《流体机械》课程知识点梳理汇总

《流体机械》第一章压缩机总述第一章压缩机总述第一节压缩机的分类和型号编制首先,我们必须明白一个问题,那就是：什么是压缩机？

用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机。也有把压缩机称为"压气机"和"气泵"的。提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。

在蒸气压缩式制冷装置中，压缩机是四个主要部件之一。它把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下气化制冷和在冷凝器中常温液化的条件。此外，由于压缩机不断地吸入和排出气体，使制冷循环得以周而复始地进行，因此它有整个装置的"心脏"之称。一、压缩机的分类与命名

（一）、按工作原理分类

1．容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。

2．动力式压缩机它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩机。

（二）、按密封方式分类

制冷系统内的制冷剂是不允许泄漏的。从防止泄漏所采取的密封结构方式来看，制冷压缩机可分为开启式和封闭式，而后者又可进一步分为半封闭式和全封闭式两种。

开启式压缩机功率的输入是通过伸出机体之外的主轴进行的，压缩机和电动机分为两体，它们通过传动装置(联轴器、传动带或变速箱)相连接传动。为防止制冷剂蒸气的外泄和外界空气的渗入，必须在主轴伸出部位上采用防止泄漏的轴封装置加以密封。由于轴封装置不可能实现绝对可靠的密封，制冷剂的泄出和外界空气的渗入是难以避免的。

采用封闭式的结构可以避免或大大减少渗漏。封闭式压缩机所配用的电动机与压缩机共同组装在一个机体(壳)内，并共用一根主轴，且不伸出机体(壳)，因而不需设置轴封装置，减少了泄漏的可能性，同时又可降低噪声。使用吸入的低温制冷剂冷却电动机，有利于机器的小型轻量化。但由于制冷剂和电动机直接接触，因此要求电动机的绝缘材料能耐油和耐制冷剂的腐蚀，且压缩机的油泵能正反转工作。半封闭式与全封闭式压缩机的区别在于，前者的机体、气缸盖装配后如有必要仍可卸拆，其密封面以法兰连接，靠垫片或垫圈密封；而后者是压缩机和电动机全部安装在一个封闭罩壳内，罩壳全部焊死，不能拆卸，这样可大大减轻压缩机的重量。但由于封闭式压缩机不易拆卸，修理不便，因此对机器零部件的加工、装配质量、可靠性和使用寿命要求较高，它们应能保证10～15年使用期限。

氨含有水分时要腐蚀铜，因此，氨压缩机一般均为开启式。

（四）、按使用的制冷剂分类

按使用的制冷剂来分类制冷压缩机可分为氨压缩机、氟利昂压缩机、二氧化碳压缩机和碳氢化合物压缩机等。不同制冷剂对材料及结构的要求也不同，如氨对铜有腐蚀故氨压缩机中不允许使用铜质零件(磷青铜除外)；氟利昂渗透性较强，对有机物有溶胀作用，故对压缩机的材料及密封机构均有较高的要求。

（五）、按排气压力分类

分类名称排气压力(表压)

风机通风机<15kPa

鼓风机0.015～0.2Mpa

压缩机低压压缩机0.2～1.0Mpa

中压压缩机1.0～10Mpa

高压压缩机10～100Mpa

超高压压缩机>100Mpa

按排气压力分类时，压缩机进气压力为大气压力或小于0.2MPa。对于进气压力高于0.2MPa的压缩机，特称为"增压压缩机"，这种压缩机在空气动力方面应用较多，例如化工厂中常用的循环气压缩机(循环泵)即为增压压缩机的一种。

（六）、按压缩级数分类

单级压缩机气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩

两级压缩机气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩

多级压缩机气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩，相应通过几次便是几级压缩机

在容积式压缩机中，每经过一次工作腔压缩后，气体便进入冷却器中进行一次冷却；而在动力式压缩机中，往往经过两次或两次以上叶轮压缩后，才进入冷却器进行冷却，并把每进行一次冷却的数个压缩级合称为一个段。在日本把容积式压缩机的级称为"段"。我国个别地区，个别文献受此影响，也把级称为段。

（七）、按容积流量分类

名称容积流量／(m3／min)

微型压缩机<1

小型压缩机1～10

中型压缩机10～100

大型压缩机≥100

（八）、按结构特征与工作特征分类及命名二、各种压缩机型号表示型号示例

1)LG16AC-表示转子名义直径为160mm、以R717为制冷剂、长导程的开启螺杆式单级制冷压缩机。

2)BLG10D2-表示转于名义直径为100mm,以R22为制冷剂、短导程、第二次改型的半封闭螺杆式单级制冷压缩机。

3)LG16A100Z2-表示转子名义直径为160mm,以R717为制冷剂、配用电动机功率为100kW，用于中温名义工况的第二次改型的开启螺杆式单级制冷压缩机组。

4)BLG12.5-40D1-表示转于名义直径为125mm、以R22为制冷剂、配用电动机功率为40kW、用于低温名义工况的第一次改型的半封闭螺杆式单级制冷压缩机组。

5)JLG12.5F40-1-表示转子名义直径为125mm、以R22为制冷剂、配用电动机功率为40kW、第一次改型的经济器开启螺杆式单级制冷压缩机组。

S612.5AC-表示制冷剂为氨、6缸布置、气缸直径125mm、行程为110mm的单机双级压缩机。

S810F-30-表示制冷剂为氟利昂、8缸布置、气缸直径100mm、行程80mm、配用电动机功率为30KW的开启式压缩机。第二节压缩机的发展动态

一、制冷压缩机发展动态

当前，我国改革和对外开放正在不断深化，工农业产品市场已从国内扩展到国际范围。国际贸易的飞速发展迫切需要我国制订的有关标准向国际标准靠拢。标准的国际化工作正在政府的关注下由工业、农业、贸易部门在科研单位和高等学校的配合下积极地进行。目前，我国参照了国外一些具有较高权威的标准，组织制订了各类制冷压缩机的国家标准和专业标准，以此来促进我国产品性能、质量、可靠性和耐久性的提高，谋求生产、流通、使用各阶段的合理化。这些标准主要有容积式制冷压缩机性能试验方法标准，中小型活塞式单级制冷压缩机的型式、基本参数和技术条件标准，家用房间空气调节器的全封闭型电动机--压缩机标准，家用电冰箱全封闭型电动机--压缩机标准和喷油螺杆式单级制冷压缩机型式、基本参数等标准。

活塞式压缩机发展历史悠久，具有丰富的设计、制造和运行的经验，至今在各个领域中依然被广泛采用和得到发展。制冷压缩机的持续进步也反映在其种类的多样化方面，活塞式以外的各类压缩机型，如离心式、螺杆式、滚动转子式和涡旋式等都在被卓有成效地开发而各具特色，令人刮目相看。这对于从事制冷工程的技术人员在制冷压缩机类型的选择上提供了更多的可能性。在这种背景下，活塞式压缩机的使用范围必受到影响而出现逐渐缩小的趋势，这种趋势在大冷量范围内表现得更显著。但是，在中小冷量范围内，实用上还是以活塞式压缩机为主。

随着压缩机本身可靠性和耐久性不断得到提高和压缩机紧凑轻量化的追求，制冷压缩机从开启式逐渐向封闭式发展是很自然的，如在日本，功率在15～22kW之间的活塞式压缩机中，90％以上实现了半封闭化；对于不能依赖外界维修的。船舶、车辆以及边远地区，便于现场维修的开启式压缩机还是有它的优势。

