活塞式压缩机和螺杆压缩机

1、活塞式压缩机和螺杆压缩机第一节概述1、活塞式压缩机的特点活塞式压缩机属于容积式压缩机，适用于中小输气量，排气压力可从低压直至超高压，与其它类型压缩机相比，具有一系列特点：其优点是：(1) 不论流量大小，都能得到所需要的压力，排气压力范围广，最高压力可达320MPa （工业应用） ，甚至 700MPa ，（实验室中）(2) 单机能力为在 500m3/min 以下的任意流量(3) 在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料(4) 热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.70.85 左右(5) 气量调节时，排气量几乎不受排气压力变动的影响(6) 气体的重度和特性对压缩机的工作性能影

2、响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体(7) 驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速由于以上优点，活塞式压缩机在工业上获得广泛应用，但此机型也存在一些缺点：（1）结构复杂笨重，易损件多，占地面积大，投资较高，维修工作量大，使用周期较短，但经过努力可以达到8000 小时以上（ 2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min（3）机器运转中有振动（4）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏（5）流量调节采用补助容积或旁路阀，虽然简单、方便、可靠，但功率损失大，在部分载荷操作时效率降低（ 6）用油润滑的压缩机，气体中带油需要

3、脱除（ 7）大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大2、活塞式压缩机的种类活塞式压缩机型式多样，大体可按以下几种方式分类（ 1 ）按排气压力分类低压压缩机0.2<P<0.98MPa中压压缩机0.989.8MPa高压压缩机9.898.0MPa越高压压缩机>98.0MPa（ 2 ）按消耗功率分类微型压缩机<10KW小型压缩机10100KW中型压缩机100500KW大型压缩机>500KW（ 3）按排气量分类微型压缩机<1m3/min小型压缩机110M3/min中型压缩机1060m3/min大型压缩机>60M3/min（4 ）按气缸中心线的相对位置

4、分类立式：气缸中心线与地面垂直卧式：气缸中心线与地面平行，其中包括一般卧式、对置式和对动式（对置平衡式）角度式：气缸中心线彼此成一定角度，其中包括L 型、 V 型、 W 型、扇型和星型等（5 ）按活塞在气缸内作用情况分类单作用式：气缸内仅一端进行压缩循环双作用式：气缸内两端都进行同一级次的压缩循环级差式：气缸内一端或两端进行两个或两个以上不同级次的压缩循环（6）按压缩机级数分类单级压缩机：气体经一级压缩达到排气压力两级压缩机：气体经两级压缩达到排气压力多级压缩机：气体经三级以上达到排气压力（7）按压缩机列数分类单列压缩机：气缸配置在机身一侧的一条中心线上双列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两

5、条中心线上多列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧两条以上中心线上3、活塞压缩机的基本组成活塞式压缩机系统由驱动机、曲轴、连杆、十字头、活塞杆、气缸、活塞环、填料、气阀、冷却器、和油水分离器等所组成。驱动机驱动曲轴旋转，通过连杆、十字头和活塞杆带动活塞进行往复运动，对气体进行压缩，出口气体离开压缩机，如有级间冷却器则先进入冷却器后，再进入油水分离器进行分离和缓冲，然后再依次进入系统或下一级进行多级压缩。活塞式压缩机的驱动：（1 ）对驱动机的要求、驱动机功率充足。活塞式压缩机广泛用于中小流量、高压下，耗功有大有小，但驱动机功率必须足够，并留有一定的富裕量、尽量与压缩机直联。活塞式压缩机的工作转速一般

6、比较低，尽量采用与原动机直联，避免采用中间齿轮变速器、结构系统简单，起动迅速方便，容易开停车、运转平稳，振动小，防爆，安全可靠，能长周期运行（2 ）驱动机种类目前，活塞式压缩机采用的驱动机主要是电动机和内燃机两种，在有电的情况下，一般总是采用电动机，只有在没有电源时或有廉价的天然气或炼厂废气的场合下，才采用内燃机。电动机的结构系统比较简单，起动迅速、简便，工作安全可靠，维护简单，重量轻，价格相对低廉。活塞式压缩机一般采用交流电动机，功率在 800KW 以下时，大多采用鼠笼式异步电动机，因为它结构简单，工作可靠，起动方便，价格低廉。但鼠笼式的起动电流较大，会引起电网电压的波动。如果在这方面受限制

7、，可采用线绕转子式异步电动机，以防过大的起动电流，但需设置一套专门的起动装置，结构比较复杂，价格比较昂贵。异步电动机的功率因数cos <1，因此要消耗很大一部分无功功率，对电网是不利的。为此，当功率大于800KW时，宜采用同步电机，因为同步电机的功率因数cos=1。同步电动机的缺点是结构比较复杂，价格较高，对管理水平的要求也较高。大型压缩机都是采用电动机刚性联结直接驱动，或者电机直接装置在压缩机的曲轴之上，成为悬挂式电动机。刚性联轴器的优点是电动机转子可充作压缩机的飞轮，但在装配时对中要求较高。4、活塞压缩机的适用范围根据活塞压缩机的特点，可以看出它的适用范围主要是高压力、中小流量。根据

