往复压缩机A-1

1、周昌静 *192 压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。压缩机按其工作原理可分为容积型、动力型（容积型、动力型（速度型）速度型）和热力型热力型三种 。n速度型速度型压缩机靠气体在高速旋转的叶轮的作用下，得到巨大的动能，随后在扩压器中速度急剧降低，使气体的，也就是压力能。n容积型容积型压缩机靠是依靠是依靠工作容积的周期性变化工作容积的周期性变化来实现流体来实现流体的增压和输送的的增压和输送的。n热力型热力型利用高速气体或蒸汽的喷射，并携带着向内流动的气体 ，在扩压器中把混合物的速度能转化为压力能。速度能转化为压力能。 92*2*923压缩机按结构型式不同，分类如下：活塞式压缩机膜式压缩机2.5

2、.3罗茨鼓风机转子式压缩机螺杆式压缩机y滑片式压缩机容积式容积式是依靠工作容积的周期性变化来实现流体的增压和输是依靠工作容积的周期性变化来实现流体的增压和输送的。送的。往复式往复式活塞式活塞式是依靠活塞在气缸内做往复运动而实现工作是依靠活塞在气缸内做往复运动而实现工作容积的周期性变化，如往复活塞式压缩机容积的周期性变化，如往复活塞式压缩机. .隔膜式隔膜式属于液压驱动，利用膜片来代替活塞的作用属于液压驱动，利用膜片来代替活塞的作用。回转式回转式是借助于转子在缸内做回转运动来实现工作容是借助于转子在缸内做回转运动来实现工作容积的周期性变化，例如滑片压缩机、螺杆压缩机以及积的周期性变化，例如滑片压

3、缩机、螺杆压缩机以及液环压缩机等。液环压缩机等。隔膜式隔膜式活活塞塞式式水水环环式式 透平式透平式是速度式的一种，依靠旋转的工作叶轮，是速度式的一种，依靠旋转的工作叶轮，将机械能传递给流体介质，并转化成流体的能头将机械能传递给流体介质，并转化成流体的能头。根据介质在叶轮内的流动方向，主要分为离心。根据介质在叶轮内的流动方向，主要分为离心式和轴流式，如离心压缩机以及轴流压缩机等。式和轴流式，如离心压缩机以及轴流压缩机等。2.5.5离心式压缩机 轴流式压缩机喷射式喷射式也可认为属于速度式，但它没有叶轮，是也可认为属于速度式，但它没有叶轮，是依靠一种介质的能量来输送另一种流体介质，如依靠一种介质的能

4、量来输送另一种流体介质，如喷射式压缩机等。喷射式压缩机等。每种压缩机有一定的应用范围*17920往复式压缩机优点优点：1. 1. 适用压力范围广，从低压到高压适用压力范围广，从低压到高压（250MPa250MPa）。）。 2. 2. 热力效率高，功率消耗低。热力效率高，功率消耗低。 3. 3. 对于介质及排气量的适应对于介质及排气量的适应性强，排气量在较广范围内工作，且排气量受性强，排气量在较广范围内工作，且排气量受压力变化影响较小；当介质密度变化时，压缩压力变化影响较小；当介质密度变化时，压缩机的容积排量和排气压力变化小。机的容积排量和排气压力变化小。 4. 4. 对制造机器金属要求相对对制

5、造机器金属要求相对不严。不严。*1992*2092优点优点： *2192往复活塞式压缩机的特点缺点：缺点： 1. 1. 重量、尺寸大、结构复杂、重量、尺寸大、结构复杂、可损件多、安装基础施工工作量大。可损件多、安装基础施工工作量大。 2. 2. 气流有脉动。气流有脉动。 3. 3. 运转中有振动，转速较运转中有振动，转速较低，排气量受到限制。低，排气量受到限制。*2292231. 按排气压力分：1000bar超高压压缩机2. 按排气量分：60 Nm3/min 大型压缩机活塞式压缩机的分类 V型 W型立式卧式3. 按气缸中心线与地平面的相对位置分：*2592264. 按压缩级数分：单级压缩机两级

6、压缩机多级压缩机5. 按活塞在气缸内实现的气体压缩循环分：单作用式压缩机双作用式压缩机级差式压缩机驱动装置 气缸单作用式往复机双作用式往复机盖侧轴侧 “曲拐” “十字头”驱动装置气缸3.3.31级2级 级差式压缩机296. 按列数分：单列压缩机两列压缩机多列压缩机*339234三、四千年前用“皮老虎”压气鼓风从事冶炼技术木制“风箱”是现代活塞式压缩机的雏形1757年英国人Wilkinson提出“金属风箱”专利1777年Watt设计蒸汽驱动的压缩机1834年医生Perking发明第一台活塞制冷机1874年Linde制造第一台氨压缩式制冷机1939年第一台超高压压缩机问世1894年Hoerbige

