空气压缩机3-公路施工机械课件

1、空气压缩机第八节 空气压缩机的结构第九节 空气压缩机的辅助装置 2022/9/251第八节、活塞式空气压缩机的结构 一、主机结构二、曲轴-连杆机构三、活塞组件四、气缸部件 五、气阀组件一、主机结构1机体结构 机体是主要的基本部件，它包括机身、机体、曲轴箱、中间接筒和端接筒等，它是空气压缩机定位的基准件。机体内装有曲轴、连杆、十字头；外部承接气缸、电动机及其他附属部件。同时，机体又承受由活塞传递的气体作用力和运动部件的惯性力。机体可分为卧式、立式、对置式、角度式等型式。 空压机的机身，外形为正置的直角形，在垂直和水平颈部分别制成立列和卧列的十字头滑道，十字头就在其中作往复运动。颈部法兰端面分别与

2、高、低气缸相连，机身两侧壁上的圆孔通过轴承座安装曲轴轴承，取去前轴承座，即可方便地拆装曲轴、连杆，机身下部曲轴箱兼作油池，同时用地脚螺栓与基础固定。所有检查孔盖均垫以软垫，以使机身密封。在机身立列颈部有通气孔，通过细管与吸气管连接，以防填料不严密时漏气使机身内产生过高的压力。 图5-4 L型空气压缩机结构图 1一气缸2一气阀3填料函4一中间冷却器5一活塞6一减荷阀7一十字头 8一连杆9一曲轴 10一机身（1）、作用及组成 压缩机的曲轴连杆机构不仅要将驱动机的回转运动转换为活塞的往复直线运动，而且是传动力的机构。 曲轴连杆机构包括:曲轴、连杆、十字头等组件。 要求他们应具有足够的强度、刚度、耐磨

3、性好、结构简单、轻便、便于制造、拆装和维修。二、曲轴-连杆机构 曲轴由球墨铸铁制成。空压机的曲轴传递电动机的扭矩。曲柄上在曲拐的对面固定着两块平衡铁，用来平衡曲柄部分的旋转质量，曲轴的外伸端有锥度，可以方便地拆装皮带轮。在曲轴后端接有传动齿轮油泵的小轴，并经过小轴上的蜗轮蜗杆机构传动柱塞油泵。曲轴上钻有油孔，以使齿轮油泵排出的润滑油通过曲轴瓦，十字头销瓦等摩擦面进行润滑。 图5-5 锻造曲轴l主轴颈2一曲柄(曲臂) 3曲拐颈(曲柄销)4一通油孔5一过渡圆角6一键槽7一轴端（2）、曲轴结构 轴承有滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承使用维护方便，机械效率和标准化程度高。滑动轴承的结构紧凑，制造、安

4、装方便。滚动轴承的精度分为 C、D、E、F和G级。C 级精度最高，G级精度最低。压缩机一般用G级。（3）、主轴承 连杆由大头，小头和杆体组成。大头分为开式，嵌有巴氏合金瓦，大头的盖子用连杆螺栓与曲柄组装在一起，大头的轴瓦间隙可以用垫片调节。小头为整体式，在小头内镶有整圆的铜套，穿入十字销与十字头相连。杆体截面有圆形、环形、矩形工字形等，其材料通常为球墨铸铁，杆体内有贯穿大小头的油孔，该孔把润滑油输送到十字头，使曲柄销和连杆，连杆和十字头销之间的相对运动部分得到润滑。 连杆的大头与曲轴一起转动，其小头和十字头一起作往复运动，连杆本身作平面摆动，其主要作用是变旋转运动为往复运动。（4）、连杆部件

5、图5-9 连杆螺栓a)中小型压缩机连杆用螺栓 b)大型压缩机用螺栓（5）十字头 十字头是连接连杆与活塞杆并承受侧向力的零件，具有导向作用。按连杆与十字头体的联接方式，十字头可分为开式和闭式两类。 图5一l0 剖分式十字头结构1一十字头体 2一滑履 3一十字头销 4一垫片组 5一连接器 (1)开式连杆小头处于十字头体外。叉形连杆的两叉放在十字头体的两侧，故叉部较宽，连杆重量大。开式十字头用于拟降低压缩机高度的立式压缩机中。 (2)闭式 连杆放在十字头内为闭式。十字头与滑履的连接方式有整体式与剖分式(如图5-10所示)。整体式结构简单，重量轻，适用于高速小型压缩机。剖分式可以调整十字头和活塞杆的同