8、压缩机的使用场合，考虑运转维护方便，动力平衡性，结构紧凑，安装方便等因素，以下为典型对置式压缩机简图8-2：对动平衡型压缩机为活塞作对称运动的对置型压缩机，它具有一般卧式压缩机的优点，却避免了一般卧式压缩机的缺点，它是卧式压缩机的发展。气缸水平布置且分布在曲轴箱两侧，气缸中心线与曲轴中心线垂直，每相邻两列有一对错角为180o 的曲拐，活塞作相对运动。该类压缩机的动力平衡性能特别好，其第一、二阶惯性力可以完全平衡，惯性力矩也很小，转速可比卧式提高11.5 倍，一般机组可达300400rpm 。因此，压缩机和电动机在质量上和外形尺寸上大约可减少5060% 。由于活塞对动，相对两列的活塞力相反，能互

9、相抵消，减轻了主轴承的负载，改善了轴承的磨损，活塞工作面上的最大载荷和作用在部件上的应力和力矩减小 ，可使压缩机的尺寸和重量大大减小 。该类压缩机的系列化和变形比较方便，因此在大中小型压缩范围，无论在国内外都有获得了很大的发展，以压倒的优势取代了一般卧式和大型立式压缩机组。对置平衡型压缩机按电动机配置的位置不同可分为型和型两种。型压缩机电动机配置在机身的一端，列间距较小。机身利于整个构造，安装简单，但其机身和曲轴的刚性不如型，而且机身和曲轴的制造也比型困难。型多用于多种用途的联合压缩机。第二节活塞式压缩机的主要参数1 、排气量活塞式压缩机的排气量，通常是指单位时间内压缩机最后一级排出的气体，换

10、算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容积值，排气量常用的单位为M3/min 或 M3/h 。压缩机的额定排气量- 压缩机铭牌上标注的排气量- 是指特定的进口状态（一般为1 大气压、20 ）时的排气量。对于实际气体，若是在高压下测得的气体容积，则换算时要考虑到气体的可压缩性的影响。排气量表征压缩机的大小，但并不表明压缩机所排气体的物质数量。化工工艺中使用的压缩机，由于工艺计算的需要，需将排气量折算到标准状态（ 101325Pa 、0）时的干气体积值，此值称为供气量。供气量与排气量的关系为QN=Q0(P1- Ps1)T0/(P0T1)式中 P0、 T0 及 P1 、T1- 标准状态及压缩机进口状

11、态的压力和温度，N/m2 、 K- 相对湿度Ps1- 进气温度 T1 时的水蒸汽饱和蒸汽压力，N/m2 （Pa）反之，也可从用户要求的供气量，根据上式换算成压缩机的排气量。2、排气压力活塞式压缩机的排气压力通常是指最终排出压缩机的气体压力，排气压力应在压缩机末级排气接管处测量，常用单位为MPa 。一台压缩机的排气压力并非固定，压缩机铭牌上标出的排气压力是指额定排气压力。实际上，压缩机可在额定排气压力以下的任意压力下工作，并且只要强度和排气温度等允许，也可超过额定排气压力工作。3、转速活塞式压缩机曲轴的转速，常用r/min(rpm) 表示，它是表征活塞式压缩机的主要结构参数。4 、活塞力活塞力为

12、曲轴处于任意的转角时，气体力和往复惯性力的合力，它作用于活塞杆或活塞销上。活塞力已成为压缩机系列化、规格化的一个主要参数，常用单位为t（吨）。5、活塞行程活塞式压缩机在运转中，活塞从一端止点到另一端止点所走的距离，称为一个行程，常用单位为m （米）6、功率活塞式压缩机消耗的功，一部分直接用于压缩气体，称为指示功，另一部分用于克服机械摩擦，称为摩擦功，主轴需要的总功为两者之和，称为轴功。单位时间内消耗的功称为功率，常用单位为瓦（W ）或千瓦（ KW ）。压缩机的轴功率为指示功率和摩擦功率之和。7 、热效率（ 1）等温效率等温效率有等温指示效率和等温轴效率之分，等温指示效率是压缩机理论等温循环指示

13、功与实际循环指示功之比，等温轴效率系指理论等温循环指示功与轴功之比，等温轴效率也称全等温效率。（2 ）绝热效率绝热效率也可分绝热指示效率和绝热轴效率。一般绝热效率系指绝热轴效率，它是压力缩机的理论绝热循环功与轴功之比。（ 3）等温绝热效率将压缩机理论循环的等温指示功与绝热循环功相比，其比值称为等温绝热效率。（4）比功率8 、其它参数表示活塞式压缩机特征的还有其它一些参数，诸如结构型式（立式、角式、和卧式等）、列数和级数等。第三节活塞式压缩机的变工况及排气量调节活塞式压缩机的排气量和压力 (包括中间压力 )，在机器运转过程中不是固定不变的。外界的气耗用量不可能随时都等于压缩机的排气量，进出压缩机

14、的气体压力也不会等于压缩机的预定设计压力。当外界耗气量小于压缩机的排气量时，便需对压缩机进行排气量的调节，以使缩机的排气量适应耗气量的要求。1、变工况工作（1 ）吸气压力改变当吸气压力降低，排气压力不变时，对单级压缩机，则压缩比升高，排气量下降，对于多级压缩机，主要导致末级压缩比升高，排气量有所下降，级数越多，影响越少。（2 ）排气压力改变提高压缩机的排气压力，而吸气压力不变，对于多级压缩机来说末级压缩比最大，但其余各级压缩比也略有上升，排气量减少，功率增加。（3 ）压缩介质改变介质的改变，气体的绝热指数也随之改变，绝热指数高，排气量和功率都有所增大，重度增大的气体，功率也随之增大。（ 4）压