7、r发明网状阀1916年Corblin发明膜式压缩机1934年石墨作密封元件实现气缸无油润滑1935年Sulzer研制成迷宫式压缩机1952年PTFE用于压缩机密封元件压缩机的发展历史1 往复压缩机的运行及特点 *35921.1 1.1 基本结构和工作原理 1.1.基本结构基本结构三大部分：传动机构：曲轴、轴承、连杆、十字头、皮带轮或联轴器。工作机构：气缸组件、活塞、气阀和填料组件机身此外，三个辅助系统：润滑系统润滑系统，冷却系统冷却系统及安全和调节系统。*3692*3792*3892 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 L型空气压缩机1-连杆 2-曲轴 3-中间冷却器

8、4-活塞杆 5-气阀 6-气缸 7-活塞 8-活塞环 9-填料 10-十字头 11-平衡重 12-机身*3992*92402.1.1通过曲轴连杆机构将旋转运动转化为往复运动2.2.工作原理工作原理 2.2.工作原理工作原理 几个概念： （1）内、外止点活塞离轴旋转中心最近或最远的位置。 （2）活塞行程内外止点间距S=2r。 （3）曲柄转角曲柄和汽缸中心线的夹角。 *42922.1.4膨胀过程吸气过程压缩过程排气过程膨胀过程2.2.工作原理工作原理 2.1.2气阀 气缸 活塞膨胀及吸气过程压缩及排气过程2.2.工作原理工作原理 1.1 基本结构和工作原理 曲轴转一周，在汽缸里曲轴转一周，在汽缸里

9、经历膨胀、吸气、压缩、经历膨胀、吸气、压缩、排气四个过程。排气四个过程。*4592工作原理*4692工作原理*47921.1 基本结构和工作原理 工作原理：活塞在气缸内的来回运动与气阀相应的开闭动作相配合，使缸内气体依次实现膨胀、吸气、压缩、排气四个过程，如此不断循环，将低压气体升压而源源输出。 *48922.4.2 曲轴十字头滑道连杆大头瓦 连杆十字头销连杆小头瓦 十字头主轴承活塞活塞杆3 主要部件*50923 主要部件机体包括机身、机座、曲轴箱等部件。机体一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体，是支承气缸、曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本

10、体。*5192机体的作用n用来连接气缸和安装运动机构，并用作支承座。n承受机器本身的全部或部分重量。n作为传动机构的定位和导向部分。如曲轴支承在机体的主轴承上，十字头以机体滑道导向。n承受压缩机工作时气体压力及转动部件的惯性力。n连接某些辅助部件，如润滑油系统、盘车系统、冷却系统等。*9252机体的要求 *53921.1 基本结构和工作原理 曲轴是往复活塞式压缩机的重曲轴是往复活塞式压缩机的重要运动部件，原动机输入的转矩通要运动部件，原动机输入的转矩通过曲轴传给连杆、十字头，从而推过曲轴传给连杆、十字头，从而推动活塞作往复运动。动活塞作往复运动。 它同时又承受从连杆传来的周期它同时又承受从连杆

11、传来的周期性变化的气体力和惯性力等。性变化的气体力和惯性力等。*5492曲轴的基本要求曲轴的基本要求 *5592结构形状结构形状润滑润滑支撑支撑惯性力、平衡惯性力、平衡*5692*5792 连杆：连杆：作用：运动转换、力（矩）传递作用：运动转换、力（矩）传递结构：大头、小头、杆身结构：大头、小头、杆身润滑：杆身中钻油孔润滑：杆身中钻油孔形状：圆形、矩形、工字形形状：圆形、矩形、工字形*5892 连杆：连杆： 为能够安装为能够安装到曲轴上，到曲轴上，连杆大头采连杆大头采用剖分结构，用剖分结构，由螺栓紧固。由螺栓紧固。*5992*6092十字头：十字头： 十字头也称滑块，十字头也称滑块，是承受侧向