6、轴度，也可调整十字头和滑道的径向间隙，适用于大型压缩机。 十字头销有圆锥形(见图51la)、圆柱形(见图5一11b)及一端圆柱一端圆锥形(见图5-1lc)三种。 十字头有整体式和分开式两种。整体封闭式，用球墨铸铁制成，其一端螺孔与活塞杆相连，活塞杆拧入十字头的长度可以变动，用以调节活塞和气缸之间的间隙改变余隙容积。横向的圆孔内装有十字头销与连杆小头相连，十字头销内有油孔，从连杆来的润滑油经十字头销进入十字头上下的滑履上，以润滑滑履和滑道间的相对摩擦面，润滑后的润滑油流回曲轴箱，即油池。 注意： 十字头销在十字头内的位置不能调换，若方向装反，油路完全切断，十字头滑履得不到供油会造成摩擦面烧毁的机

7、械事故。 (1)活塞在气缸中作往复运动，起压缩气体的作用，故要求活塞与气缸内壁有良好的密封性，否则会引起泄漏，使效率降低；活塞要求有足够的强度、刚度和耐磨性；活塞要求重量轻、加工性能好，否则达不到工艺要求。（1）、活塞 1)筒形活塞。图5一12所示为一筒形活塞。为了减轻机器的质量，用活塞销直接将连杆小头与活塞相连接，故筒形活塞除起压缩气体的作用外，还起十字头的导向的作用。 筒形活塞用于无十字头的空气压缩机，如小型空气压缩机和制冷机(多为移动式)。在石油化工生产中，常见到一些中型、大型空气压缩机，因此我们经常遇到的是盘形活塞、级差式活塞、组合式活塞。图512筒形活塞 活塞杆是空气压缩机中较为重要

8、的零件。活塞杆将活塞与十字头连接起来，传递作用在十字头上的力，带动活塞运动。空气压缩机运转时，活塞杆随活塞在气缸里工作，承受拉一压交变载荷。 活塞杆与活塞有两种连接方式：锥面连接和圆柱凸肩连接。（2）、活塞杆 活 塞 杆 1.活塞杆的作用： 连接活塞和十字头，传递作用于活塞上的力并带动活塞运动。 2.对活塞杆的主要要求： 活塞杆要有足够的强度，刚度和稳定性。 耐磨性好并有较高的加工精度和表面粗糙度要求。 在结构上尽量减少应力集中的影响。 保证连接可靠，防止松动。 活塞杆的结构设计要便于活塞的拆装。 活塞环 活塞环是密封气缸内缸内壁与活塞间隙的组件，同时兼有布油和导热的作用。对活塞环的基本要求是

9、：密封可靠并耐磨。 活塞环镶嵌于活塞的环槽内。环的外缘紧贴气缸镜面，背向高压气体一侧的端面紧压在环槽上，由此阻塞间隙密封气体；但是，常用的活塞环都采用金属开口环的结构，因此，气体能通过切口泄漏。此外，气缸和活塞环都可能有不圆度，不柱度，环槽和环的端面有不平度，这些也是造成泄漏的因素。所以，活塞环常常不是一道，而是两道或更多道同时使用，使气体每通过一道环便产生一次节流作用，进一步达到减少泄漏的目的。由此可见，活塞环密封是阻塞密封和节流密封的组合。 活塞环的开口形式有搭接开口、直开口和斜开口三种，搭接开口的环工作时漏气少，性能较好，但制造工艺复杂，成本高；直开口的环漏气较严重，使用性能差，但制造方

10、便成本低；斜切口介于两者之间，即能保证较好的使用性能，制造又简单，开口斜角一般为3845。L型空压机采用斜开口密封环。 活塞环的材料通常用灰铸铁。有时在铸铁环上嵌青铜，轴承合金，或填充聚四氟乙烯，防止气缸拉毛并延长环的使用寿命。 气缸是活塞式压缩机工作部件中的主要部分。根据压缩机不同的压力、排气量、气体性质等需要，应选用不同的材料与结构型式。基本要求是：应具有足够的强度与刚度；应具有良好的冷却、润滑及耐磨性；应尽可能地减少余隙容积和气体阻力；应有利于制造和便于检修；应符合系列化、通用化、标准化的“三化”要求，以便于互换。 四、气缸部件 一般说来，工作压力低于60105Pa的气缸用铸铁制造；工作