15、缩机转速的改变在一定范围内增加转速，排气量会相应增加，而且还会影响到气阀的寿命，所以提高转速要综合考虑，而且还要对有关通流部件进行改造。2、排气量的调节活塞式压缩机调节气量方法很多，按根据排气改变的情况，可分为间隙调节、分级调节和连续调节三种。压缩机和气体耗用机器之间的输气管网容积（包括贮气器在内）也是排气量调节中的重要环节。当压缩机的排气量大于气体耗用量时，输气管网中的压力升高，反之则降低。利用管网中压力在一定的幅度范围（压力不均匀度）波动，可在短期内缓和排气量不相等的矛盾。显然，管网容积越大，它的平衡作用越大，或它的压力不均匀度也越小。管网中应用贮气罐的目的就是加大管网容积。压缩机排气量调

16、节是根据管网中的压力变化进行的。采用人工操作的调节机构时，当管网中压力超过或低于规定值，即开启或关闭调节机构。采用自动操作的调节机构时，管网的压力作用于一定的器械，从而使调节机构发生作用。一般来说，趋向于采用自动控制的调节机构，称为自动控制。它要求较小的管网容积能达到更小的压力不均匀度。只在耗气量相当稳定，偶尔需要调节的场合，例如化工流程，才采用手动调节。也有在自动控制之外，加用手动调节，作为开停车和紧急情况时的操作。（1 ）转速调节活塞式压缩机的排气量与转速成正比，改变压缩机的转速就可以调节排气量。转速调节目前主要应用于直流电动机和内燃机驱动的压缩机中。（2 ）管路调节在管路方面增加适当的机

17、构，利用适当程度的阻塞或旁通来进行排气量的调节，而压缩机本身结构并无改变，因此管路调节可以应用任一原来不具有排气调节的压缩机上。（ 3）节流进气调节在压缩机进气管路上装有节流阀，通过节流阀调节入口流量，从而调节压缩机排量（ 4）停止进气调节停止进气调节是隔断进气管路，使压缩机进入空转而排气量为零。多用于开停机状况。（ 5）旁路调节旁路调节是将进气管和排气管用普通管路和旁通阀加以连通，来达到调节排气量的目的。调节时只要打开旁通阀，排出的气体便又回入进气管线。按照旁路阀开关的方式不同，旁路调节又可分为节流连通和自由连通两种、节流连通调节时阀门根据需要调节的气量开至适当的程度，让一部分气体经旁路阀节

18、流后回入进气管内。这种调节属于连续调节，它的优点是结构系统简单，排气量可连续地变化，可使排气量在 100% 到 0% 的范围内进行分级调节和连续调节。其缺点是高压气体节流，压缩机功率消耗一点也未减少，经济性较差。但由于这种调节方式结构简单，常应用于短期地不经常调节或调节幅度很小的场合，也可作备用的和辅助的调节之用。、自由连通调节时旁路阀完全打开，使压缩机排出的气体仅克服旁路管路及旁路阀阻力进入进气管线，然后通过气缸的进气的排气形成封闭的循环流动，压缩机进入空转。空转期间压缩机消耗的功率主要用于克服气阀和管路中的阻力。当旁路阀的旁路管线具有足够大的通流截面时，排气压力和进气压力差别很小，空转功率

19、也不大，反之会形成相当大的功率消耗。自由连通时，排气管路中必须备有止回阀，防止管网气体倒窜回压缩机中。（ 6）顶开吸气阀调节作用于气阀的调节是使进排气阀之一在工作中完全或局部地丧失其正常作用，从而改变压缩机的排气量。鉴于气阀的工作状况和压缩机的功率清耗，目前只在进气阀上装设调节的措施。顶开吸气阀法的调节原理是在吸气阀内装一压叉，当需要降低排气量时，压叉顶开吸气阀的阀片，使部分或全部已吸入气缸内的气体又流回到吸气管中，以实现排气量的调节。压开进气阀的驱动机构即卸荷器，有活塞式卸荷器和隔膜式卸荷器两种，如上图：活塞式卸荷器调节时通过调节器来的高压气体进入卸荷器缸，推动小活塞克服弹簧力，使压叉压开阀

20、片。当需要恢复正常时，由调节器将卸荷器与大气接通，小活塞在弹簧力作用下升起，压叉脱离阀片。这种结构小活塞免不了要泄漏气体 ，而隔膜式卸荷器可克服此缺点 。隔膜式卸荷器除了将活塞换成膜片外，还是装设在气缸外面的，卸荷器仅中心杆伸入气缸的进气腔，故检查和修理比较方便，对于高压级进气腔小时也能适用。多级压缩机应用顶开进气阀调节时，各级均设有压叉，调节时各级进气阀应同时压开。一般有下列两种调节形式：完全顶开吸气阀：是一种气动完全顶开吸气阀的调节装置，利用气源动力，通过压叉顶开吸气阀阀片。：部分顶开吸气阀：吸气阀不是完全开启，而只是部分开启。因此该调节装置气体温度高，气密性差，很少采用。（7 ）补充余隙

