通用机械设备,主编郑祖斌,第五章 空气压缩机,1)气源便于集中生产和远距离输送。 2)执行机构动作速度快，容易控制。 3)无污染，安全性好。 第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数 第二节 活塞式空压机原理 第三节 活塞式空压机的结构 第四节 空压机工作的调节 第五节 空压机常见故障及排除方法,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,一、活塞式空压机的特点 活塞式空压机较其他类型压缩机而言，具有以下特点： 1)适应性强，适用压力范围广，目前在工业上使用的最高工作压力已达到350MPa，实验室可达1000MPa。 2)气流粘度低，损失小，效率高。 3)适应性较强，即排气量范围较广，且不受压力高低的影响。 4)转速不高，机器体积大而重。 5)结构复杂，易损件多，维修量大(但对维修工的技术要求相应较低)。 6)排气不连续，气流脉动，且气体中常混有润滑油。 二、活塞式空压机的类型 (1)按气缸排列方式分 有立式、卧式、角度式。,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,1)立式压缩机 其气缸轴线与地面垂直，特点是： 气缸表面不承受活塞重量，活塞与气缸的摩擦和润滑均匀，活塞环的工作条件较好，磨损小且均匀； 活塞的重量及往复运动时的惯性垂直作用到基础，振动小，基础面积较小，结构简单； 机身形状简单，结构紧凑，重量轻，活塞拆装和调整方便。 2)卧式压缩机,表5-1 活塞式空压机的基本类型,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,3)角度式压缩机 其相邻两气缸的轴线保持一定的角度，根据夹角的不同，可分为L型、V型和W型。 (2)按气缸容积的利用方式分 有单作用式、双作用式和级差式压缩机。 (3)按排气量分 有微型、小型、中型，大型空压机。 (4)按工作压力分 有低压、中压、高压、超高压空压机。 三、活塞式压缩机的主要参数 1.热力性能参数 (1)排气量 指由单位时间内，压缩机最后一级排出的气体容积换算成压缩机在吸气条件下的气体容积量，单位为m3/min。,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,图5-1 活塞式空压机 a)单作用式 b)双作用式 1气缸 2活塞 3活塞杆 4排气阀 5进气阀 6弹簧,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,(2)排气压力 指最终排出压缩机的气体压力，单位为Pa或MPa。 (3)排气温度 指每一级排出气体的温度，通常在各级排气管或阀室内测量。 (4)功率 指压缩机在单位时间内所消耗的功，单位为W或kW。 (5)效率 压缩机的效率是压缩机理想功率和实际功率之比，是衡量压缩机经济性的指标之一。 2.结构参数 (1)活塞的平均速度 单位为m/s。 (2)曲轴转速n 指压缩机工作时曲轴的额定转速，单位为r/min。 (3)活塞行程 指活塞在往复运动中，上、下止点之间的距离，单位为mm。 (4)活塞行程与缸径比 活塞行程与第一级气缸直径之比。,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,(5)气缸缸数N 指同一级压缩缸的个数。 (6)级数 指空气在排出压缩机之前受到压缩的次数，级数影响排气压力和空压机效率。 四、活塞式压缩机的型号 活塞式压缩机的型号反映了它的主要结构特点、结构及性能参数，型号由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，其表述如下： (1)结构代号 表示气缸的排列方式。 (2)特征 表示具有附加特点。 (3)活塞力 压缩机在运行中，活塞所承受的气体压力、气缸壁与活塞之间的摩擦力、运动部件的惯性力等各种力的总和，单位为kN。 (4)排气量 单位m3/min。,第一节 活塞式空压机的特点、类型和主要参数,(5)排气压力 单位105Pa。 (6)结构差异代号 区别改型，必要时才标注，用阿拉伯数字、小写拼音字母或二者并用。 1)L210/8 表示气缸排列呈L型立卧结合的结构，活塞力为19.6kN，排气量为10m3/min，排气压力为0.8MPa，往复活塞式压缩机。 2)H22165/320 表示气缸排列为H型对称平衡式结构，活塞力为215.75kN，排气量为165m3/min，排气压力为32MPa，往复活塞式压缩机。 3)VY6/7 表示气缸排列呈V型立卧结合的结构，移动式，排气量为6m3/min，排气压力为0.7MPa，往复活塞式压缩机。,第二节 活塞式空压机原理,一、活塞式空压机的工作过程,图5-2 单作用空压机工作过程 1气缸 2活塞 3进气阀 4排气阀,第二节 活塞式空压机原理,(1)吸气过程 当活塞向右边移动时气缸左边的容积增大，压力下降；当压力降到稍低于进气管中空气压力(即大气压力)时，管内空气顶开进气阀3进入气缸，并随着活塞的向右移动继续进入气缸，直到活塞移至右端为止。 (2)压缩过程 当活塞向左边移动时，气缸左边容积开始缩小，空气被压缩，压力随之上升。 (3)排气过程 随着活塞的不断左移并压缩缸内空气，使压力继续升高。 二、空压机理论工作循环,第二节 活塞式空压机原理,1.理论工作循环 2.理论工作循环示功图,图5-3 单作用空压机实际示功图,第二节 活塞式空压机原理,三、空压机实际工作循环示功图 空压机实际工作循环所测的示功图(如图53所示)与理论示功图有很大的差异，其特征为： 1)一次工作循环中除吸气、压缩和排气过程外，还有膨胀过程(剩余气体的膨胀降压)，用气体膨胀线DA表示。 2)吸气过程线AB值低于名义吸气压力线p1，排气过程线CD值高于名义排气压力线p2，且吸、排气过程线呈波浪形。 3)压缩、膨胀过程曲线的指数值是变化的。,第三节 活塞式空压机的结构,一、基本结构 空压机由主机和附属装置组成，主机一般有以下几大部分。 (1)机体 它是空气压缩机的定位基础构件，由机身和曲轴箱等部分构成。 (2)传动机构 由离合器、带轮或联轴器等传动装置以及曲轴、连杆、十字头等运动部件组成。 (3)压缩机构 由气缸、活塞组件，进、排气阀等组成。 (4)润滑机构 由泵、注油器、油过滤器和冷却器等组成。 (5)冷却系统 风冷式的主要由散热风扇(用曲轴经带轮驱动)和中间冷却器等组成。,第三节 活塞式空压机的结构,(6)操纵控制系统 它包括减荷阀、卸荷阀、负荷(压力)调节器等调节装置；安全阀、仪表；润滑油、冷却水与排气的压力和温度等声光报警与自动停机的保护装置；自动排油水装置等。 二、L型空压机 L型空压机是最常用的空压机之一，按排气量和排气压力，大多数属于中型压缩机。,图5-4 L型空压机剖面图 1气缸 2气阀 3填料箱 4中间冷却器 5活塞 6减荷阀 7负荷调节器 8十字头 9连杆 10曲轴 11机身,第三节 活塞式空压机的结构,三、空压机主要零、部件结构 空压机的主要零、部件有机体、气缸、活塞组件、曲轴、轴承、连杆、十字头、填料箱、气阀等。 1.机体,图5-5 L型机体 1立列结合面 2、5十字头滑道 3冷却水套 4曲轴箱 6滚动轴承孔,第三节 活塞式空压机的结构,图5-6 L型空压机一级气缸结构图 1缸盖 2、10排气阀 3排气口法兰 4缸体 5冷却水套 6缸座 7制动器 8气阀盖 9气阀压紧螺钉 11填料室 12、14进气阀 13进气口法兰,第三节 活塞式空压机的结构,2.气缸 3.活塞组件,图5-7 筒形活塞 1活塞体 2活塞环 3刮油环 4回油孔 5活塞销 6弹簧圈 7衬套 8加强筋 9布油环,第三节 活塞式空压机的结构,图5-8 盘形活塞 a)盘形 b)锥形,第三节 活塞式空压机的结构,(1)活塞 按气缸的形式，可分为筒形活塞、盘形活塞和级差式活塞等。 (2)活塞环 它是气缸工作表面与活塞之间的密封零件，同时起布油和散热的作用。 (3)活塞杆 活塞杆一般采用优质碳素钢或合金钢制成，其一端与十字头、另一端与活塞联接。 1)圆柱凸肩联接 运转时，活塞杆的圆柱凸肩和锁紧螺母同时传递活塞力，因此，活塞螺母的联接要紧密牢固并有防松装置，活塞轴线与活塞杆轴线的同轴度，靠圆柱面的加工精度来保证，故活塞与凸肩的支承表面在加工时要配磨，以保证接触良好。,第三节 活塞式空压机的结构,图5-9 活塞组件结构图 1开口销 2、6螺母 3活塞环 4活塞 5活塞杆,第三节 活塞式空压机的结构,图5-10 剖分式十字头结构 1十字头体 2滑履 3十字头销 4连接器,第三节 活塞式空压机的结构,2)锥面联接 见图5-9，这种联接形式的特点是拆装方便，联接处的接触面积大、摩擦力增大而使联接更可靠但锥度的配合要求高，加工难度也较大。 4.十字头 (1)开式 连杆小头的叉形位于十字头体的两侧。 (2)闭式 连杆小头位于十字头体内。 5.气阀,图5-11 环状阀 a)进气阀 b)排气阀 1阀座 2阀盖 3阀片 4弹簧 5螺栓 6密封圈,第三节 活塞式空压机的结构,图5-12 环状阀分解立体图 1阀座 2螺栓 3阀片 4弹簧 5阀盖 6螺母 7开口销,第三节 活塞式空压机的结构,1)阀座 它的座面上有几个同心的环形通道组成的圆盘形，及对应于阀片数目的圆环形密封面，气阀关闭时，阀片在弹簧的作用力和气体的压力差作用下紧贴在阀座密封面上，截断气流通道。 2)阀盖 它的结构与阀座相似，其通道和阀座是错开的。 3)阀片 为简单的圆环形薄片结构，加工容易，便于标准化。 4)弹簧 通过弹簧作用于阀片上的预紧力，使阀片与阀座密封，并减缓阀片在启闭时的冲击力。 5)联接螺栓和螺母 气阀的各零件是用螺栓来联接的，拧紧螺母后应采取防松措施，进气阀的螺母在阀座一侧、排气阀的螺母在阀盖一侧，这是识别和安装进、排气阀时的标志之一；另一标志是进气阀只能向气缸内开启，排气阀只能向气缸外开启。,第三节 活塞式空压机的结构,(2)组合阀 其结构是将进排气阀制成一个整体，这样就能增大气体的流通面积和扩大气阀的通用性。,图5-13 直流阀示意图,第三节 活塞式空压机的结构,图5-14 弹簧式安全阀 1阀体 2弹簧 3阀瓣 4阀座 5排气口 6阀套 7上体 8铅封 9压力调节螺钉 10上盖,第三节 活塞式空压机的结构,(3)直流阀 图5-13为直流阀示意图，它由阀片和兼有阀座与升程限制作用的阀体组成。 6.安全阀 四、空压机的附属装置空压机的附属装置有润滑系统、冷却系统、过滤器、储气罐等。 1.润滑系统,第三节 活塞式空压机的结构,图5-15 L型空压机润滑系统 1曲轴 2传动轴 3蜗杆副 4齿轮泵外壳 5从动齿轮 6主动齿轮 7压力调节阀 8螺母 9调节螺钉 10回油管 11滤油器 12压力表 13连杆 14十字头销 15十字头 16活塞 17注油器油池 18注油器吸油管 19单向阀 20注油器凸轮 21杠杆 22柱塞 23顶杆,第三节 活塞式空压机的结构,(1)气缸和填料箱的润滑 气缸和填料箱是用注油器进行润滑的，柱塞22由凸轮20带动上下运动，将润滑油从注油器油池17中吸入，经过吸入口和排出口两个单向阀19后，送入气缸和填料箱。 (2)运动机构的润滑 齿轮泵由曲轴1通过空心轴2驱动，将润滑油从油池中吸入，并按齿轮油泵压油口滤油器11空心轴2中心孔曲轴中心孔曲轴轴颈连杆大头连杆小头十字头销十字头滑道的油路压送至各运动部分进行润滑。 (3)润滑油 空压机对润滑油性能要求比较高，可选用GB/T31411994规定的几种牌号的油，轻载用LTSA和LDAA；中载用LDAB；重载用LDAC。 2.冷却系统,第三节 活塞式空压机的结构,图5-16 空压机冷却系统 1总进水管 2、4一、二级气缸 3中间冷却器 5回水漏斗 6回水管 7后冷却器 8润滑冷却器 9热水池 10冷水池 11水管 12冷却塔 13热水泵 14备用泵 15冷水泵,第三节 活塞式空压机的结构,图5-17 中间冷却器 1外壳 2冷却水管芯 3油水分离器 4排水阀 5安全阀 6冷却水进口 7冷却水出口,第三节 活塞