对于小型制冷压缩机而言，业内人士一般将开启式活塞压缩机称之为第一代，全封闭活塞压缩机称之为第二代，旋转〔滑片〕式压缩机称之为第三代，涡旋式压缩机称之为第四代，现正在开发的环形压缩机即为笫五代小型制冷压缩机。第一代压缩机由电动机通过联轴器或皮带驱动的活塞压缩机组成因有许多接头和轴封泄漏制冷剂，制冷糸统需定期充装制冷剂，所以与第二代的全封闭活塞压缩机相比称之为开启式活塞压缩机。第二代全封闭活塞压缩机为了克服开启式活塞压缩机工作过程中制冷剂的泄漏，通过专门的设计将有机地结合为一体的电动机----活塞压缩机组封闭在耐压壳体内，解决了开启式活塞压缩机工作过程中制冷剂的泄漏，并通过整个制冷糸统接口的全部焊接解决了整个制冷糸统工作过程中制冷剂的泄漏，大大地提高了整个制冷糸统工作的可靠性。虽然第二代全封闭活塞压缩机克服了开启式活塞压缩机工作过程中制冷剂的泄漏，大大地提高了整个制冷糸统工作的可靠性，但活塞压缩机固有的进排气伐片故障丶曲轴连杆活塞这些将电机旋转运动转换为往复直线运动对效率的影响丶转动部分的抱轴卡涩丶活塞余隙对效率的影响等问题并没有解决。正是在这种背景下，没有曲轴连杆丶进气伐片的旋转〔滑片〕式压缩机应运而生。旋转式压缩机的活塞象一个在扁平圆盒子内旋转的转子一样，活塞装在扁心轴上沿汽缸侧壁面做平面滚动，作用于汽缸内的制冷剂。为了隔断吸气区与排气区，在气缸侧壁上开有一个垂直的槽，槽内装有一个与转子配合很好，可以被压进转子侧壁槽内的滑片。与活塞压缩机相比消除了进气伐片故障丶曲轴连杆这些将电机旋转运动转换为往复直线运动对效率的影响丶曲轴连杆部分的抱轴卡涩丶活塞余隙对效率的影响等问题。小型制冷压缩机技术有了很大进步，效率有了很大的提高，所以称之为第三代。第三代旋转〔滑片〕式压缩机在实际应用中确实比活塞压缩机有着不可比拟的优越性，但其滑片的密封及排气伐片的故障等问题并没有彻底解决，于是出现了只有运动滑盘、固定滑盘等组成的第四代小型制冷压缩机----涡旋式压缩机。它的原理是由偏心轴带动运动滑盘绕固定滑盘的轴线摆动而完成进气和压缩的功能。与旋转式相比，涡旋式压缩机不仅同样没有曲轴连杆进排气阀等，而且无旋转式所必须有的滑片丶排气阀而极大地提高了工作的可靠性，使工作更加可靠。涡旋式压缩机的活塞就是那个绕固定滑盘的轴线摆动的运动滑盘。但涡旋式压缩机的制造加工要求非常高，加工成本直接影响了成本及应用。

现在国内有些压缩机工作者正在研制所谓的第五代压缩机。从第一代开启式活塞压缩机到第四代涡旋式压缩机，它们都是由电动机驱动压缩机进行工作的，其能量传递过程为电源--控制器--电动机定子--电动机转子--轴--〔活塞式的连杆〕--活塞。可以看出，从电源到活塞经过了许多能量转换环节，第五代小型制冷压缩机就是从减少能量转换的中间环节着手来提高整机效率，并尽量简化结构力求降低生产成本增加运行的可靠性，这就是环型压缩机。这种环形压缩机具有往复式压缩机的容易加工，又有旋转式涡旋式压缩机的不用曲轴连杆系统的优点，并且没有进排气阀、滑片的全新型压缩机，具有结构简单、加工容易、转换效率高、工作可靠的优点，结构是：由压缩部分和电动机定子两大部分组成。省去原有的电机转子，轴系统等，而且无进排气伐、滑片等密封部件，结构很简单，整台压缩机不超过十种零部件，所以运行可靠；从减少动力的中间传递环节上提高整机的转换效率。但这种压缩机生产和应用技术还不完善，在市场上还没有推广应用。

在小型制冷压缩机中，虽然回转式压缩机作为大批量生产的某些制冷设备(如电冰箱、房间空调器)的专用压缩机，其产量和应用较多，但在压缩冷凝机组这类通用机械中，活塞式压缩机的应用还是居多数。据统计在100W～7.5kW的小型封闭式压缩机中，活塞式占75％。

为了提高制冷系统的综合运转性能，对制冷压缩机的容量控制能力提出了愈来愈高的要求。小型制冷压缩机本身从结构上难以设置合适的输气量调节机构。1980年，空调用变频器控制的产品25～90Hz的出现和应用是制冷空调装置技术进步中的重大创举，它不仅使空调器更迎合人们的舒适感要求，而且对膨胀阀、换热器等系统构件产生了很大的影响。

如今，变频器控制在7.5kW以下的全封闭式制冷压缩机和3～11kW的半封闭式活塞式制冷压缩机上的应用已经商品化，预计这类变速压缩机将会成为未来的发展潮流。

根据1990年修订的蒙特利尔协定，为使大气臭氧层免遭破坏，减轻地球的温室效应，包括R11，R12在内的含氯氟烃(CFCs)制冷剂将被完全停止生产使用。为此，在国际范围内正谋求向对环境无害而具有相似性能的替代工质有计划和平稳地过渡。迄今认为最有希望替代R12而用于活塞式蒸气压缩式制冷空调系统的制冷剂有R134a(HFC，ODP＝0，GWP＝0.26)和三元近共沸工质(HCFC22／HFCl52a／HCFCl24)系列等。当然，这些替代工质并不能完全达到原来R12的性能，但它们都安全、不可燃，饱和蒸气压力相接近，在制冷量和能耗方面具有可比拟的性能，能与R12系统中的许多结构材料相容并存。虽然如此，在改造已有设备以取用替代工质的过程中，犹需与设备制造工厂咨询研究，以求达到所花的代价最小而得益最大。它们实际上已经开始在汽车空调、家用电冰箱、冷冻箱、冷水机组、冷藏运输、制冰机、除湿机等方面得到应用。对于R502的替代，正在试验开发中的有R125和混合工质等。另外，有迹象表明，R22在中低温制冷设备中有替代R12的趋势，当然随之还有一些技术问题有待克服，如压缩机排温过高、轴承负荷大和回油不足等。二、大型压缩机的发展动向（制冷，包括化工和气动领域）

21世纪，离心压缩机、往复压缩机、螺杆压缩机是大中型压缩机的三大主流。

离心压缩机占主导地位

推动离心压缩机发展的动力：制冷机组的大型化。在很多大型制冷机组中，往复压缩机已无法胜任，往复式压缩机一般体积硕大无比，占地面积也相当可观，因此要求用离心压缩机取而代之。

清洁气体的要求。离心压缩机所压缩的气体不会被润滑油污染，同时中间冷却器的传热性能得到改善，且可省去油分离装置。

可靠性要求。正确设计与制造的离心压缩机可靠性很高，一般都只需单台运行，而往复压缩机目前还不能做到不用备机，因为在一般的运行过程中，气阀、活塞与填料的更换是难以完成的。

可用工业汽轮机直接驱动，使能量利用更趋完善。

离心压缩机实用化的因素：三元流理论等流场计算的实用化。应用三元流理论可正确设计离心压缩机的叶轮流场与蜗壳流道，大幅度提高了离心压缩机的性能，近年来，计算机的飞速发展及各种成熟软件的编制使这种计算变得很方便。

物性数据的完善。对被压缩气体性质的掌握、各种实际气体热力学过程研究的完善加深了压缩机设计和研究人员对气体压缩过程能量变换的认识，提高了计算的正确性和准确性。

五轴数控铣床等精密加工设备的应用。完善的设计而无加工手段也枉然，自20世纪60年代发展起来的数控加工设备能够很好地满足空间精密加工的要求，这对离心压缩机及其它具有复杂加工表面的机器的发展起了举足轻重的推动作用。

工艺流程的改进。在高压范围内离心压缩机的应用还有相当困难，为适应离心压缩机的工作特点，各种需要高压的工艺逐渐通过改进而在低压下完成。

离心压缩机流量与压力:根据气体性质，目前高压离心压缩机压力达15～25MPa，有个别文献报导在气动领域中应用已达70MPa。最小的空气动力用离心压缩机10m3/min。

往复压缩机仍为大中型制冷系统中的重要设备

往复压缩机存在必要性：往复压缩机在经历了19世纪末至20世纪中叶的辉煌后，在一些领域中已逐渐为离心压缩机所取代，但有三个因素使它显得仍很有生命力。

类型规格繁多。从气量和压力两方面来看，往复压缩机的型式是非常多的，具有极其宽广的应用范围，一些产品只能中、小规模生产而又需要较高的压力，它只能由往复压缩机来完成。

低密度气体压缩的需要。氢气、甲烷等密度小的气体用离心压缩机压缩相对较困难，而往复压缩机则不存在这方面的限制。

往复压缩机本身的不断完善。经过百余年的努力，往复压缩机的研究与制造已相当完善，如气缸内工作过程与气阀的数学模拟，管路系统的压力脉动与管道振动的数学模拟，零部件结构强度的有限元分析，制造中普遍应用加工中心保证高的零部件形位及尺寸精度等。往复压缩机的可靠性与寿命有了很大提高，一些工艺系统中已可做到单机运行而不用备机；即使是问题最多的气阀，其可靠性也大大提高，对于清洁气体，低压级已可达8000小时以上，中、高压级也可达4000～6000小时。就热效率而言，往复压缩机在众多机种中处于领先地位。

新材料的应用。材料科学的发展也为往复压缩机提供了方便，现在气缸无油润滑在15MPa以下已较容易实现，用PEEK（聚醚醚酮）材料制造的气阀流量系数和流通面积有很大提高，由此降低了压缩机的功率消耗，同时，非金属阀片的撞击噪声也低于金属阀片。