21、法此法的作用原理是在气缸余隙附近装一个补充余隙容积，调节时打开其上的余隙调节阀使其与气缸余隙相通，于是气缸余隙增大，减少输气量，达到调节的目的。一般可调节的范围在025% 。第四节活塞式压缩机的润滑活塞式压缩机润滑，要求在所有作相对运动的表面注入润滑油，形成油膜，以减低磨蚀，减少摩擦功耗，冷却摩擦表面，同时还起到油膜密封作用。对润滑系统的基本要求：（ 1）要有可靠的供油装置，保证有适量的润滑油输送至各运动部位（2 ）要有净化和冷却润滑油的装置（ 3 ）系统中要有便于检查供油情况的部位和仪表（ 4）供油系统紧凑，便于拆装和清洗根据压缩机的结构特点，有以下两种润滑方式：、飞测润滑：多用于小型无十字

22、头压缩机中，其特点是气缸与传动部件的摩擦面，均靠装在连杆上的打油杆将油飞测到润滑部件进行润滑，这样气缸和传动机构需共用一种润滑油。气缸内带油量较大。、压力润滑：常用于大中型有十字头的压缩机中，这种润滑方式往往分为两个独立的系统：气缸及填料函部分靠注油器供油，润滑传动部件靠齿轮油泵或螺杆泵供油润滑。1、气缸及填料的函的润滑由于气缸内气体压力较高，多采用注油器供油润滑。气缸与填料函处注入的油量必须适当，若油量不足将引起强烈摩擦，使运动部件表面磨损，若油量过多，不仅浪费，而且气体带油量大，将影响气阀的开关，甚至造成爆炸事故。2 、传动机构的润滑传动机构的润滑根据油泵的传动方式又分为内传动和外传动两种

23、：内传动：油泵由主轴直接带动，曲轴箱作为循环油箱，其结构比较简单，紧凑，多用于中小型压缩机：外传动：油泵单独驱动，形成一个独立的供油系统，多用于大型压缩机中，因为其需要的润滑油量较多，油泵较大，油路的其它部件体积也较大，不便由主轴直接驱动油泵。无论是内传动还是外传动，油路均是循环的，循环油路上还必须设置油冷却器与油过滤器。润滑油的循环路线，通常有以下几种类型：A 型油路：油泵曲轴中心孔连杆大头连杆小头十字头滑道回入油箱 (主轴承靠飞测润滑)。A 型油路可以在机身内不设置任何油路，多用于单曲拐及双曲拐压缩机上。当曲拐数目多时，由于难以保证均匀分路供油而不宜采用。B 型油路：油泵机身主轴承连杆大头

24、连杆小头十字头滑道回入油箱。这种油路要求在机身内设有总油管，由分油管输油至各主轴承，以使各部供油较均匀。多列压缩机均采用此种油路。C 型油路：这种油路是从油泵来的油分成两路并联输油。一路是依次经十字头上滑板和下滑板，再流回油箱；另一路是顺次经机身上主轴承、连杆大头、连杆小头、十字头销，再流回油箱。其与B 型油路类似，其特点为：考虑到 B 型油路经过部位过多，由于各部位的阴力和泄漏，可能会使后边润滑部位供油不足，故此油路才分成两并联油路以克服该缺点。但应注意由于并联油路各段阴力不同，会引起供油量不平衡。因此，在上下滑板进油孔处应装调节阀。3、润滑油的选用气缸与填料函的润滑油，由于直接与气体接触，

25、而且处于高温高压下，必须满足下列条件：（1 ）润滑油在高温下具有足够的粘度，以保持一定的油膜强度和一定的密封能力（ 2）具有良好的化学稳定性，即不会变质，不与被压缩气体发生化学反应（3 ）具有一定的闪点，通常要比排气温度高2030 （4 ）不应与气体中含有的少量水形成乳化物为满足上述要求，我公司一般选用19 号压缩机油或100 号空气压缩机油。传动系统的润滑油，由于工作温度不超70 ，且不气体直接接触，因此润滑油一般用机械油，如上 30# 、40# 、50# 机械油，或选用质量要求高一些的如68# 抗磨液压油等。第五节活塞式压缩机的主要零部件活塞式压缩机的结构形式虽然繁多，但其主要组成部分基本

26、相同。一台完整的压缩机组包括两大部分。一为主机、一为辅机。主机包括机身、中体、气缸组件、传动部件、活塞组件、气阀和密封组件以及驱动机等。辅机包括润滑油系统、级间冷却系统、辅助管路系统等。下面就压缩机的主要零部件作一个简单的介绍。1、气缸气缸是构成压缩容积实现气体压缩的主要部件，为了能承受气体压力，应有足够的强度，由于活塞子在其中运动，内壁承受摩擦，应有良好的内润滑及耐磨性，为了逸散气缸中进行功热转换时所产生的热量，应有良好的冷却措施。为了减少气流阻力，提高效率，吸排气阀要合理布置。总之，气缸结构复杂，材质和加工要求较高。气缸通常采用水做冷却介质，它是由环形的体、缸盖及缸座组成。吸、排气阀配置在

27、缸盖与缸座上，缸体有三层壁，除了构成工质容积的一层壁外，还有构成水道及气道的两层壁，缸体上设置润滑油接管，气缸轴侧设置防止泄漏的填料函，缸盖上设置调节气量装置。气缸水隔套的作用供冷却水带走压缩过程中产生的热量，改善气缸壁的润滑条件和气阀的工作条件，并使气缸壁温度均匀减少气缸变形，水套的布置除了冷却缸壁、填料函等处外，还要冷却气阀，为了避免在水套内形成死角和气囊，以提高传热效果，冷却水一般是从气缸一端的最下部进入水套，从气缸另一端的最高点引出，另外为了清洗水套内部的泥芯，在缸体上有时还开设了一些手孔。2、曲轴 -连杆机构（ 1）曲轴图 8-5-1（2）曲轴是活塞式压缩机中重要运动部件之一，它在工