12、力的零件。是承受侧向力的零件。十字头的组成：十十字头的组成：十字头销、上下十字头字头销、上下十字头瓦、调整垫片、锁紧瓦、调整垫片、锁紧螺母、十字头衬套等。螺母、十字头衬套等。 十字头：十字头：*6192十字头：滑块，连接连杆与活塞杆十字头：滑块，连接连杆与活塞杆作用：导向作用：导向连接：十字销钉、螺纹连接：十字销钉、螺纹*6292活塞杆：活塞杆： 活塞与气缸内活塞与气缸内壁及缸盖构成容积壁及缸盖构成容积可变的工作腔，并可变的工作腔，并由曲轴通过由曲轴通过活塞杆活塞杆带动，在气缸内作带动，在气缸内作往复运动，实现气往复运动，实现气缸内气体的压缩缸内气体的压缩。 决不可在活塞杆上使用管钳*6392

13、气缸气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分。气缸与活塞配合完成气体的逐级压缩，它要承受气体的压力，活塞在其中往复运动，气缸应有良好的工作表面以利于润滑并应耐磨，为了散发气体被压缩时产生的热量以及摩擦生热，气缸应有良好的冷却，通常在气缸中设置冷却水夹套。*9264根据压缩机不同的压力、排气量、气体根据压缩机不同的压力、排气量、气体性质等需要，应选用不同的结构型式和性质等需要，应选用不同的结构型式和材料。材料。基本要求：基本要求： 应具有足够的强度和刚度；应具有足够的强度和刚度； 良好的冷却、润滑及耐磨性；良好的冷却、润滑及耐磨性； 尽可能小的余隙容积和气体阻力；尽可能小的余隙容积和气体阻力；

14、 利于制造和检修；利于制造和检修； 气缸直径、阀座孔等气缸直径、阀座孔等 应符合系列化、通用化、标准化的应符合系列化、通用化、标准化的“三化三化”要求，以便互换要求，以便互换*6592*6692汽缸套 活塞在汽缸内往复运动时，由于磨损，往往需要对汽缸进行修理。在汽缸内衬上缸套，则只需更换缸套即可。 气缸套一般用铸铁制造，与氧气、腐蚀性气体接触的缸套以及无油润滑压缩机的缸套可用耐腐蚀材料制造，也可镀铬等表面处理。 缸套结构有湿式、干式之分。湿式缸套外表面直接与冷却水接触，干式缸套不接触冷却水，只起衬套作用。*6792气缸（气缸（冷却方式）冷却方式）风冷：小型压缩机。靠气缸外散热片强化散热。风冷：

15、小型压缩机。靠气缸外散热片强化散热。水冷：大部分压缩机采用，一般为双层（或三层）缸壁结构水冷：大部分压缩机采用，一般为双层（或三层）缸壁结构*6892n气阀在汽缸上的位置径向：阀轴线与汽缸轴线垂直，余隙大径向：阀轴线与汽缸轴线垂直，余隙大; ;轴向：阀轴线与汽缸轴线平行，余隙小；轴向：阀轴线与汽缸轴线平行，余隙小；斜向：阀轴线与汽缸轴线成一定角度，斜向：阀轴线与汽缸轴线成一定角度， 余隙中余隙中。*6992n气阀在汽缸上的位置径向：余隙大径向：余隙大; ;轴向：余隙小；轴向：余隙小；斜向：余隙中。斜向：余隙中。具体内容后面分析：容积系数、具体内容后面分析：容积系数、排气量。排气量。*7092*

16、7192 气阀气阀 活塞式压缩机的重要部件，也活塞式压缩机的重要部件，也是最易损坏的部件。限制往复压缩是最易损坏的部件。限制往复压缩机高速化化发展的关键问题之一。机高速化化发展的关键问题之一。自动阀：靠阀前后压力差实现开闭。自动阀：靠阀前后压力差实现开闭。*7292*7392气阀气阀*7492 气阀气阀3. 3. 主要部件*7592*判断进、排气阀 看升程限制器 吸入阀位于近汽缸侧，排气阀位于远离汽缸侧。*7692气阀分类n环状阀环状阀n网状阀。网状阀。*9277气阀型式：环状阀、网状阀、碟阀、孔阀、直流阀环状阀、网状阀、碟阀、孔阀、直流阀。环状阀环状阀由阀座、阀片、弹簧、升程限制器、连接螺栓

17、、螺母等组成。*9278 环状阀 环状阀使用的弹簧有环形弹簧、柱形（或锥形）弹簧。阀片为圆环状薄片，一般是制成单环阀片。阀片的启、闭运动是靠升程限制器上的导向块来导向的。为了防止气阀在工作时松动，连接螺栓和螺母都采取了防松措施。*9279环状阀环状阀制造简单，工作可靠，可改变环数来适应各种气量要求，因此得到广泛使用，适用于各种压力、转速的压缩机。环状阀的主要缺点是：阀片的各环彼此分开，在开闭运行中很难达到步调一致，因而降低了气体的流通能力，增加了额外的能量损失。阀片等运动元件质量较大，阀片与导向块之间有摩擦力，环状阀经常采用柱形（或锥形）弹簧等因素，决定了阀片在开闭运动中不容易做到及时、迅速。