因此，现代往复压缩机已不再是令人烦恼的机械产品。

螺杆压缩机

螺杆压缩机取得进展的基础：工作腔内喷油技术的应用。采用工作腔内喷油技术，可对压缩过程进行内冷却，单级压力比可达8～10，而且排气温度较低（不超过150℃）；并且阳、阴螺杆可以进行自啮合驱使，结构大为简化;同时，喷入工作腔的润滑油所起的密封作用使对螺杆的加工精度要求也相应降低。

对螺杆型线的深入研究。针对严重影响螺杆压缩机性能的密封线泄漏问题现在已制造出一些先进的型线，使螺杆压缩机纵向接触线长度、泄漏三角形与压缩终了封闭容积处于最优情况，由此使压缩过程的泄漏大大降低。

精密螺杆专用铣床与磨床的研制成功。这些生产设备的出现使螺杆型线的加工不仅精度大为提高，而且生产效率也大大提高。

噪声的降低。气罩式降噪的实现使原本噪声比往复压缩机大的螺杆压缩机反倒变成了低噪声压缩机，因此，在3～100m3/min的动力用空气压缩机、驱动功率在7～50kW的空调与制冷压缩机、相应范围的其它气体压缩机中，螺杆式占据了主导地位。但螺杆压缩机的压力一般低于4MPa或压力比在10以下，也即它的工作范围不会有离心式与往复式那么广泛。20世纪50年代以后，螺杆压缩机得到了飞速发展，以至现在和可以预见的将来它将在很大范围内取代往复压缩机。《制冷流体机械》第二章往复式压缩机关键字：制冷流体机械第二章往复式压缩机

第一节概述

往复式制冷压缩机(Reciprocatingrefrigerationcompressor)是应用曲柄连杆机构或其它方法，把原动机的旋转运动转变为活塞在气缸内作往复运动而进行压缩气体的。它的应用最广，具有良好的使用性能和能量指标。

但是，往复运动零件引起了振动和机构的复杂性，限制了它的最大制冷量，一般小于500kW(考核工况)。往复式制冷压缩机包括滑管式、斜盘式和电磁振动式等。下面将重点介绍活塞式制冷压缩机。一、活塞式制冷压缩机(pistoncompressor)概述

在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其它类型压缩机所不及的优点：

1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。

2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。

3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉。

4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。

5)装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。

活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷用途，特别是在中小制冷量范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。但是，与此同时，也要看到活塞式压缩机也有其不足之处：

1)转速受到限制。单机输气量大时，机器显得笨重，电动机体积也相应增大。

2)结构复杂，易损件多，维修工作量大。

3)运转时有振动。

4)输气不连续，气体压力有波动等。

随着喷油螺杆式和离心式压缩机的迅速发展，它们在大制冷量范围内的优越性--结构简单紧凑、振动小、易损件少和维修方便等日益显示出来。因而，一般倾向认为将活塞式制冷机的制冷量上限维持在350～550kW以下是较为合适的，我国高速多缸压缩机系列中最大的8ASl7型氨制冷压缩机的中温考核工况制冷量为512kW。二、活塞式制冷压缩机的分类

活塞式制冷压缩机的型式和种类较多，而且有多种不同的分类方法。目前常见的有下列几种。

(1)按制冷量的大小分类

按制冷量大小压缩机可分为大型、中型和小型三种，但是，迄今制冷量的划分界限尚无统一的标准。一般认为，单机中温考核工况制冷量在550kW以上的为大型制冷压缩机；25kW以下的为小型；居中的属中型。按照我国国家标准GBl0871-89和GBl0874-89规定，配用电动机功率不小于0.37kW、气缸直径小于70mm的压缩机为小型活塞式制冷压缩机；气缸直径为70～170mm的压缩机为中型活塞式制冷压缩机。我国的高速多缸系列产品均属中小型压缩机的范围，大型的多为非系列产品，例如8AS25型制冷压缩机，其气缸直径为250mm，当蒸发温度为－15℃、冷凝温度为30℃时，制冷量约为1160kW。

(2)按压缩机工作的蒸发温度范围分类

对于单级制冷压缩机，在其运转的蒸发温度最低到－45℃的范围内，可以按其工作的蒸发温度分为高温、中温和低温压缩机三种。但在具体蒸发温度区域的划分上并不统一。下面列举其大致蒸发温度范围：

高温压缩机－10～+10℃

中温压缩机－20～－10℃

低温压缩机－45～－20℃

另外，也可根据压缩机蒸发压力的大小划分压缩机为低背压压缩机、中背压压缩机和高背压压缩机等。

(3)按压缩机的转速分类

压缩机按其转速可分为低速、中速和高速三种。尽管单从转速出发而不顾及压缩机的尺寸大小来衡量其高速性是不全面的，而且实际上亦未曾定出明确的界限标准。可是，根据一般习惯认为，转速在300r／min以下的为低速，300～1000r／min之间的为中速，1000r／min以上的属于高速。现代多缸压缩机多属高速范围，它可以较小的外形尺寸获得较大的制冷量，而且便于电动机直连。但是，转速的提高势必要求压缩机在结构、材料、制造和精度等方面都要采取相应的技术措施来保证其可靠性和耐久性。

(4)按压缩机的级数分类

按压缩机的级数可分为单级压缩和多级(一般为两级)压缩。单级压缩即制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力只经过一次压缩，因此适用于进、排气压力比不太大的场合。两级压缩即制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力需经过两次压缩来完成。一般两级制冷压缩可由两台压缩机来实现，也可由一台压缩机来实现。这后一种压缩机被称为单机双级制冷压缩机。

(5)按压缩机的气缸布置方式分类

按气缸布置型式压缩机可分为卧式、直立式和角度式三种类型。压缩机的气缸布置方式直接影响到外形尺寸和重量大小。

卧式压缩机的气缸轴线呈水平布置。这种型式在大型制冷压缩机中较为多见，此外在全封闭制冷压缩机中也有采用。

直立式压缩机的气缸轴线呈直立布置。考虑到压缩机结构的紧凑性、运转平稳性及振动的大小，以双缸直立式为常见型式。角度式压缩机的气缸轴线呈一定的夹角布置，有V型、W型和S型(扇形)等之分。角度式布置方式能够使压缩机结构紧凑，体积和占地面积小、振动小、运转平稳等，因此为现代中、小型高速多缸压缩机所广泛采用。三种类型如图2-1所示。

另外还有按其它特征，如密封方式、冷却方式，使用工质和气阀布置方式等进行分类的，这里不予多述。第二节活塞制冷压缩机的性能一、活塞式制冷压缩机工作过程

首先，我们还是来熟悉一下几个活塞式制冷压缩机工作过程描述名词：

活塞的上止点和下止点：活塞在气缸内上下往复运动时，最上端的位置称为上止点(又称上死点)，最下端的位置称为下止点(又称下死点)。

活塞行程：上止点与下止点之间的距离称为活塞行程，它也是活塞向上或向下运动一次所走的路程，通常用s表示。

气缸工作容积：上、下止点之间气缸工作室的容积。用Vp表示.

余隙容积与相对余隙容积：当活塞运动到上止点时，活塞顶与气阀座之间的容积，第一道活塞环以上的环形空间以及气阀通道(与气缸一直相通的)的三部分容积组成称为余隙容积，用Vc表示．余隙容积与气缸工作容积之比，称为相对余隙容积，用c表示。前面动画为活塞式压缩机的结构示意。图中示出了压缩机的主要零部件及其组成。

为了更清楚了解压缩机工作过程，首先将压缩机实际工作过程简化成理想工作过程进行分析。压缩机的理想工作过程是假设：①压缩机没有余隙容积，②吸、排气过程没有阻力损失，③吸、排气过程中与外界没有热量交换；④没有泄漏。其过程如图2-3所示。图2-3(a)为活塞运动时气缸内气体压力与容积的变化，活塞式压缩机对制冷剂蒸气的压缩，是由活塞在气缸内的往复运动来完成的。整个工作过程分吸气、压缩和排气三个过程。

压缩过程：当活塞处于最下端位置I-I即下止点(1点)时，吸气过程结束，吸气阀关闭，气缸内充满了由蒸发器吸入的低压蒸气。活塞在曲柄连杆机构的带动下开始向上移动时，气缸的工作容积逐渐减小，密闭在气缸内的蒸气的压力和温度逐步升高；当活塞移动到位置Ⅱ－Ⅱ时，气缸内的蒸气压力升高到等于排气管的压力p2时(点2)，排气阀门便自动打开，开始排气。制冷剂蒸气在气缸内，从进气时的低压p1升高到排气压力p2的过程，即1～2过程称为压缩过程。

