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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 1 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 2 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 3 第一节活塞式空压机的特点 类型和主要参数 表5 1活塞式空压机的基本类型 4 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 5 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 6 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 7 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 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 5 排气压力单位105Pa 8 第一节活塞式空压机的特点 类型和主要参数 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 L2 10 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 H22 165 320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 VY 6 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 9 第二节活塞式空压机原理 一 活塞式空压机的工作过程 5M2 tif 10 第二节活塞式空压机原理 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 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 11 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 12 第二节活塞式空压机原理 三 空压机实际工作循环示功图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 13 第三节活塞式空压机的结构 一 基本结构 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 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 14 第三节活塞式空压机的结构 二 L型空压机 图5 4L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 15 第三节活塞式空压机的结构 三 空压机主要零 部件结构1 机体 图5 5L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 16 第三节活塞式空压机的结构 图5 6L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 17 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 18 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 1 活塞按气缸的形式 19 第三节活塞式空压机的结构 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 20 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 21 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 2 锥面联接见图5 9 这种联接形式的特点是拆装方便 22 第三节活塞式空压机的结构 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 23 第三节活塞式空压机的结构 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 24 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 25 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 26 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 27 第三节活塞式空压机的结构 5M14 tif 28 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 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 29 第三节活塞式空压机的结构 图5 15L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 30 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 T3141 1994规定的几种牌号的油 轻载用L TSA和L DAA 中载用L DAB 重载用L DAC 2 冷却系统 31 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 32 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 3 空气过滤器 33 第三节活塞式空压机的结构 图5 18储气罐1 安全阀接口2 压力表接口3 进气口4 油水排泄阀5 检修孔6 排气口 4 储气罐 34 第三节活塞式空压机的结构 1 稳定压力 消除空压机周期性排气造成的压力脉动 2 分离油水 提高压缩空气的质量 3 储备压缩空气 维持供需平衡 35 第四节空压机工作的调节 一 转速调节法二 空压机停转调节法 图5 19停转调节装置a 调节系统b 压力继电器1 电动机2 压缩机3 放气阀4 止回阀5 储气罐6 压力继电器7 弹簧8 螺钉9 微动开关10 杠杆11 膜片12 进气口13 推杆 36 第四节空压机工作的调节 图5 20减荷阀1 弹簧2 阀体3 双层阀4 气缸5 手轮 三 控制进气调节法 37 第四节空压机工作的调节 图5 21负荷调节器1 节流螺钉2 阀芯3 拉杆4 弹簧5 外调节套6 调节螺套7 拉环手柄 38 第四节空压机工作的调节 图5 22无压缩调节装置1 顶脚2 制动圈3 弹簧4 7 16 垫片5 阀盖6 气阀压紧螺钉8 气阀压紧螺母9 接管下座10 螺钉11 膜片12 接管上座13 顶板14 顶杆15 锁紧螺母17 顶杆座18