足夠的輕度和剛度，重量輕，制造工藝好。要求活塞和活塞桿的連接和定位可靠，活塞桿表面硬度高、耐磨、光潔度高。*9284活塞活塞 盤形盤形：中低壓雙作用汽缸，空心，有直承面，潤滑；：中低壓雙作用汽缸，空心，有直承面，潤滑；活塞活塞 筒形：筒形：單作用活塞，側向力；單作用活塞，側向力；*8592 盤形盤形：中低壓雙作用汽缸，空心，有直承面，潤滑；：中低壓雙作用汽缸，空心，有直承面，潤滑； 筒形：筒形：單作用活塞，側向力；單作用活塞，側向力；活塞活塞*8692 盤形盤形：中低壓雙作用汽缸，空心，有支承面，潤滑；：中低壓雙作用汽缸，空心，有支承面，潤滑； 筒形：筒形：單作用活塞，側向力；單

21、作用活塞，側向力；活塞活塞*8792活塞與氣缸間的密封分為兩種：p活塞環(huán)密封p迷宮密封活塞活塞*8892活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間間隙密封氣缸鏡面和活塞間間隙用的零件，另外還起到布油和導熱的作用。對活塞環(huán)的基本要求是密封可靠和耐磨損?；钊h(huán)活塞環(huán)*8992活塞環(huán)上有開口，在自由狀態(tài)下，其直徑大于氣缸的內徑，因此活塞環(huán)裝入氣缸時，由于材料本身的彈性，產生一個對氣缸壁的預壓力?；钊h(huán)裝在活塞環(huán)槽中，與槽壁間應留有間隙。壓縮機工作時，活塞環(huán)在其前壓力（P1）和后壓力（P2）的壓力差作用下，被推向壓力較低（P2）的一方，即密封了氣體沿環(huán)槽端面的泄露。作用在活塞環(huán)內圓上的壓力，約等于環(huán)前的壓力（P1），此壓力大于作用在活塞環(huán)外圓上的平均壓力，于是形成壓力差，將環(huán)壓向氣缸鏡面，阻止了氣體沿氣缸壁面的泄露。活塞環(huán)活塞環(huán)*9092氣體從高壓側第一道環(huán)逐級漏到最后一道環(huán)時，每一道環(huán)所承受的壓力差相差較大。第一道活塞環(huán)承受著主要的壓力差，并隨著轉速的提高，壓力差也增高。第二道承受的壓力差就不大，以后各環(huán)逐級減少。因此環(huán)數過多是沒有必要的，反而會增加氣缸磨損，增大摩擦功。活塞環(huán)活塞環(huán)*9192活塞環(huán)密封活塞環(huán)切口有三種：直切口、搭接切口、斜切口。有油潤滑：金屬活塞