排气过程:活塞继续向上运动，气缸内的蒸气压力不再升高，而是不断地排出气缸，经过排气阀向排气管输送，直到活塞运动到最高位置Ⅲ～Ⅲ即上止点时(点3)，排气过程结束。蒸气从气缸向排气管输送的过程，即2～3过程称为排气过程。

吸气过程：当活塞从上止点位置Ⅲ～Ⅲ(点4)向下移动时，进气阀门自动打开，压力为p1的低压蒸气便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进入气缸，直到活塞到达下止点Ⅰ～Ⅰ位置(点1)为止。这4～1过程称为吸气过程。完成吸气过程后，活塞又从下止点向上止点运动，重新开始了压缩过程，如此周而复始地完成吸入、压缩和输送制冷剂蒸气的作用。

压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着较大的区别，实际工作过程如图2-4所示。由于实际压缩机不可避免地存在有余隙容积，当活塞运动到上止点时，缸内气体不可能全排出，而在余隙容积内存留有高压气体。当活塞由上止点开始向下运动时，吸气阀在压差作用下不能打开，吸气管内的低压蒸气不能进入气缸，而首先是残留在气缸内的高压蒸气因容积增大而膨胀，压力下降，直至气缸内的气体压力下降到稍低于吸气管内的压力p0时，吸气阀才自动开启，开始吸气过程。由此可知，压缩机的实际工作过程是由膨胀、吸气、压缩，排气四个工作过程组成的。图2-4中的3＇～4＇表示膨胀过程，4＇～1＇表示吸气过程，1＇～2＇表示压缩过程，2＇～3＇表示排气过程。

故同图2-3相比，实际循环多一个膨胀过程。除此之外，在吸、排气时存在有压力损失和压力波动，在整个工作过程中气体同气缸、活塞间有热量交换和摩擦，同时通过气缸与活塞之间的间隙及吸、排气阀还有气体泄漏。因此，实际压缩机的工作过程要复杂得多。二、压缩机的输气系数

压缩机的输气量是指在单位时间内，由吸气腔往排气腔输送的气体质量。此气体如换算为吸气状态的容积，便是压缩机的容积输气量，单位是m3／s或m3／h。

在理想情况下，压缩机应在活塞的全行程吸气。如果忽略吸气阀门的压力损失，则吸入气缸内的气体状态与吸气腔内的相同，并且无泄漏地全部排入排气腔。这时，曲轴每旋转一圈，压缩机一个气缸所吸入的低压气体体积(或称气缸工作容积)为Vp。

Vn通常称为活塞式压缩机的活塞排量或理论输气量。它仅与压缩机的转速、气缸直径、活塞行程、气缸数目等有关，而与制冷剂的种类和压缩机的运行工况无关。

活塞式制冷压缩机的实际工作中，吸入的制冷剂蒸气容积并不等于活塞的排量。其原因是：在压缩机的结构上，不可避免的会有余隙容积；吸、排气阀门有阻力；气阀部分及活塞环与气缸壁之间有气体的内部泄漏；吸气过程中气体与气缸壁之间有热量交换等。因此活塞式制冷压缩机的实际输气量Vs永远小于理论输气量Vn(即活塞排量)。两者之间的比值称为压缩机的输气系数，用λ表示(λ<1)，即

λ=Vs/Vn(2-3)

λ的大小反映了实际工作过程中存在的诸多因素对压缩机输气量的影响，也表示了压缩机气缸工作容积的有效利用程度，顾也称为压缩机的容积效率。通常可用容积系数人λv、压力系数λp、温度系数λT、泄漏系数λl的乘积来表示。

1)容积系数它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机输气量的影响。

由于余隙容积的存在，工作过程中出现了膨胀过程，占据了一定的气缸工作容积，使部分活塞行程失去了吸气作用，导致压缩机吸气量的减少，亦即压缩机的实际输气量的减少。

2)压力系数它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影响。在压缩机的吸气过程中，由于吸气阀开启时要克服气阀弹簧力，以及气体流过气阀时，通道截面较小，流动速度较高，故产生一定的流动阻力，使吸气过程中气缸内的压力p1恒低于吸入管中的压力po。要使气缸内的压力升高到po，则要损失一部分活塞行程，使压缩机的实际吸气量减少。

3)温度系数λT它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气量的影响。吸入气体在吸气过程中，不断地受到所接触的各种壁面的加热，使吸入气体的温度升高，比容增大。从而使吸入气体量减少。

吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程，与制冷剂的种类，压力比，气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。λT的数值通常用经验公式计算。

4)泄漏系数它反映压缩机工作过程中由于泄漏所引起的对输气量的影响。压缩机的泄漏主要是由于活塞环与气缸壁面之间的不密封，吸、排气阀关闭不及时或不严密，造成制冷蒸气从高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。

泄漏量的大小与压缩机的制造质量、磨损程度、气阀设计、压力差大小等因素有关。λ的数值一般推荐在0.97～0.99范围内。

压缩机的输气系数λ不仅与压缩基本身的结构及所用的制冷剂性质有关，而且与运行工况有关．不同类型的压缩机，使用不同的制冷剂，以及在不同工作条件下，其输气系数λ的数值不相同。三、压缩机的功率和效率

压缩机实际工作过程与理想工作过程的区别，也影响到它的耗功。如吸、排气时压力损失、运动机械的摩擦、压缩过程偏离等熵压缩过程等，均使压缩机的耗功增大。为了提高压缩机运行的经济性，有必要分析影响压缩机功耗的各种因素，从中找出提高效率的途径。

（1）指示功率与指示效率

直接用于完成气缸中工作循环所消耗的功称为指示功。单位时间内所有消耗的指示功，称为压缩机的指示功率。理想循环中压缩1kg制冷剂所消耗的功Wo，与实际循环中所消耗的功Wi的比值，称为压缩机的指示效率，用ηi表示。

影响指示功率和指示效率的因素有压缩比，吸排气过程的压力损失，相对余隙容积，吸气预热程度及制冷剂泄漏等。(2)轴功率、摩擦功率与机械效率

压缩机运转时，需要克服机械摩擦，如各轴承和轴颈之间的摩擦，活塞、活塞环和气缸壁之间的摩擦等。消耗在克服压缩机各运动部件之间摩擦阻力的功率，称为压缩机的摩擦功率，用Nm表示。而且润滑油泵消耗的功率也包括在摩擦功率之内。所以，压缩机运转中，消耗在其轴上的功率应该是指示功率和摩擦功率之和，称为压缩机的轴功率，用Ne表示。显然，压缩机的轴功率必然比指示功率大，两者之比值称为机械效率，用ηm表示。

摩擦功率主要有往复摩擦功率(活塞、活塞环与气缸壁之间的摩擦损失)和旋转摩擦功率(轴承、轴封的摩擦损失及驱动润滑油泵的功率)组成，前者约占60％~70％，后者占30％~40%。

实验证明，摩擦功率和压缩机的结构、润滑油的温度和转速有关，几乎与压缩机的运行工况无关。摩擦功率可以通过测定空载下压缩机的轴功率求得，也可以通过机械效率来计算。制冷压缩机的机械效率一般在0.75~0.9之间。机械效率ηm与压缩比ε之间的关系曲线是：ηm随ε下降而下降。这是因为ε增大，指示功率减少而摩擦功率几乎保持不变，从而导致ηm下降的缘故。

指示效率ηi与机械效率ηm的乘积称为压缩机的绝热效率，用ηk表示。ηk一般在0.6～0.7之间，它反映压缩机在某一工况下运行时的各种损失。

(3)配用电动机功率

确定制冷压缩机所配用的电动机轴功率时，应考虑到压缩机与电动机之间的联接方式及压缩机的类型。对于开启式压缩机，如用皮带轮联接时，应考虑传动效率ηd＝0.9~0.95，如用联轴器直接传动时，则不必考虑传动效率ηd。对于封闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也不必考虑传动效率问题．

制冷压缩机所需要的轴功率，是随工况的变化而变化的选配电动机功率时，还应考虑到这一因素，并应有一定的裕量，以防意外超载。如果压缩机本身带有能量卸载装置，可以空载启动，则电动机的轴功率可按运行工况下的轴功率，再考虑适当裕量(约10％~15％)选配。则制冷压缩机配用电动机功率N为

N＝(1.1-1.15)Ne/ηdkW(2-15)

还应指出，在吸气通过电动机的封闭式压缩机中，由于电动机绕组获得了较好的冷却，它的实际轴功率可比名义值大。因此，它的电动机的名义功率，可取得比一般开启式压缩机的电动机的功率小些。

压缩机运转时，电动机的输入功率可用电功率表测得。在正常情况下，电动机的输入功率应小于配用电动机的额定功率，若电动机超载运行，不但会降低电动机效率，而且可能烧毁。四、压缩机的工作特性活塞式制冷压缩机的工作特性用实际输气量Vs和实际质量输气量G、活塞式制冷压缩机计算工况下的制冷量Qo表示。对于一台制冷压缩机，当使用某一种制冷剂时，其制冷量随着工况的不同而变化。因为工况改变时，压缩机的输气系数λ和制冷剂的单位容积制冷量qv都随之而变。

