活塞式空壓機(jī)組成結(jié)構(gòu)、主要種類、基本特點(diǎn)、工作原理及主要問題

活塞式空壓機(jī)是往復(fù)式空壓機(jī)中的一種，其壓縮元件是一個(gè)活塞，在氣缸內(nèi)部做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，按活塞同氣體。衍生產(chǎn)品有空壓機(jī)、流水線設(shè)備、塑機(jī)、風(fēng)機(jī)等。

組成結(jié)構(gòu)

活塞式空壓機(jī)基本組成

1 —排氣閥 2 —?dú)飧?3 —活塞 4 —活塞桿

5 —滑塊 6 —連桿 7 —曲柄 8 —吸氣閥

9 —閥門彈簧

這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過程結(jié)束時(shí)總有剩余容積存在。在下一次吸氣時(shí)，剩余容積內(nèi)的壓縮空氣會(huì)膨脹，從而減少了吸人的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。且由于剩余容積的存在，當(dāng)壓縮比增大時(shí)，溫度急劇升高。故當(dāng)輸出壓力較高時(shí)，應(yīng)采取分級(jí)壓縮。分級(jí)壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。一為單級(jí)活塞式空壓機(jī)，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 壓力范圍的系統(tǒng)。單級(jí)活塞式空壓機(jī)若壓力超過指定的范圍，各項(xiàng)性能指標(biāo)將急劇下降，故往往采用多級(jí)壓縮，以提高輸出壓力。為了提高效率，降低空氣溫度，需要進(jìn)行中間冷卻。為二級(jí)壓縮的活塞式空壓機(jī)空氣經(jīng)低壓缸后壓力由 p 1 提高至 p 2 ，溫度由 T l 升至 T 2 ；然后流入中間冷卻器，在等壓下對(duì)冷卻水放熱，溫度降為 T l ；再經(jīng)高壓缸壓縮到所需要的壓力 p 3 。并由該圖可見，進(jìn)入低壓缸和高壓缸的空氣溫度 T l 和 T 2 ，位于同一等溫線 12 ′ 3 ′ 上 ，兩個(gè)壓縮過程 偏離等溫線不遠(yuǎn)。同一壓縮比 p 3 / p 1 的單級(jí)壓縮過程為 123 ″ ，比兩級(jí)壓縮偏離等溫 12 ′ 3 ′ 遠(yuǎn)得多，即溫度要高許多。且單級(jí)壓縮消耗功相當(dāng)于圖中面積 613 ″ 46 ，兩級(jí)壓縮消耗功相當(dāng)于圖中面積 61256 和 52 ′ 345 之和，節(jié)省的功相當(dāng)于 2 ′ 23 ″ 32 ′ ?？梢?，分級(jí)壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高效率。

主要種類

接觸的方式不同，常有一些幾種形式：

活塞式空壓機(jī)-是一種往復(fù)式空壓機(jī)中常見的，使用多的一種，其活塞直接接觸氣體。靠活塞環(huán)來密封壓縮氣體。在氣壓傳動(dòng)中，通常采用容積型活塞式空氣壓縮機(jī)。這里介紹兩種典型結(jié)構(gòu)，用來幫助理解空氣壓縮機(jī)的工作原理。

立式空氣壓縮機(jī)的氣缸中心線與地面垂直，臥式空氣壓縮機(jī)的氣缸中心線則與地面平行。原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)曲 柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。空氣壓縮機(jī)中 的進(jìn)氣、排氣過程與液壓泵的吸油、壓油過程類似。

活塞式空壓機(jī)一般以排氣壓力、排氣量（容積流量）、結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類。