28、作中接受驱动机一般以扭矩形式输入的动力，并把它转变为活塞的往复作用力，压缩气体而做功。它周期性地承受着气体压力和惯性力，因而产生交变的弯曲应力和扭转应力。它不仅应该具有足够的疲劳强度，而且还应该具有足够的刚性和耐磨性。一根曲轴至少具有三个部分，即主轴颈、曲柄和曲柄销（或称连杆轴劲）。曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称为曲拐，根据机器的需要一根曲轴可以由一个或几个曲拐所组成。曲轴运转中所需润滑油通常是从轴承处通过主轴颈加入的，并通过曲轴内部加工的孔道引至曲拐销，一般有斜油孔和直油孔两种。直油孔的优点是在经过圆角过渡部分时，不影响该处的强度，但一般情况下加工比较复杂，清洗油孔也不方便。斜油孔加工清洗方便

29、，但削弱了曲轴强度。（2 ）连杆图 8-5-2 连杆是连接曲轴与十字头（活塞）的部件，它将曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动。其一端与曲轴相连，称为连杆大头，作旋转运动；另一端与十字头销（或活塞销）相连，称为连杆小头，作往复运动；中间部分称为连杆体，作摆动。连杆的形式有开式连杆、闭式连杆、叉形连杆和主副连杆。目前应用较多的是开式连杆。连杆体连杆体连接连杆大头和连杆小头其截面一般有圆形、扁形、及工字形等，常用工字截面，连杆体的截面尺寸沿其长度直线变化。接近大头处最大，接近小头处最小。为了能将大头瓦处的润滑油引向小头瓦，连杆体内部钻有油孔，个别设计也有用旁设润滑油管的办法来导油。由于连杆体在连杆力

30、及横向惯性力的作用下承受着交变的拉、压及横向弯曲的作用，因此要求具有足够的强度和稳定性。连杆大头连杆大头通过螺栓与曲柄锁连接，传递动力，连杆大头瓦衬耐磨的轴瓦，轴瓦用巴氏合金浇铸而成。过去通常采用巴氏合金厚壁瓦，近年来国内外趋向于采用薄壁瓦，由于薄壁瓦与大头孔内径装配时有一定的过盈量，装入大头孔后，在螺栓的压紧力下使它紧贴于连杆大头上，其贴合度应大于70% ，因而它的承受能力比厚壁瓦大。连杆小头连杆小头与十字头销相配合。小头孔内衬有耐磨的小头瓦近年来它趋向于采用多油槽的整体铜套，材料为铸造锡青铜ZQSn8-12或 ZQSn8-21 。连杆大小孔中心线应平行，不平行度在100mm 长度上不大于0

31、.03mm 。连杆螺栓连杆螺栓是压缩机中最重要的零件之一。它承受很大的交变载荷和几倍于活塞力的预紧力，它的断裂将造成严重事故，因此连杆螺栓不仅要求有足够的静强度，更重要的是要有较高的耐疲劳断裂能力。连杆螺栓一般为单头螺栓，螺栓头原支承面必须严格垂直于螺栓中心线。为降低刚度，增加螺栓的弹性，减少螺栓体内应力变化的幅度，螺栓体做得比螺纹部分细些。（ 3）十字头十字头是连接活塞杆与连杆的部件，它在中体导轨里作往复运动，并将连杆的动力传给活塞部件，对十字头的基本要求是重量轻，耐磨，并具有足够的强度。十字头与连杆的连接十字头与连杆的连接方式多采用闭式。在闭式结构中，连杆小头放在十字头内，刚性好，与连杆、

32、活塞杆的连接较为简单。该连接由十字头销完成，十字头销分为浮动销与固定销两种，浮动销为一圆柱体，制造简单，能在销座及连杆小头内缓缓转动，磨损均匀，但浮动销冲击较大。固定销靠锥度压紧在十字头体中，该销的中段为圆柱体，两端具有1/101/20 的锥度，用螺钉与压板压紧。十字头销为一重要零件，它传递全部连杆力，要求韧性好，耐磨和疲劳，它的材料常用20# 钢，表面渗碳、淬火。十字头与活塞杆的连接螺纹连接 A螺纹连接 B十字头与活塞杆的连接主要有螺纹连接、连接器连接以及法兰连接等。各种连接方式均应采取防松措施，以保证连接的可靠性。目前大中型压缩机常采用螺纹连接。十字头滑板十字头滑板用来承受侧向力，滑板可与

33、十字头体做成一体，称为整体十字头，也可做成分开的，称为分式十字头。整体十字头制造简单，重量轻，近年来由于加工和材料质量的提高，在中、小型压缩机组中，广泛采用整体十字头。它的缺点是磨损后间隙无法调整，只能更换十字头。大型压缩机的十字头体和滑板一般都分开，以便调整滑板和导轨间的间隙，并在滑板上浇铸巴氏合金。当巴金合金磨损后，可在滑板与十字头体的结合面之间用增加垫片的方法来补偿间隙，待巴氏合金磨损得完全不能使用时，再拆下重新浇铸。3、活塞组件活塞组件包括活塞、活塞杆及活塞环等，它们在气缸中作往复运动，起着压缩气体的作用。（ 1）活塞活塞的结构形式很多，常用的有以下几种：筒型活塞、盘形活塞、级差式活塞