活塞式制冷压缩机的性能，除了它的输气量、输气系数、制冷量和功率外，还应包括能耗指标。为了评价压缩机运转时的经济性，目前常采用两个能耗指标：一个是单位轴功率的制冷量Ke，或称为制冷压缩机的性能系数，用符号COP(coefficientofperformance)表示；另一个是能效比EER，此指标考虑到驱动电动机效率对能耗的影响，而且用单位电动机输入功率的制冷量进行评价。目前常用Ke值或COP评价开启式制冷压缩机的运转性能，而多用EER值评价封闭式制冷压缩机的运转性能。因为封闭式制冷压缩机和电动机已组合成整体，电动机的优劣将直接影响到压缩机的运转特性参数。

活塞式制冷压缩机的性能指标(制冷量、功率、能耗指标)的计算公式可以看出，对于某一台活塞式制冷压缩机，转速一定，压缩机的理论输气量为定值，所以输气系数、压缩机的指示效率和机械效率、电动机效率、单位容积制冷量和单位理论功等，都影响着压缩机的性能。蒸发温度越低，冷凝温度越高压缩比就越大，压缩机的输气系数、指示效率和机械效率就越低。同时，单位容积制冷量和单位理论功对于某种制冷剂来说，也与蒸发温度和冷凝温度有关。所以一台活塞式制冷压缩机，如果所用的制冷剂已经确定，影响其性能的两个主要因素为制冷剂的冷凝温度tk和蒸发温度t。。

在实际情况下，-台压缩机可以有各种不同的用途，因而它们的蒸发温度也各不相同；另外，由于使用地区和季节的不同，冷凝温度也会有所改变。

对于活塞式制冷压缩机，可以得出这样的结论：①当蒸发温度t。不变，冷凝温度tk升高时，压缩机的制冷量减小，所消耗的功率增大．从而能耗指标Ke和EER值降低；如果冷凝温度tk降低时，将会得到相反的结果。②当冷凝温度tk不变，蒸发温度t。降低时，压缩机的制冷量减小；而蒸发温度t。升高时，制冷量增大。至于压缩机消耗的功率随蒸发温度变化的情况，与变化前后t。的数值有关。当蒸发温度由环境温度tk逐渐下降时，功率先是增加，然后降低，即压缩机的功率存在一个最大值，而且对于不同的制冷剂来说，压缩比约等于3时，压缩机的功率最大。一般情况下，当蒸发温度t。降低时，无论所消耗的功率是增大还是减小，压缩机的能耗指标总是降低的；而当蒸发温度t。升高时，压缩机的能耗指标总是升高的。

综上所述，对于活塞式制冷压缩机的运转，希望能保持较高的蒸发温度，设法尽量控制冷凝温度，使它不要太高，以保证获得较多的制冷量和较多的经济性。当然在压缩机的实际运转中，冷凝温度受冷却介质温度的限制，而蒸发温度必须满足被冷却介质所要求的低温，不能任意改变。但是，了解和掌握制冷压缩机性能及其变化规律，对正确使用压缩机及进行工况分析和故障排除都是十分重要的。

一台实际制冷压缩机在各种不同工况下的制冷量和所需要的轴功率或输入电功率，可以通过公式进行计算，也可以由生产厂家按照规定的试验方法，作出压缩机制冷量和轴功率或输入电功率性能曲线。五、压缩机的工况

活塞式制冷压缩机的工况是表示压缩机工作温度条件的技术指标。压缩机的工况用稳定工作时的吸入压力饱和温度、吸入温度、排出压力饱和温度和制冷剂液体温度等温度数值来表示。

由上分析可知，一台压缩机在不同的工况下运转时，它的制冷量，功率及能耗指标等是不同的。为了说明一台压缩机的制冷量、轴功率和能耗指标的大小，必须同时说明是对应什么工况，不讲压缩机的工作条件而单讲它的制冷量大小是没有意义的。同样，只有在相同的工况下，才可以比较两台压缩机的制冷量、轴功率和能耗指标的大小。此外，压缩机的零部件需要根据使用的工况来设计和制造，电动机的功率和润滑油的牌号等，也都要根据工况来选择。根据我国的具体情况，制定的有关压缩机的标准中，规定了名义工况、考核工况、最大功率工况、低吸气压力工况等，作为设计和试验活塞式制冷压缩机的依据。表2-1、表2-2列出GBl087-89规定的小型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况；表2-3、表2-4列出GB0874-89规定的中型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况。

考核工况(是考核压缩机和压缩机组性能指标的工况。在此工况下，压缩机和压缩机组按规定条件进行试验，并作为性能比较的基准性能工况。

最大功率工况和低吸气压力工况是对压缩机和压缩机组进行性能试验的另外两种工况，用以考核压缩机和压缩机组能否在比较恶劣工况下正常运行。

目前，许多生产厂家仍按原定的标准工况(standardcondition)和空调工况(air-conditioningcondition)来标示压缩机的各项性能指标，在压缩机的铭牌上分别标出其标准(工况)制冷量或空调(工况)制冷量。表2-5和表2-6分别示出标准工况和空调工况的温度条件。

应该指出，规定的工况是为厂统一标示或考核压缩机的各项性能指标，并不是说压缩机只能在这几种工况下运转。活塞式制冷压缩机的工况可以根据实际需要加以调整和改变，但是在使用压缩机时，应注意运转工况不能超出限定的工作条件，否则经济性和安全性都得不到保证。GBl0872-89，GBl0875-89中分别规定了小、中型活塞式单级制冷压缩机的设计和使用条件。见表2-7和表2-8，压缩机在此条件下应能长期可靠工作，并根据此规定确定压缩机的最大压缩比和工作范围。第三节往复式制冷压缩机的结构近年来，我国已设计和制造出各种型式的活塞式制冷压缩机，各项技术经济指标都显著提高，许多产品进入国际先进行列，一些工厂在制造压缩机时，考虑了对R12，R22，R717，R502等几种常用制冷剂的通用性，即生产所谓多工质通用压缩机。其实，所谓多工质通用，只是使这种压缩机的大部分零部件的结构、材料和强度都能满足几种制冷剂的要求，并不是不需要任何改动就可以适用于任何制冷剂。

活塞式制冷压缩机的构造多有相似之处。下面通过介绍我国生产的三种不同结构型式的制冷压缩机，分别对开启式，半封闭式和全封闭式活塞制冷压缩机的总体及主要零部件结构的一般情况进行说明。

一、总体结构

制冷压缩机的结构型式很多，现仅以密封方式的不同分为开启式、半封闭式、全封闭式三种类型来加以介绍。

(1)开启式制冷压缩机开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器或皮带轮和原动机相连接。它的特点是容易拆卸、维修，但密封性较差，工质易泄漏，因此带有轴封装置。压缩机的曲轴箱和气缸体是一个整体铸件，吸、排气腔设置其中，形成一个坚固的机体，用来堆装各个零部件。底部用来存放润滑油。曲轴箱两侧开有孔口，用于压缩机内部零件的装配和拆检，并用侧盖封闭，一只侧盖上还装有油面指示器和油冷却器，分别用来检查油面的高低及冷却润滑油。压缩机的曲轴用球墨铸铁整体铸造，两曲拐夹角为180度，用两个滑动轴承支承。每个曲拐上装有一个工字型连杆，每个连杆通过活塞销带动一个铝合金的筒形活塞，使活塞在气缸套内作往复运动。活塞上面装有一道气环和一道油环。气缸中装有气缸套，吸气阀布置在气缸套上部的凸缘处，排气阀布置在气缸套的顶部。吸入的氨气经进气管和过滤网进入吸气腔(即气缸套周围的空腔)，然后经吸气阀进入气缸中。排气阀通过缓冲弹簧被气缸盖压紧，在气缸盖与排气阀之间形成一个排气腔，排气阀与缓冲弹簧组成一个安全假盖，在发生液击、气缸内压力过分升高时，假盖自动开启(抬起)，排走液体，不致使压缩机零件受到损坏。吸、排气阀均采用环状阀结构型式，排气阀座的环形通道与活塞顶部的凹陷形相吻合。当活塞运动到上止点时，活塞顶部伸到内环形通道内，以减少压缩机的余隙容积。压缩后的氨气经排气阀先排入排气腔中，再经排气管排出。在排气腔与吸气腔之间装有安全阀，当排气压力超过规定值时，安全阀自动打开，部分氨气经安全阀流入吸气腔中。在曲轴伸出机体的部位装有摩擦环式轴封、以防止制冷剂泄漏。