11、压力在(60200)105Pa的气缸用稀土球墨铸铁或铸钢；更高压力者用碳钢和合金钢锻造。与活塞外圆相配合的气缸(或缸套)的内壁表面称为工作表面(也称镜面)。为增加气缸耐磨性和密封性，工作表面的加工要求较高，一般表面粗糙度Ra不大于0.4m 往复式压缩机的结构气缸根据气缸的冷却方式，可分为风冷和水冷两种。风冷式气缸一般用于小型低压移动式压缩机。它的结构简单，重量轻，靠气缸外所铸环向或纵向散热片强化散热。大部分压缩机的气缸用水冷却，铸铁气缸可铸成有冷却水道的双层壁或三层壁结构。冷却水道包围着气缸工作容积、阀室及填料函。多层气缸冷却效果好，但铸造较困难。 往复式压缩机的结构气缸填料函一般设置在双作用

12、的气缸上，其主要目的是为了防止气缸内被压缩的气体从活塞杆方向泄漏至缸外。它是由多组密封填料组成的密封组合件，它的密封功能大多数是借助气缸内外压差力使用权填料产生自紧以及自身的结构特点得到。填料函的结构有平面型和锥形填料两种；平面填料函的结构形式有三瓣或六瓣组成，每组环的外圆上由拉抻弹簧抱紧，以使各瓣间或填料与活塞杆间有良好的接触。气阀 气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损耗和运转的可靠性。气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等工作过程。五、气阀组件气阀主要由阀座、阀片

13、、弹簧、升程限制器和将它们组为一体的螺栓，螺母等组成。排气阀的结构与吸气阀基本相同，两者仅是阀座与升程限制器的位置互换，吸气阀升程限制器靠近气缸里侧，排气阀则是阀座靠近气缸里侧。环状阀因其阀片为薄圆环而得名阀座与升程限制器上都有环形或孔形通道，供气体通过。阀片与阀座上的密封口贴合形成密封。升程限制器上有导向凸台，对阀片升降起导向作用。 （1）气阀的结构 活塞式空压机的气阀重要易损件直接影响到压缩机的寿命以及经济性和可靠性质量差的气阀，能量损失占压缩机轴功率的20气阀工作寿命，决定压缩机的检修周期2022/9/25351、阀片、弹簧寿命不得低于1000小时。2、关闭严密、启闭及时。3、结构简单，

14、易于加工，容易安装。4、撞击声音小。转速高、工作压力大的则升程小，气阀升程：24mm。5、流通面积大，所形成的余隙容积小。（2）对气阀的要求：吸气阀、排气阀：是组合阀；阀片是环状阀片。田边H-63吸气阀、排气阀组件的组成和结构：阀座、阀片、升程限止器、弹簧。2022/9/2537排气阀是独立的阀,阀片是网状阀片排气阀的组成和结构：阀座、阀片、升程限止器、弹簧2022/9/2538阀座：承受冲击和耐腐蚀，用铜、铸铁、合金铸铁；阀片：是易损件，承受气流推力、弹力、惯性力、阀座与升程限制器的撞击。常用强度高韧性好耐磨耐腐蚀合金;升程限止器：升程大,撞击厉害,升程小,阻力大;2-4mm为宜。弹簧：硬,

15、阻力大;软,撞击升程限制器+滞后;“排硬吸软”.（3）气阀的工作条件空压机低压级气阀1空压机低压级气阀2空压机高压级气阀空压机气阀阀盘环状网2022/9/2544环状阀2022/9/2545环状碟2022/9/2546不可能要求气阀工作无声，只能要求阀片与阀座的撞击速度不要太大，保证较长的工作寿命。要求尽可能减小气阀通道形成的余隙容积。气阀升程：24mm。转速高、工作压力大的则升程小空压机常用的阀是环状阀弹簧太强：阀阻力大。弹簧太弱：阀关闭滞后，撞击升程限制器。由于气体小，流过气阀压降不大，不存在液体气化的问题，故空压机转速比往复泵高得多2022/9/2547气阀返回气阀在气缸上布置方式对气缸