34、、组合活塞、柱塞等。盘形活塞：该活塞适用于有十字头的双作用气缸，形状如圆盘形，材料为铸铁或铸铝，为了减轻重量，活塞常做成中空结构，为了加强端面的刚性与结构长度，在活塞两端面设置数根加筋板把两个端面连接起来。活塞的圆柱面上开有活塞环槽。卧式压缩机中，直径较大的盘形活塞，在下部90o120o范围内为承压面，承压面用巴氏合浇制而成，在承压面的端部开有2o3o 的坡度，其两边也应稍许锉去一些，有利于形成润滑油层。为防止热膨胀和活塞与气缸磨下沉时加剧磨损，活塞的外圆与气缸内圆面应留有 12mm 的间隙（承压面除外） 。在无油润滑压缩机中，通常用填充氟塑料等耐磨材料制成各种形式的支承环作为活塞的承压面。（

35、 2）活塞杆活塞杆将活塞与十字头连接起来，传递作用在活塞上的力，带动活塞运动。它与活塞的连接方式通常有螺纹连接、凸肩和卡箍连接、锥面连接。活塞杆与十字头连接一端车有螺纹。由于活塞杆承受交变载荷，应尽可能减少应力集中影响，因此，连接螺栓采用细牙螺纹，且根部圆弧半径大一些。（ 3）活塞环活塞与气缸之间存在相对滑动，必须留有一定的间隙，活塞环的主要作用是密封气缸与活塞之间的间隙，防止气体从压缩容积的一侧漏向另一侧，此外还有均布润滑油的作用。活塞环为一开口环，在自由状态下，其外径大于气缸的直径，装入气缸后，环径缩小，仅在切口处留下一个热膨胀间隙。活塞环依靠节流与阻塞来密封，其密封原理如下图：当环装入后

36、，由于环的弹性，产生预紧力 Pk ，使环紧贴在气缸壁上，当气体通过金属表面高低不平的间隙时，受到节流与阻塞作用，压力自 P1 降至 P2，同时由于活塞环和环槽间有侧间隙，环紧靠在压力低的一侧。所以在活塞环内表面与环槽之间的间隙处有一个近似等于 P1 的气体压力作用着，而沿活塞外表面作用的气体压力则是变化的，从 P1 至 P2，其平均值近似等于 1/2 （P1+P2 ），这样，便在半径方向产生了一个压力差， PP1-1/2 （P1+P2 ）=1/2（ P1-P2 ），这个压力差使活塞环紧贴在气缸壁上，达到密封作用，同理在轴向也有一个压力差，把环紧压在环槽侧面上起密封作用，气缸内压力越大，密封压紧

37、力也越大，表明活塞环具有自紧密封的特点。在活塞与气缸相互运动的工作面间，完全地阻止泄漏是不可能的。普通的活塞环都有切口，气体能通过切口泄漏。此外，气缸和活塞环的圆度和圆柱度误差及环槽和环的端面平面度误差也是造成泄漏的因素。所以，通常采用多个活塞环，经多次节流阻塞，便可起到密封要求。有研究表明，气体经过第一道活塞环阻流密封作用后，仍要泄漏至第一道环之后。在流经切口间隙之际，由于节流作用，此时压力约降至气缸内气体压力的 26% 。经第二道环的密封作用后，气体压力约为原压力的 10% 。到第三道环后约为 7.6% 。因此活塞环的密封作用主要靠前面三道环所承担，但在实际使用中，尤其是在高压级中，第一道

38、环所承受的压力差的绝对值比低压级时为大，磨损也快。第一道环磨损后使切口增大，泄漏量大大增加，即失去密封作用，这时主要压力差便由第二道环承受。第二道环即起到第一道环作用，其磨损也将加剧，依次类推。因此，通常采用较多的活塞环，以延长更换时间。活塞环通常在每个环槽内放置一道，其结构按所用材料一般制成具有切口的整体式环，活塞环的切口有直切口、斜切口和搭切口三种，如下图8-14 。(a)直切口(b) 斜切口(c) 搭切口直切口制造简单，泄漏量与切口的泄漏截面成正比。斜切口制造也简单，因泄漏截面应为垂直截面，故在相同切口宽度时它比直切口要小，从而减少了泄漏量。一般取倾角为45o60o。搭切口制造较为复杂，

39、因其切口呈阶梯形，工作时互相搭接，故气体不能直接地通过切口而需经过两次曲折，所以泄漏量能大大减少。4、密封组件为了密封存活塞子杆穿出气缸处的间隙，通常用一组密封填料来实现密封。填料是压缩机中易损件之一。对填料的主要要求是：密封性好、耐磨性好、使用寿命长、结构简单、成本低、标准化，通用化程度高。压缩机中的填料都是借助于密封前后的气体压力差来获得自紧密封的。根据密封前后气体的压力差，气体的性质，对密封要求，可选用不同的填料密封结构形式。常用的填料有适用于中、低压的平面填料和适用于高压的锥形填料两种。平面填料函它一般用在低压，有前置填料函结构中，适用于60100MPa以下的压力，一般由几组共同组成压