压缩机采用压力润滑。油泵为转子式，与曲轴的自由端装在一起，由曲轴直接带动。曲轴箱中的润滑油经粗滤油网及吸油管，被油泵吸入，升压后经精过滤器后从曲轴两端进入，送至各需要润滑的部位，然后落入曲轴箱中，供循环使用。

有些型号压缩机带有卸载装置。在它的气缸套周围装有顶开吸气阀片的顶杆、转动环及油压推杆机构等，由油缸-推杆机构控制，起到调节压缩机输气量(制冷量)及压缩机空载启动的目的。油缸中的压力油由油泵供给。压缩机采用直接传动方式，通过联轴器由电动机直接传动。这种缸径的系列有2，4，6，8缸，行程有100，110mm两种，按R717、R12、R22三种工质通用要求设计，使用不同制冷剂时，只需要更换相应的安全阀及气阀弹簧等。这种系列压缩机有以下特点：

1)高速多缸，因而结构紧凑，外形美观，重量轻，运转平稳，技术经济指标比较先进。

2)压缩机零件的通用化程度高，便于组织生产和维修。

3)4缸以上的压缩机具有能量调节机构，可使压缩机根据外界负荷的变化，改变气缸工作数目，实现部分负荷运行，也可以空载启动。

4)采用了新材料和新工艺，如铝合金活塞、球墨铸铁曲轴、可锻铸铁连杆、粉末冶金转子油泵、多孔性镀铬的活塞环等。

5)排气阀座内、外分开，通道形状与活塞面部形状吻合，减少了余隙容积。吸气阀安装在气缸套上部法兰上，增大了吸、排气阀的流通截面。

6)三工质通用，提高了压缩机的通用性。

7)采用气缸体-曲轴箱整体结构型式，提高了机体的刚度和气密性，减少了机体的加工量。

8)采用可更换缸套，简化了机体的铸造工艺，便于实现顶开吸气阀片来实现输气量调节。

9)利用缸套周围空间作吸气腔，可使气缸得到冷却，并减少液击的可能性。

(2)半封闭式制冷压缩机

半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要轴封和联轴器。它比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。由于封闭式压缩机无法从机外观察到压缩机的转向，因此要求采用强制润滑的润滑油泵，能在正、反转时都能正常供油。另外，由于封闭式压缩机中的电动机绕组和油及制冷剂直接接触，因此它不仅不适用于氨制冷机，而且绕组的绝缘材料必须耐油及耐氟利昂的侵蚀。

图示出另一种半封闭式压缩机的结构总图压缩机为两缸、直立式，曲轴为偏心轴。连杆大头为整体式，装配时由轴头套入。活塞顶部为平顶结构。机体底部开有较大孔口，便于压缩机零件的装拆和检修，孔口用封盖封闭。吸、排气阀均装在气缸顶部的阀板上，用气缸盖上的隔条将其隔开。该隔条又将气缸盖内部空腔分为吸气腔及排气腔两个部分，分别与吸、排气管相连。该压缩机没有输气量调节装置。润滑系统一方面采用电动机转子油端的甩油盘，把润滑油从电动机室底部溅起，收集在电动机一侧的端盖贮油槽内，通过轴上的油孔流向各摩擦表面；另一方面采用连杆大头上特设的溅油勺，将曲轴箱中的油飞溅到所需润滑表面。为避免电动机室内润滑油被吸入蒸气大量带走和减少吸入蒸气的预热，压缩机的吸气直接由吸气管进入气缸而不通过电动机。电动机的冷却靠与电动机定子接触的机体外表面的散热肋片，将热量向周围空气散发。这种方式有利于压缩机输气系数的提高，可使压缩机排气温度降低，但电动机冷却效果较差，不适宜于较大功率的压缩机。

(3)全封闭式制冷压缩机

全封闭式制冷压缩机的特点，是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。

全封闭压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成，分上下两部分，装配完毕后焊死。它比半封闭压缩机更为紧凑，密封性更好。电动机布置在上部，这样可避免电动机绕组浸泡在润滑油中，且轴下端可作为油泵使用。电动机定子的外壳与气缸体铸成一体，气缸呈卧式布置。主轴为偏心轴，垂直安装，上端安装电动机转子，偏心轴上安放二个连杆，成v形布置。主轴中间开有油道，平衡块用螺钉固定在偏心轴的两侧。连杆大头为整体式，直接套在偏心轴上。活塞为筒形平顶结构，因直径较小，活塞上不设气环和油环，仅开两道环形槽道，使润滑油充满其中，起到密封和润滑作用。气阀采用带臂环片阀结构，它的阀板由三块钢板钎焊而成。压缩机的主、副轴承及连杆等摩擦部位的润滑，靠主轴下端偏心油道的离心泵油的作用进行。为了减震和消音，利用电动机室内空腔容积作为吸气消音器，排气通道上装有稳压室。整个机芯安装在弹性减震器上，以减少工作时的振动。

在一些医用及家用冰箱中，为了进一步简化压缩机的结构，采用滑管滑块式机构来代替连杆组件。中空的筒形活塞与滑管焊接成相互垂直的T字形整体。滑块是一圆柱体，可在滑管内滑行。在它的腰部中心开有-圆孔，曲轴上的曲柄销穿过滑管管壁垂直插入这个圆孔，形成一副轴承。当曲轴旋转时，滑块一面绕曲轴中心旋转，一面在滑管内前后往复滑行，带动整个滑管活塞在气缸内作往复运动。以完成压缩气体的作用。其它结构与一般活塞式结构类似。二、零部件结构

(1)活塞组(pistongroup)活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总称。活塞组在连杆的带动下，在气缸内作往复运动，在气阀部件的配合下完成吸入、压缩和输送气体的作用。典型的筒形活塞组部件图。它由活塞、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成。

1)活塞(piston)筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。活塞上面封闭圆筒部分称为顶部。顶部与气缸及气阀座构成封闭的工作容积。活塞上装活塞环及油环的部位称环部。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。有的结构中裙部下方装有刮油环。

活塞顶部做成下凹或锥形，是为了适应气阀组的结构，以达到减少余隙容积的目的。活塞为平顶，它的加工最为简单。活塞顶部局部下凹，是为了与进气阀凸出气缸部分相适应。活塞顶部的内侧有时有加强肋，用来提高活塞顶部的承压能力。平顶活塞斜顶活塞凸顶活塞凹顶活塞

活塞环部是安放气环和油环的部位。装油环的环槽中钻有回油孔，使油环刮下的油，通过回油孔回到曲轴箱，以减少润滑油被带走数量。小型活塞没有气环和油环，它们通常在活塞外圆车削出一道或几道环槽，以便达到曲径密封的作用。

活塞裙部是承受活塞侧压力和支承活塞销的部位。由于销座部分壁较厚，为了避免活塞受热后因膨胀不均匀而影响活塞的正常工作，因而裙部往往做成椭圆状或在销座端的活塞外圆上制成凹陷形状。对于小型铸铁活塞，因尺寸小，刚度大，热膨胀系数又小，因而也可不必在裙部加工成凹陷状或椭圆状。活塞的材料一般采用灰铸铁或铜硅铝合金。铸铁活塞因为密度大、运行时惯性大、导热性差，所以近来被铜硅铝合金所取代。铜硅铝合金不仅质量轻，导热性好，而且便于硬模铸造，并具有良好的抗摩性。但由于膨胀系数较大，因而气缸与活塞之间的间隙也应适当放大。2)活塞销(pistonpin)活塞销用来连接活塞和连杆小头，它承受交变载荷，因此应有足够强度，并要求耐磨、抗疲劳和抗冲击。连杆通过活塞销带动活塞作往复运动。活塞销结构简单，一般制成中空的圆柱体。活塞销可以固定在销座上，也可以允许在销座上有些转动，这样可使活塞销磨损均匀，延长使用寿命。制造活塞销材料有20钢，20铬钢和45钢等，为了防止活塞销轴向位移而伸出活塞时擦伤气缸，销座孔内可以采用软金属塞或采用弹簧挡圈。也有采用螺钉固定。3)活塞环(pistonring)活塞环有气环和油环两种。气环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀。压缩机正常运行时，气环依靠两侧压力差和本身的弹力，使工作面与气缸壁紧贴，另外环的端面也与槽的一面紧贴。这样，气体经过这两对紧贴面时，便产生很大的节流，起到阻止气体泄漏的作用。