16、结构有很大影响。布置气阀的主要要求是：通道截面积大，余隙容积小，安装和修理方便。气阀在气缸盖上，其轴线与气缸轴线平行或成角度，称轴向或斜向布置。另一种是气阀配置在气缸体上，气阀轴线与气缸轴线相垂直，称径向布置。再一种是混合布置，常用于双作用气缸，盖侧气阀采用轴向配置，轴侧气阀采用径向或斜向布置，以减小余隙容积和气缸长度 阀座和升程限制器均受冲击载荷，阀座还承受阀两侧的气体压力差。要求材料耐冲击并有足够强度。阀座和升程限制器的材料可根据气体性质的不同和承受压力差的不同而选择相应的材料。 阀片材料应具有强度高、韧性好、耐磨、耐腐蚀性能。 气阀弹簧一般采用碳素弹簧钢，合金弹簧钢及不锈钢等材料。（4）

17、气阀的材料 在空压机运行中，气阀为主要易损件，处于较为苛刻工况，每分钟启闭1000次左右。一台转数为400r/min（4L20/8型）的空压机，气阀每年启闭21000万次以上。气阀将承受拉伸、压缩、冲击、扭曲、弯曲、磨损、高温变化的潜在破坏。因此，气阀能否正常工作，直接影响空压机的排气量，功率消耗以及运转的可靠性。（1）吸排气阀 气阀有两大类：一类称为强制阀，它的启闭是由专门机构控制，而与气缸内压力变化无关；这类阀结构复杂，启闭时间固定，不适于变工况运转，故很少采用。目前空压机采用随缸内和管路中气体压力变化而自行启闭的自动阀。 自动阀有许多型式，如环状阀、网状阀、舌簧阀、蝶阀和直流阀。 所有型

18、式的自动阀主要由四部分组成： （1）阀座 它具有能被阀片覆盖的气体信道，是与阀片一起闭锁进气（或排气）信道，并承受气缸内外压力差的零件。 （2）启闭组件 它是交替地开启与关闭座道的零件，通常制成片状者称为阀片。 （3）弹簧 是关闭时推动阀片落向阀座，开启时抑制阀片撞击升程器的组件。（对于条状阀，舌簧阀和直流阀等结构，阀片本身具有弹性，并起弹簧作用，故两者合二为一）。 （4）升程限制器 是限制阀片的升程，并作为承座弹簧的零件。 （2）安全阀 安全阀是一种起自动保护作用的装置。空气压缩机常用的安全阀为开启式弹簧安全阀，如图5一17所示。安全阀应在工作压力下进行气密性试验，试验合格后进行铅封。图5-

19、17开启式弹簧安全阀 l一调节螺钉2一阀瓣 1一导套4一阀摩（3）轴封轴封-轴封的作用在于防止压缩气体沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气漏入。一、润滑装置二、冷却装置三、过滤装置四、储气装置五、安全保护装置 第九节 、空气压缩机的辅助装置 在空压机中，具有相对运动的部位如活塞环与气缸壁、填料与活塞杆、曲轴与轴承、连杆大小头、连杆小头衬套及十字滑道等处，都必须注润滑油以达到以下目的：1）减轻滑动部件的磨损，延长零件寿命；2）减少摩擦功耗；3）润滑油有冷却作用，可带走摩擦热，使零件的工作温度正常，同时保证滑动部分必要的运转间隙，防止滑动部件过热或咬死；4）密封气缸

20、的工作容积以提高活塞和填料箱的密封性。 空压机的润滑包括两部分：一是气缸内部的润滑，二是传动系统（运动部件）的润滑。 一、润滑装置 润滑的作用润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响到压缩机的性能指标，而且对压缩机的寿命、可靠性、安全性也直接相关。润滑的作用如下：1)使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面)被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，从而降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。2)带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高。3)润滑油充满活塞与气缸的间隙和轴封的摩擦表面之间，增强了密封作用。4)带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。

21、5)压缩机的润滑系统还向能量调节装置供油。 压缩机的润滑方式可分为飞溅润滑和压力润滑两种类型。飞溅润滑是利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面，半封闭压缩机就有很多的采用飞溅润滑。一方面在连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油道，润滑主轴承和连杆轴承。在某些小型立式开启式压缩机中，飞溅润滑仅依靠曲柄连杆机构的运动来实现。润滑方式及润滑系统1、运动部件的润滑系统 一般由滤油器、润滑油冷却器、润滑油泵（一般用齿轮泵）、油管、压力表和压力调节阀组成