18、由于阀片的缓冲作用较差，磨损严重。随着非金属耐磨材料的发展，用加填充剂的聚四氟乙烯、MC尼龙、玻璃钢等制造阀片，在一定程度上克服了之一弊病。*9280网状阀网状阀在结构上与环状阀的区别在于阀片各环连在在于阀片各环连在一起一起，呈网状，阀片与生成限制器之间设有一个或几个与阀片形状基本相同的缓冲片。下图为网状阀的组合图。*9281网状阀网状阀也同环状阀一样，适用与各种操作条件，在低、中压范围内应用较为普遍。但是由于网状阀阀片结构复杂，气阀零件多，加工困难，成本高，阀片任何一处损坏都导致阀片任何一处损坏都导致整个阀片报废整个阀片报废。*9282阻力损失小；阻力损失小；关闭及时（弹簧力大小）；关闭及时

19、（弹簧力大小）；寿命长、工作可靠，阀片及弹簧；寿命长、工作可靠，阀片及弹簧；余隙容积小，组合阀小；余隙容积小，组合阀小；噪音小。噪音小。气阀要求：气阀寿命：气阀的寿命主要取决于阀片和弹簧的寿命。气阀的寿命主要取决于阀片和弹簧的寿命。 压缩机运转时，阀片在阀座和升程限制器之间来回跳动、撞击，压缩机运转时，阀片在阀座和升程限制器之间来回跳动、撞击，易于形成疲劳裂纹而使阀片损坏。易于形成疲劳裂纹而使阀片损坏。 阀片撞击升程限制器时，弹簧变形量和变形速度很大，动应力阀片撞击升程限制器时，弹簧变形量和变形速度很大，动应力较大，导致弹簧损坏较大，导致弹簧损坏*8392活塞与气缸构成了压缩容积，活塞必须有良

20、好的密封性，有足够的轻度和刚度，重量轻，制造工艺好。要求活塞和活塞杆的连接和定位可靠，活塞杆表面硬度高、耐磨、光洁度高。*9284活塞活塞 盘形盘形：中低压双作用汽缸，空心，有直承面，润滑；：中低压双作用汽缸，空心，有直承面，润滑；活塞活塞 筒形：筒形：单作用活塞，侧向力；单作用活塞，侧向力；*8592 盘形盘形：中低压双作用汽缸，空心，有直承面，润滑；：中低压双作用汽缸，空心，有直承面，润滑； 筒形：筒形：单作用活塞，侧向力；单作用活塞，侧向力；活塞活塞*8692 盘形盘形：中低压双作用汽缸，空心，有支承面，润滑；：中低压双作用汽缸，空心，有支承面，润滑； 筒形：筒形：单作用活塞，侧向力；单

21、作用活塞，侧向力；活塞活塞*8792活塞与气缸间的密封分为两种：p活塞环密封p迷宫密封活塞活塞*8892活塞环是密封气缸镜面和活塞间间隙密封气缸镜面和活塞间间隙用的零件，另外还起到布油和导热的作用。对活塞环的基本要求是密封可靠和耐磨损。活塞环活塞环*8992活塞环上有开口，在自由状态下，其直径大于气缸的内径，因此活塞环装入气缸时，由于材料本身的弹性，产生一个对气缸壁的预压力。活塞环装在活塞环槽中，与槽壁间应留有间隙。压缩机工作时，活塞环在其前压力（P1）和后压力（P2）的压力差作用下，被推向压力较低（P2）的一方，即密封了气体沿环槽端面的泄露。作用在活塞环内圆上的压力，约等于环前的压力（P1），此压力大于作用在活塞环外圆上的平均压力，于是形成压力差，将环压向气缸镜面，阻止了气体沿气缸壁面的泄露。活塞环活塞环*9092气体从高压侧第一道环逐级漏到最后一道环时，每一道环所承受的压力差相差较大。第一道活塞环承受着主要的压力差，并随着转速的提高，压力差也增高。第二道承受的压力差就不大，以后各环逐级减少。因此环数过多是没有必要的，反而会增加气缸磨损，增大摩擦功。活塞环活塞环*9192活塞环密封活塞环切口有三种：直切口、搭接切口、斜切口。有油润滑：金属活塞