制冷压缩机由于压力较低，压差较小，且转速较高，故一般采用1~2道气环即能满足密封要求。一般，气环下面装有一道油环。

气环的截面均为长方形，如图2-15（a）所示。为了使活塞环本身具有弹性，环中必须有切口。切口形式有直切口、斜切口、搭切口三种。搭切口防泄漏能力最好，但制造困难，安装时易折断，故一般采用直切口或斜切口，尤以直切口的应用最为广泛。活塞环在安装时，应将各环的切口位置相互错开，以减少气体的泄漏。活塞环一般用灰铸铁或含钼、铬、铜合金铸铁制造。油环的结构有两种；一种结构比较简单，在它的工作面3／4的高度范围内制成15度左右的锥角，安装时圆锥面向被压缩容积的一边。一类结构比较复杂，但刮油效果较好，中间开槽可增加接触压力并形成两道刮油边缘，槽底钻有若干个排油孔，以利回油。这种结构目前被制冷压缩机广泛采用。(2)连杆组(connectingrod)

连杆组部件由小头衬套、连杆体、大头轴瓦、连杆螺栓、大头盖、螺母及开口销等组成。连杆有整体式、剖分式两种。连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。连杆与曲轴相连的一端称连杆大头，作旋转运动；另一端通过活塞销与活塞相连的部分，称为连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作往复与摆动的复合运动。

连杆大头有剖分式和整体式两种。后者仅用于曲柄轴或偏心轴结构的压缩机中，为小型封闭式压缩机广泛采用。剖分式连杆大头又分为直削式和斜削式两种。连杆大头斜剖的目的，在于减少连杆的外缘尺寸，以便使活塞连杆组件能直接从气缸中取出来，装拆较为方便。这种结构由于加工复杂，远不如直剖式使用广泛。对剖分式连杆而言，由于连杆大头内孔是与连杆大头盖单配加工完成的，因此它们之间没有互换性，装配时要对方向记号，并由定位装置来确保大头内圆的正确形状。连杆大头剖分面的定位可以采用凸肩、定位销钉或连杆螺栓定位，其中以螺栓定位应用最为普遍。

连杆大头孔内一般都装有轴瓦，它有厚壁与薄壁之分。薄壁轴瓦在承压、装配、修理、制造成本等方面均较为优越。薄壁轴瓦是在低碳钢的瓦背上覆以耐磨轴瓦合金，覆盖层厚度约0.3～1mm。(3)曲轴(crankshaft)

曲轴是压缩机的重要部件之一，压缩机的全部功率都通过曲轴输入。它承受所有各气缸的阻力负荷。曲轴又是提供润滑系统的动力，轴身油道兼供输油用。曲轴受力情况复杂，要求有足够的强度、刚度和耐磨性、抗疲劳的能力。在中小型制冷压缩机中，最为常见的是曲拐轴和偏心轴两种类型。曲拐轴简称曲轴，结构如图所示。它由主轴颈、曲柄和曲柄销(又称连杆轴颈)三部分组成。主轴颈1支承在机体的主轴承上。曲柄销与连杆大头连接。曲柄则连接主轴颈和曲柄销。曲柄与曲柄销组成曲拐。曲轴的一端(轴颈较长端)称为功率输入端，通过联轴器或皮带轮与电动机连接；另一端称为自由端，用来带动油泵。曲轴内部钻有油孔，从油泵出来的润滑油经油孔送到主轴颈和连杆轴颈等部位，供润滑轴承用。为了消除或减轻压缩机的振动，在曲柄下端装(或铸)有平衡块，起到全部或部分平衡旋转质量及往复质量惯性力及其力矩的作用。

偏心轴结构多用于小型全封闭或半封闭式压缩机中，它可用球墨铸铁铸造。连杆大头采有整体式，装在偏心轮上，轴的一端作为电动机的主轴，主轴承和连杆都采用滑动轴承，润滑油从轴上的油孔进入连杆轴承。轴颈和曲柄的过渡处断面变化较大，应力集中比较严重，因此过渡部位均采用圆弧连接，以减轻应力集中现象。轴颈表面的油孔也必须用圆弧倒角。

球墨铸铁具有良好的铸造性能和切削性能，可以使曲轴的形状更为合理，而且具有较好的抗磨性，对应力集中敏感性小，吸振性好，所以获得广泛的应用。(4)轴封装置(shaftsealinginstrument)

轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。它的作用是防止曲轴箱内的制冷剂不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者压缩机在真空下运行时，不致使外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内泄漏。轴封装置除要求结构简单、使用寿命长外，还必须有良好的密封性。目前使用的轴封装置，主要有波纹管式和摩擦环式两种。轴端密封轴承密封(5)气阀组

气阀是压缩机的重要部件之一。它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨胀四个工作过程。气阀性能的好坏，直接影响到压缩机的制冷量和功率消耗。阀片的寿命更是关系到压缩机连续运转期限的重要因素。

气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖(阀片的升高限制器)组成。气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。

气阀的结构型式也是多种多样，最常见的有环片阀、簧片阀两种。

1)环片阀环片阀是目前应用最广泛的一种。我国缸径在70mm以上的中小型活塞式制冷压缩机系列，均采用这种型式。

环片阀的结构简单、加工方便、工作可靠。但由于阀片较厚，运动质量较大，阀片经常与导向面摩擦，工作时冲击性较大，阀片启闭不易做到迅速、及时，而使气体在阀中容易产生涡流，增大损失，故环状阀片适用于转速低于1500r／min的压缩机中。

2)簧片阀簧片阀又称舌簧阀或翼状阀。阀片一端固定在阀座上，另一端可以上下运动，以达到启闭的目的。阀片由厚度为0.1～0.3mm的弹性薄钢片制成，因此质量轻、惯性小、启闭迅速，适用于小型高转速压缩机。

簧片阀的结构如图所示。吸、排气阀片均为簧片式分装于阀板1的下、上两侧。吸气阀呈舌形，它的一端用销钉固定在阀板1上，另一端可以自由运动，并伸入气缸端面相应的凹槽中。凹槽的深度限制了阀片的升程，起到升高限制器的作用。吸气通道为四个按菱形分布的小孔，被吸气阀片所遮盖。

排气阀片呈弓形，两端用螺钉固定在阀板l上，阀片上面装有缓冲弹簧片，弹簧片上面还有一弓形盖板，作为排气阀升高限制器。排气通道为四个按弧形分布的小孔，被排气阀片所遮盖。簧片阀阀片的形状很多。随阀座上气流通道和阀片的固定位置而异。

(6)机体及缸套

机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的相对位置的部件。机体包括气缸体和曲轴箱两个部分。安装气缸套的部位称为气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。装在机体上的还有气缸盖、轴承座等零部件。机体的几何形状复杂，加工面多，在工作时承受较大压力，所以采用强度较高的灰铸铁HT200铸成。

机体是整个压缩机的支架，因而要求其有足够的强度和刚度。机体的结构形式很多，不同类型和用途的压缩机的机体各不相同，有的带气缸套，有的气缸是直接在机体上加工而成.

三、制冷压缩机的输气量调节(能量调节capacitycontrol)

压缩机制冷量的大小与运转情况有关。当外界条件或被冷却对象的负荷发生变化时，为了既保持室(库)内所需要的低温，又要实现经济运行，就必须根据外界条件的变化，调节压缩机的产冷量，也就是调节压缩机的输气量，使其和当时的外界负荷相适应。采用不同的调节方法，它所获得的经济效果是不一样的。目前常用的调节方法有以下两种。

（1)压缩机的间歇运行

(2)顶开吸气阀片调节输气量

目前我国缸径在70mm以上的高速多缸制冷压缩机，广泛采用顶开吸气阀片的办法来调节输气量。它的工作原理是：调节机构将压缩机的吸气阀片强制顶离阀座，使吸气阀始终处于开启状态。压缩机吸气过程中，低压蒸气从吸气阀吸入压缩过程中因压力无法升高，排气阀始终处于关闭状态，低压蒸气又通过吸气阀重新回到吸气腔，因而使该气缸的输气量为零，达到输气量调节的目的。利用这种方法可以实现压缩机的空载起动及调节制冷能力。

这种能量调节装置的典型是杆式卸载装置。

此种能量调节器通过调节一种水压阀机构（hydraulicvalvemechanism）中的油压起作用。将调节器装设于曲轴箱内，根据制冷剂的吸气压力和大气压力差进行相应的调整。比如说当温度较低时，能量调节器就打开吸气阀进入卸载状态，这是压缩机活塞不会对汽缸内气体进行压缩，只需要克服摩擦做功即可，这样就不需要耗费很多能量了。当温度需要降低时，就需要更多的液态工质进入蒸发器，这就需要增大吸气压力。能量调节器感知这种变化后，就会增大杆式卸载装置的油压，推动相应机构使吸气阀关闭进入正常工作状态。

顶开吸气阀片的调节机构有如下几种。

1)油缸-拉杆顶开机构油缸-拉杆式顶开机构由气缸、油活塞、弹簧、拉杆、转动环、顶杆弹簧等零件组成，其动作由润滑系统的油压控制。当油压消失时，油活塞2和拉杆4，在弹簧l的作用下向左移动，拉杆4的另一端有两个凸圆装嵌在两个转动环6的缺口内，转动环6装在气缸套上，当拉杆4移动时，带动转动环6转动，环上有6个斜面，顶杆与斜面接触，转动环转动时，顶杆5沿斜面上升，顶开吸气阀片，使压缩机的该气缸处于空载状态。