40、缩机的密封系统。填料函的每个密封室主要由密封盒、闭锁环、密封圈和镯形弹簧等零件组成。靠气缸侧的环是闭锁环，是三瓣的；另外一侧是密封圈，是六瓣的；三瓣环的作用是轴向地遮住六瓣环的切口并让高压气体通过本身的切口流入小室，起主要作用是六瓣环，其密封原理和活塞环的密封相似，在安装时，三瓣环靠近气缸处，六瓣环放在三瓣环外边，否则不起密封作用。5、气阀组件气阀的作用是控制气缸中的气体的吸入和排出。压缩机上的气阀都是自动气阀，即气阀的启闭不是用专门的控制机构而是靠气阀两侧的压力差来自动实现及时启闭的。气阀是重要的易损件之一，它直接关系到压缩机运转的可靠性和经济性。对气阀的主要要求是：（ 1 ）气阀开闭及时，

41、关闭时严密不漏气（2 ）气流通过气阀时，阻力损失小（ 3 ）气阀使用寿命长（ 4）气阀形成的余隙容积小（5）噪音小目前，气阀的结构型式很多，最常使用的为环状阀。一般由四部分组成：（ 1）阀座它具有能被阀片覆盖的气体通道，是与阀片一起闭锁进气（或排气）通道，并承受气缸内外压力差的零件（ 2 ）启闭元件 它是交替地开启与关闭阀座通道的零件，通常制成片状者称阀片（ 3 ）弹簧 是关闭时推动阀片落向阀座的元件，并在开启时抑制阀片撞击升程限制器（4 ）升程限制器是限制阀片的升程，并往往作为弹簧承座的零件。阀座与升程限制器上都有环形通道供气体通过，阀片与阀座上的密封口贴合形成密封，并靠阀片的启闭来控制气体

42、的吸入与排出，为保证阀片启闭时不偏斜，在升程限制器上加工成几个同心圈的凸台，对阀片起导向作用，阀片的升起高度（即升程 h）由导向凸台的高度来控制，升程限制器上装有弹簧，当阀片处于关闭状态时，把阀片压紧在阀座上，当阀片开启时起缓冲作用，阀座与升程限制器用螺栓拧紧，并需加防松措施。吸排气阀工作时，气阀是在阀片两边的压力差作用下启闭的，完成吸排气过程，如在吸气过程中，当气缸内的压力低于吸入管道中的压力时，当两者所造成的压力差 P足以克服弹簧压紧力 Ps 片及部分弹簧的运动质量惯性力 Pm 之和时，阀片被顶开，气体开始吸入，随后阀片继续开启并贴到升程与阀限制器上，气体继续进入气缸，直至活塞到达止点附近

43、时，活塞速度剧下降，气体的速度也随之降低，于是作用在阀片上的气流动压力也变小，当弹簧力大于气体推力及阀片弹簧的惯性力时，弹簧随即把阀片顶回，阀片开始关闭并最终重新落在阀座上，吸气阀阀片关闭而完成吸气过程，排气亦然。网状阀结构基本上和环状阀相同，但各环阀片以筋条联成一体，略呈网状故称网状阀，如图示，这种阀片本身具有弹性，在阀片从中心数起的第二圈上，将径向筋条铣出一个斜切口，同时在很长一段弧内铣薄使之具有弹性。这样当阀片中心圈被夹紧，而外缘四圈做为阀片时，不需要导向块便能上下运动。网状阀片各环起落一致，且没有摩擦，对气缸无油润滑压缩机特别适用。有时也采用中心导向的网状阀结构，其阀片没有固定部分和弹

44、性部分，这种网状阀避免了弹性部分易于断裂的可能性，又扩大了通道数目。如果中心导向块采用自润滑材料，同样可以适用于气缸无油润滑压缩机。网状阀中即可采用圆柱形弹簧，又可用片形弹簧，并采用缓冲片以缓和阀片对升程限制器的冲击。相比于环状阀，其结构复杂，制造加工难度大，技术要求高，应力集中处多，运行中易于损坏，应用较少。但随着近几年的技术进步，如采用PEEK 材质等，网状阀的应用也越来越广泛。6 、飞轮及盘车机构在压缩机的运转过程中，曲轴受驱动力矩和阻力矩的作用，在曲轴同转一转之中，阻力矩所消耗的功和驱动机所供给的功是相等的。然而，曲轴的阻力矩是一个随曲轴旋转角束度变化的力矩，驱动力矩则基本上是一个定值

45、，所以这两者在一转之中的瞬间值经常是不平衡的，这就会引起曲轴的加速、减速现象。即：Md Mk=JMd 、 Mk 驱动力矩和阻力矩J 压缩机组中的全部旋转质量的转动惯量压缩机曲轴的瞬时角加速度，加速时为正，减速时为负在压缩机运转时，总不希望角速度有很大的波动，因此设计时可以人为地用加飞轮的办法提高转动惯量 J，以降低瞬时角加速度。如果人为地增加转动机构的质量，也即增加其转动惯量J，则在同样的转矩差值下，转轴的角加速度就可以减小，这就可以促使压缩机的运转趋向平稳。飞轮就是一个具有较大转动惯量的部件，在压缩机转轴上增设飞轮，其目的就在于使压缩机转速均匀化。<在压缩机的运转中飞轮起着转换能量、储

46、、放能量的作用，而其本身并不消耗功。当Md Mk即有盈功存在时，飞轮和转子一起加速运转，盈功转化为飞轮的动能储存在飞轮内防止转子作更大的加速；当 Md Mk 时，亏功使飞轮减速，飞轮即释放出动能以弥补驱动功的不足，从而避免转子更大的加速。飞轮就是如此通过储放能量（动能）来调节压缩机在一转中的角速度，使转速均匀化的。压缩机具有运动部件的盘车机构，在压缩机的安装和检修等情况下必须盘车，以检查装配的正确性或压缩机运动部件在要求位置上定位的正确性。此外，在长期停车后，压缩机开车前必须盘车，使所有需要润滑的表面配油。在吹扫压缩机气道时也要盘车。盘车机构有手动和电动盘车机构，中小型压缩机可采用手动盘车机构