1．按排氣壓力高低分為：

低壓空壓機(jī) 排氣壓力≤1.0MPa

中壓空壓機(jī) 1.0MPa<排氣壓力≤10MPa

高壓空壓機(jī) 10MPa<排氣壓力≤100MPa

2．按排氣量大小分為：

小型空壓機(jī) 1m3/min<排氣量≤10m3/min

中型空壓機(jī) 10m3/min<排氣量≤100m3/min

大型空壓機(jī) 排氣量>100m3/min

空壓機(jī)的排氣量指吸入狀態(tài)自由氣體流量。

一般規(guī)定：軸功率<15KW、排氣壓力≤1.4MPa為微型空壓機(jī)。

3．按氣缸中心線與地面相對(duì)位置分為：

立式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面垂直布置。

角度式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面成一定角度（V型、W型、L型等）。

臥式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面平行，氣缸布置在曲軸一側(cè)。

對(duì)動(dòng)平衡式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面平行，氣缸對(duì)稱布置在曲軸兩側(cè)。

4．按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：

單作用——?dú)怏w僅在活塞一側(cè)被壓縮。

雙作用——?dú)怏w在活塞兩側(cè)被壓縮。

水冷式——指氣缸帶有冷卻水夾套，通水冷卻。

風(fēng)冷式——?dú)飧淄獗砻骅T有散熱片，空氣冷卻。

固定式——空壓機(jī)組固定在地基上。

移動(dòng)式——空壓機(jī)組置于移動(dòng)裝置上便于搬移。

有油潤(rùn)滑——指氣缸內(nèi)注油潤(rùn)滑，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油循環(huán)潤(rùn)滑。

無油潤(rùn)滑——指氣缸內(nèi)不注油潤(rùn)滑，活塞和氣缸為干運(yùn)轉(zhuǎn)，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由潤(rùn)滑油循環(huán)潤(rùn)滑。

全無油潤(rùn)滑——?dú)飧變?nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均無油潤(rùn)滑。

此外還分為有十字頭（中小型無油空壓機(jī)）、無十字頭（V、W型低壓微型空壓機(jī)）；

基本特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.壓力范圍大；

2.氣量調(diào)節(jié)對(duì)壓力影響??；

3設(shè)備價(jià)格低，初投資低；

4.操作方便；

5.使用壽命長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：

1.設(shè)備體積大且笨重；

2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，維修工作量大；

3.運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和噪聲較大，設(shè)備安裝基礎(chǔ)要求高；

4.運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高。

工作原理

在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞向右移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力 p a ，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內(nèi)，這個(gè)過程稱為壓縮過程。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出空氣管道內(nèi)壓力 p 后，排氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內(nèi)，這個(gè)過程稱為排氣過程?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)——活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

主要問題

空壓機(jī)的余隙容積，有的是結(jié)構(gòu)上的需要，有的是難以避免的。如活塞運(yùn)動(dòng)到排氣終了位置時(shí)，其端面與氣缸端面之間的間隙，主要是考慮到以下幾個(gè)因素：

1.制造精度及零部件組裝，與要求總是有偏差的。運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)過程中可能出現(xiàn)松動(dòng)，使結(jié)合面間隙增大，部件總尺寸增長(zhǎng)。

2.對(duì)壓縮含有水滴的氣體，壓縮時(shí)水滴可能集結(jié)。對(duì)于這種情況，余隙容積可防止由于水不可壓縮性而產(chǎn)生的水擊現(xiàn)象。

3.活塞周期運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦和壓縮氣體時(shí)產(chǎn)生熱量，使活塞受熱膨脹，產(chǎn)生徑向和軸向的伸長(zhǎng)，為了避免活塞與汽缸端面發(fā)生碰撞事故及活塞與缸壁卡死，故用余隙容積來消除。

有關(guān)氣閥到氣缸容積的通道 所形成的余隙容積，主要是由于氣閥布置所難以避免的。 在空壓機(jī)工作時(shí)，余隙容積使進(jìn)氣閥吸入的氣體體積減少了，相應(yīng)排氣量降低了，所以在設(shè)計(jì)氣缸時(shí)，要預(yù)先考慮到余隙容積對(duì)排氣量的影響。設(shè)計(jì)空壓機(jī)時(shí)，在考慮到生產(chǎn)率、制造、裝配和安全運(yùn)轉(zhuǎn)等情況下，應(yīng)盡量使余隙容積小些。但有時(shí)為了調(diào)整活塞力，相應(yīng)加大些余隙容積，這在設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)式空壓機(jī)時(shí)，也是經(jīng)常碰到的。