当油缸内有油压时，油活塞2和拉杆4向右移动，转动环6反向转动，使顶杆5向下移动，吸气阀片关闭，使该气缸处于正常工作状态。由此可见，这种机构不仅能起到调节输气量的目的，而且具有卸载启动作用。因为压缩机在停止运行状态下，润滑系统无油压，进气阀处于开启状态，使压缩机空载启动。

压缩机启动后，油泵开始工作，油压逐渐建立，当油压超过弹簧1的弹力时，油活塞2开始动作，使吸气阀片下落，压缩机投入正常运行。

总之，能量控制阀是以蒸发压力(也即吸气压力)的变化为感应讯号自动控制卸载机构动作的。

2)油压直接顶开机构顶开进气阀的机构除用油缸-拉杆机构外，还有用油压直接推动动环、进而顶开进气阀片的调节机构。我国缸径为70mm的制冷压缩机即采用了这种机构，其结构如图2-38所示。当润滑系统的高压油进入动环1和定环2之间的环形空间时，由于油压大于卸载弹簧3的弹力，因而使动环1向下移动，顶杆6和阀片5也随之下落，气阀正常工作。当高压油路被切断、环形空间的油压消失时，动环1在弹簧3的作用下向上移动，阀片5被顶杆6顶离阀座4，使该气缸处于卸载状态。这种机构同样具有卸载启动的特点，结构比较简单，但加工精度要求较高。

3)电磁阀控制的能量调节机构顶开吸气阀片的输气量调节机构，也可利用电磁阀来达到控制的目的，即利用由不同的低压压力继电器所操纵的电磁阀来控制压力油路，从而实现气缸卸载目的，如图2-39所示。油泵来的压力油通过节流装置，与卸载装置的油缸相通。如果电磁阀关闭，压力油将进入油缸，使油活塞产生位移，带动气缸套上的转动环，并使气阀顶杆下落，吸气阀片投入正常工作。相反，若电磁阀开启，由于电磁阀和回油通路阻力较小，压力油通过电磁阀和回油通道返回曲轴箱，卸载油缸中的油活塞在弹簧力的作用下向右移动，从而使与该油缸相通的一组气缸处于卸载状态。

4)电磁式输气量调节目前在中型活塞式制冷压缩机中，出现了一种电磁式输气量调节装置，如图2-40所示。在吸气阀片4的上方有一线圈7，并由一非磁性黄铜环座6所旋紧，黄铜环内安放弹簧2，它起到了升程限制器的作用。当线圈中有电流通过时，产生的磁场绕过非磁体黄铜环，穿过阀片，将阀片吸起，实现了气缸的卸荷。

多缸压缩机顶开进气阀片的调节。能实现输气量从空负荷到全负荷之间的分段调节。我国制冷压缩机系列产品中，以两个气缸为一调节单位，如8缸压缩机，可以进行0，25，50，75，100％的五级调节，相应的工作气缸数为0，2，4，6，8缸；6缸压缩机可实现0，1／3，2／3，1的四级调节。压缩机的输气量调节除上述几种方法外，尚有利用多台压缩机的台数调节(往往在大型制冷装置中与顶开吸气阀片的调节方式联合使用)、输气量旁通调节、吸气节流调节等方法。还有一种能量控制方式是热气旁通法。这种方法允许压缩机的排气一部分进入冷凝器一部分返回到压缩机的吸入口。相比较而言，杆式卸载装置在效率上要高于热气旁通法，因为前者不存在压缩功而后者存在。四、制冷压缩机的润滑系统（lubricationsystem）

(1)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。

5)压缩机的润滑系统还向能量调节装置供油。(2)润滑方式及润滑系统

制冷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。

飞溅润滑因润滑油循环量少，又难以控制，润滑效果较差。另外，因飞溅润滑的油压低，无法装设过滤器，所以润滑油容易污脏，加剧摩擦零件的磨损。但由于没有油泵，系统简单，故仍被小型开启式和半封闭式压缩机广泛采用。

压力润滑是利用油泵产生一定的油压，通过输油通道将润滑油送到各摩擦表面。由于油压稳定，不仅可对润滑油进行过滤，而且油量可保证摩擦表面更好地冷却，可降低压缩机的工作噪声(因飞溅润滑系统中，当旋转机构在击油时要产生噪声)，提高机器的寿命和可靠性。故我国中小型制冷压缩机系列中，广泛采用压力润滑方式。根据油泵作用力的方式，压力润滑有离心油泵和齿轮油泵润滑两种。

1)离心油泵(centrifugaloilpump)润滑系统

离心油泵润滑系统广泛采用于小型全封闭式制冷压缩机中。由于全封闭式压缩机中所采用的偏心轴普遍为垂直安装，因而可利用轴的下端做成偏心油道来作为泵油机构，这样不仅可以不附加零件，而且结构简单，运行可靠。油从底部经过滤网进入立轴中的偏心孔道，在离心力的作用下，沿径向小孔和纵向孔道输送至主轴承和连杆轴承处。主轴中钻有两个偏心孔道，一个通向主轴承，一个通向连杆轴承。在主轴颈上开有交叉的油槽，一方面起布油作用，另一方面保证压缩机在正、反向旋转时都能正常供油。气缸和连杆小头处的润滑，依靠从轴承处喷出的油滴飞溅润滑。

由于氟利昂在油中的溶解度随压力升高和温度降低而增加，在每次启动时，会产生气化现象，在油泵中形成气泡，破坏润滑油的正常流动。为此，往往在轴的下端装一短管，并伸入润滑油中，在短管上安装一放气管，让集中在旋转中心线附近的蒸气由放气管排出。2)齿轮油泵(gearoilpump)润滑系统压缩机的曲轴为水平安装时，大多数采用齿轮油泵式压力润滑系统，如图2-43所示。

曲轴箱中的润滑油经过粗滤油器滤去杂质，被齿轮油泵吸入，提高压力后经精过滤器，然后分成三路：一路进入曲轴后端，润滑主轴颈及相邻的一个曲柄销，并通过连杆杆身中的油孔输送到连杆小头，润滑小头轴承；一路进入轴封室，润滑和冷却轴封摩擦面，然后从主轴颈上的油孔流入曲轴内的流道，润滑另一端主轴承和相邻的一个曲柄销，再由连杆杆身中的油孔输向连杆小头；最后一路经油压分配阀进入输气量调节机构的控制系统。气缸壁的润滑仍然依靠飞溅作用。各路润滑油最后流回曲轴箱，供循环使用。此外，有的曲轴箱内还装有润滑油冷却器，保证润滑油的温度在规定的正常温度范围之内。

在压力润滑系统中，油泵出口压力和曲轴箱内压力(吸气压力)的差值，应不低于0.1MPa，油压大小可通过油压调节阀，用改变泄油量的方法加以调节。如果压缩机本身带有油压传动的顶开吸气阀片的输气量调节机构时，油泵出口压力应调节到比曲轴箱内压力高0.15～0.3MPa。

(3)润滑设备

压力润滑系统的主要设备有油泵(oilpump)、滤油器(oilfilter)、油冷却器(oilcooler)、油压调节阀（oilpressureregulatevalve）、油压继电器(oilpressurerelay)及油压表(oilpressuremeter)等。下面对油泵、滤油器、油冷却器的结构作简单介绍。

1)齿轮油泵目前制冷压缩机中所采用的齿轮油泵有三种型式。

外啮合齿轮油泵：它是老式产品中广泛使用的一种。结构简单。它由两个直径相同的齿轮相互啮合，齿轮和壳体之间具有很小的径向间隙和端面间隙，齿间和壳体之间形成许多小的空间，当曲轴带动齿轮旋转时，充满这些空间的润滑油随之移动，因此润滑油就不断地从吸入口排向排出口。中间相互啮合的齿面实际上成了吸入口和排出口之间的密封面。当两齿接近完全啮合时，残存于齿隙中的油通过减压端面槽泄出。这种齿轮油泵的结构虽简单，但只能单方向转动供油，否则将失去泵油能力，因此需要特别注意压缩机的运转方向。显然，这种外齿轮啮合油泵，对于采用三相电动机的封闭式压缩机来说是不适用的。

月牙形齿轮油泵它是由外齿轮1、内齿轮3、月牙体2及泵壳4等零件组成。内、外齿轮偏心啮合，它们和月牙体、泵壳、泵盖间的径向间隙和端面间隙都很小，在它们之间形成了许多贮油空间。当曲轴通过连接块带动内齿轮旋转时，内齿轮便带