47、，大型压缩机采用电动盘车机构。电动盘车机构可装在压缩机内用齿轮或蜗杆运动副使曲轴旋转。盘车电动机驱动蜗杆，并通地它转动蜗轮、圆柱形齿轮副，使套装在曲轴端的齿轮旋转，带动曲轴转动而达到盘车的目的。盘车机构必须设置切换手柄，当需要盘车时，转动手柄，借此拨动与手柄相联的沿双键滑动的齿轮，使其与盘车齿轮相啮合，才可盘车。当压缩机具有敞开的飞轮或带齿冠的专用圆盘时，可采用杠杆式盘车器。盘车机构一般设置在压缩机气缸与电机中间。在飞轮在加工出齿冠，盘车电机与一盘车小齿轮相连，当需要盘车时，启运动盘车电机底盘的气垫导轨或扳动盘车杠杆使盘车器齿轮与飞轮齿轮相啮合，即可盘车。压缩机应在无负荷的情况下盘车，此时盘车

48、机构产生的最大扭矩值是按压缩机及电动机的摩擦力来确定的，一般只为有负荷下压缩机平均反力矩的812% 。转动后，摩擦表面跑合过程中反作用力矩则急剧下降。第六节辅助系统活塞式压缩机的辅助系统包括进排气缓冲系统、润滑系统、冷却系统等。其主要设备有进排气缓冲罐、入口过滤器、润滑油泵、注油器、油冷却器、油过滤器、集油箱、级间冷却器、气液分离器、安全阀等。大部分设备已标准化生产，在此介绍一下齿轮泵、注油器和油过滤器。润滑油泵 中、大型高速压缩机的润滑油泵趋向于由单独电动机驱动，因为单独电动机驱动的油泵可在压缩机起动之前先开机，待系统达到规定油压时再开动压缩机，这就保证压缩机起动时便得到充份润滑，以利于提高

49、摩擦件的耐久性，特别是当压缩机起动的转速大于 750rpm 时，如果起动时轴承得不到及时润滑，则极易烧毁轴瓦。润滑油泵大多是容积式的，普遍采用的是齿轮泵。齿轮泵结构如图 8-20 所示，一对互相啮合的齿轮置于泵体内，齿轮旋转时润滑油由入口吸进，充满齿隙，并在齿轮旋转时沿着工作室的外圆周移动。当齿轮进入啮合时，油从出口被压出。齿轮反向转动时油的流向反转，因此不允许改变齿轮泵的旋转方向。当齿轮接近完全啮合时，残留在其中的油将被封闭，造成封闭容积中的压力剧增，这是不允许的，通常都在泵体的端平面上加开通道或采取其它措施予以消除。油过滤器润滑油在使用中不可避免地要被磨屑、尘埃以及和空气接触时产生的氧化胶

50、状物所污染，这些杂质如不及时滤去会使零件出现早期磨损，或堵塞油道。机器的耐久性与润滑油的清洁程度有很大关系，因此设置油过滤器是很重要的。良好的滤油器应该具有高的滤油效果和小的流动阻力，同时要求尺寸小，重量轻。润滑油的过滤一般经过两次，即粗滤和细滤，也有采用三次过滤的，即增加精滤过程，因此设有粗滤器、细滤器和精滤器。（ 1）粗滤器一般做成筒状，装于集油箱或曲轴箱的润滑油管入口处，当润滑油尚未进入油泵之前进行过滤，目的在于保护油泵，使之免于进入较大的硬质颗粒影响油泵的寿命，当然也有助于以后的进行细滤。滤网由铜丝制成，网孔尺寸 0.6mm× 0.6mm ，故仅能滤去0.8mm 以上的颗粒。

51、（2）细滤器装于油泵之后，细滤器主要有网式和片式两种。网式过滤器用 100 目以上的金属网若干层绕于金属骨架上。它制造简单，但体积较大，易堵塞，难清理，一般需同时装两个，并装置切换阀，使压缩机在连续运行中当一个被堵塞需拆下清洗时，另一个可马上接替工作。注油器 压力润滑中，气缸和填料处的润滑油是由注油器提供的。目前，大多采用真空滴油式注油器，该注油器相当于一组柱塞泵，柱塞的往复运动，靠偏心轮的转动带动摆杆来实现，当柱塞向下运动时，泵内形成真空，油便从吸油管通过有机玻璃罩内滴油管进入泵体，当柱塞向上运动时，吸入泵体内的油即被压缩排出，注油量的大小，可以通过调整摆杆的极限位置，改变柱塞行程来调节，排出的油压大小取决于气缸内的气体压力，钟罩滴油管的作用是显示油泵是否有油进入，工作是否正常，在气缸、填料函的注油孔处，必须放置单向阀，以防油管爆裂时气体倒流。目前真空滴式注油器已标准化，按压力来分有16MPa 以下用的中压注油器和1632MPa用的高压注油器。第七节活塞式压缩机的运行、维护与管理一、活塞式压缩机的试运行活塞式压缩机在安装或检修完毕并进行最后精