22、。 润滑油流动路线：油池粗滤油器齿轮泵油冷却器滤油器曲轴中心孔曲柄销和连杆大头瓦的配合面连杆中心孔连杆小头瓦和十字销配合面十字头滑轨油池。 油压的大小可通过油压调节阀来控制。 2、气缸部件润滑系统 按润滑油达及气缸镜面的方式，气缸润滑可分为飞溅润滑、压力润滑和喷雾润滑三种。 飞溅润滑一般用于单作用式空压机。曲轴箱中被旋转的平衡铁头部或拨油杆溅起的油雾及油滴，当活塞接近上止点时落于气缸未被活塞遮盖的镜面，并在活塞的下一循环进入活塞环槽中，再由活塞环分布至需要润滑的表面。低压的第一级，在吸气过程中气缸里能产生真空，润滑很易被吸入气缸内，并在压缩气体高温度作用挥发，然后和压缩气体一起排出空压机，所以

23、，飞溅润滑往往容易出现压气中含油过多和耗油量过多的现象。 喷雾润滑在空压机的气缸进气接管处，喷入一定量的润滑油，油和气体相混合一起进入气缸，然后一部分粘附在气缸镜面上供气缸润滑。 飞溅润滑的优点是简单，缺点是耗油量难以控制。喷雾润滑的结构也很简单，且第一级进气阀可得到润滑，但油雾仅与气缸接触的一部分能粘附在缸壁上，其它部分仍和气体一起被排出气缸而得不到利用，同时增加压气的含油量，此外，油和空气密切混合容易氧化积炭。所以喷雾润滑目前应用不多。 压力润滑是应用最广泛的润滑方式。润滑油由专门的多头注油器经油管和注油逆止阀注入气缸及填料处。 1、空压机冷却的意义和方式 （1）意义 （2）方式 空压机的

24、冷却方式可分为风冷式和水冷式两种，风冷是使压缩过程放出的热量由气缸壁辐射，发散于大气中。为了增加发散面积，通常在气缸外壁制成许多散热薄片。但其散热效果很差，只限于小型空压机采用。一般空压机采用水冷方式。 2、空压机的水冷系统 空压机的水冷系统由气缸水套、中间冷却器、后冷却器、水泵、管路以及冷却水池（或冷却水塔）组成。 二、冷却装置 空气压缩机内气缸和各级排出的气体均需冷却，以降低其温度，提高机器效率，保持润滑油性能，确保机器安全运行。冷却系统一般由水源(水池、水井)、供水装置(水泵、管路、阀门)及用水设备(气缸、冷却器)等组成。若冷却水循环使用，还应有冷却水塔或水池。冷却水循环系统应配备压力表

25、、温度计、断水自动控制保护和信号装置，以及流量计、水位计等。 、 冷却系统的形式有串联式、并联式和混流式三种。(1)级间冷却这对降低排气温度和减少功耗有显著效果。故要求冷却水首先通过级间冷却器。通常淡水冷却的进口水温一般为3645度，可以用空压机自带冷却系统，也可以单独设置冷却系统、也可以用来自中央冷却的淡水冷却。空压机的冷却有水冷和风冷两种。船用机多水冷。海水少用、淡水多用。包括：2022/9/2566(2)气缸冷却气缸和缸盖需冷却，以利于减少压缩功、降低排气温度和避免滑油温度过高。而过度冷却会使缸壁温度过低，壁面结露，造成水击、润滑油乳化；缸壁温度一般比冷却水温度高15-20C，通常气缸冷

26、却水温以不低于30度为宜。多串联于级间冷却后，或后冷却之后。2022/9/2567 (3)后冷却指最后一级排气的冷却，为减小排气比容；提高气瓶储量；减轻其气压降低程度；使排气中的油和水的蒸气冷凝而便于分离。一般冷却水出口温度在60C左右（淡水冷却进口温度3645 ）+（冷却水出口温度升高量1015）有的船为减少设备，空压机不设后冷却器，这时应注意及时泄放气瓶的油和水。2022/9/2568(4)滑油冷却：保证滑油良好的润滑性；保证良好的气密性；带走摩擦产生的热；减缓滑油氧化变质的速度。冷却器多设置于空压机的曲柄箱内。2022/9/2569（一）滤风器 1、作用 2、结构 滤风器的结构主要由壳体和滤芯组成。按滤芯材料的不同分为许多种：如纸质的、织物的、泡沫塑料的、金属的等。空压机中用得最普遍的是纸质和金属滤芯的滤风器。 金属网滤风器的结构：机壳由筒体、两端封头组成；筒内滤芯由多层波纹状铁丝做成筒形过滤网，表面涂一层粘性油（一般用60%气缸油和40%柴油相混合），灰尘粘于网上，空气得以过滤。 三、过滤装置 图5一18过滤器结构图