第一章活塞式制冷壓縮機(jī)

1、第二部分 制冷機(jī)及輔助設(shè)備第一章 活塞式制冷壓縮機(jī)第一節(jié) 活塞式制冷壓縮機(jī)工作原理1、活塞壓縮機(jī)的分類按使用的制冷劑來分，有氨壓縮機(jī)和氟利昂壓縮機(jī)兩種。按壓縮級數(shù)來分，有單級壓縮和雙級壓縮兩種。 按汽缸中心線的位置分，有直立式、V型、W型和S（扇）型。按壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)來分，有開啟式、半封閉式、全封閉式三種。2、活塞式壓縮機(jī)的工作過程1) 理想工作過程在分析活塞式壓縮機(jī)的工作過程中，可以先把實(shí)際過程簡化成理想過程。簡化時假定： a. 壓縮機(jī)沒有余隙容積；b. 吸、排氣過程沒有容積損失；c. 壓縮過程是理想的絕熱過程；d. 無泄漏損失。這樣，壓縮機(jī)的理想工作過程可用圖2-1所示的PV圖來表示?？v

2、坐標(biāo)表示壓力P，橫坐標(biāo)表示活塞在汽缸中移動時形成的容積V。在圖中，41表示吸氣過程，活塞從上止點(diǎn)開始向右移動，排氣閥（片）關(guān)閉，吸氣閥（片）打開，在壓力P1下吸入制冷劑氣；12表示壓縮過程，活塞從下止點(diǎn)向左移動，制冷劑從壓力P1絕熱壓縮到P2，此過程吸、排氣閥均關(guān)閉；23表示排氣過程，活塞左行至2位置時排氣閥打開，活塞繼續(xù)左行，在壓力P2下把制冷劑排出汽缸。由于假設(shè)沒有余隙容積 ，活塞運(yùn)行到3點(diǎn)時制冷劑全部排出。當(dāng)活塞再次向右移動時進(jìn)行下一次的吸氣過程。2) 實(shí)際工作過程壓縮機(jī)的實(shí)際工作過程與理想工作過程有很大不同。實(shí)際過程存在余隙容積；吸排氣閥有阻力，工作時存在壓力損失；汽缸壁與制冷劑之間有

3、熱交換，非絕熱過程；有漏氣損失。a. 余隙容積的影響（容積系數(shù)V）余隙：活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)位置時，活塞頂與閥座 之間保持一定的間隙，稱為余隙，余隙所形成的容積稱為余隙容積。.表2-1活塞壓縮機(jī)裝配間隙.doc造成余隙的主要原因是：防止曲柄連桿機(jī)構(gòu)受熱延伸時不至于使活塞撞擊閥座而引起機(jī)器損壞；排氣閥的通道占據(jù)一定的空間；運(yùn)動部件的磨損使零件配合間隙變大；活塞環(huán)與閥蓋之間的環(huán)型空間。余隙容積的存在，在排氣過程結(jié)束時不能將汽缸內(nèi)的氣體全部排凈，有一部分高壓氣體殘留在余隙容積內(nèi)，這樣在下一次吸氣開始前，這一部分氣體首先膨脹減壓，在壓力降低到低于吸氣壓力才能開始吸氣。所以，由于余隙容積內(nèi)的氣體膨脹，占據(jù)了

4、部分工作容積，使吸氣量減少，稱為余隙損失。壓比越大使，余隙損失越大。b. 吸排氣閥（片）阻力的影響(壓力系數(shù)P) 由于閥門（片）開啟時必須克服閥片的慣性力和壓在閥片上的彈簧力，以及氣體通過閥門的流動阻 力，使得實(shí)際吸氣壓力低于P1，產(chǎn)生節(jié)流損失；而排氣壓力高于P2，這使得余隙損失增大。汽缸內(nèi)部壓比大于外部壓比。c. 汽缸壁與制冷劑的熱交換影響(溫度系數(shù)T) 吸氣時低溫氣體吸收被排氣加熱了的汽缸的熱量，體積膨脹，壓縮機(jī)吸氣量減少，稱為預(yù)熱損失。 d. 壓縮機(jī)泄漏損失的影響 （氣密系數(shù)g） 壓縮機(jī)運(yùn)行時，由于密封不嚴(yán)和磨損會造成漏氣損失，它常發(fā)生在活塞環(huán)和汽缸壁之間的不密封處，使得氣體從高壓腔向低

5、壓腔泄漏。此外，吸、排氣閥片關(guān)閉不嚴(yán)或關(guān)閉滯后，也會造成汽缸內(nèi)氣體泄漏。這部分損失叫作泄漏損失。由于這些實(shí)際因素的影響，壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量總是小于理論輸氣量實(shí)際耗功總是大于理想過程的耗功。而影響這些因素最大的外界條件就是壓縮比，即冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的差值。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)1、我國系列活塞制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)高速：轉(zhuǎn)速在9601450r/min；多缸：開啟式壓縮機(jī)通常有2、4、6、8個汽缸。 多缸結(jié)構(gòu)使壓縮機(jī)布置緊湊，動平衡性能好，還可以通過使一部分汽缸空載運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到調(diào)節(jié)制冷量的目的。三種制冷劑通用：新系列大缸徑如100、125、 170系列壓縮機(jī)對R717、R12、R22三種制冷劑都可以

6、使用，只須更換部分零部件，如安全閥、氣閥彈簧、軸封、膠圈等。2、總體結(jié)構(gòu).活塞壓縮機(jī)總圖.doc壓縮機(jī)一般須具備以下幾部分：a.運(yùn)動部分：包括曲軸、連桿、活塞等。b.配氣部分：包括吸、排氣閥，吸、排氣通道等。 c.密封部分:包括活塞環(huán)、軸封、墊片、填料等。 d.潤滑部分：包括油泵、濾油器、油壓調(diào)節(jié)閥等。 e.安全部分：假蓋、假蓋彈簧、安全閥、高壓保護(hù)繼電器、油壓保護(hù)繼電器等。f.能量調(diào)節(jié)部分：卸載機(jī)構(gòu)。3、壓縮機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu).活塞壓縮機(jī)總圖.doc主要介紹開啟式壓縮機(jī)的主要零部件結(jié)構(gòu)。（1）機(jī)體：機(jī)體就是壓縮機(jī)的機(jī)身，它由汽缸體、.汽缸體.doc曲軸箱.曲軸箱.doc、汽缸蓋等組成。吸氣腔就

7、是汽缸體的內(nèi)腔，吸入氣體通過吸氣腔時可以冷卻汽缸套，散熱條件好。排氣腔在汽缸體上端，吸、排氣腔之間有隔板分開。對于單機(jī)雙級壓縮機(jī)，高、低壓級的吸、排氣腔之間都有隔板分開。汽缸蓋對汽缸上部起著密封作用，它和機(jī)體、假蓋一起形成了高壓蒸氣的排氣腔。在拆卸汽缸蓋時，應(yīng)防止假蓋彈簧將汽缸蓋彈出砸傷人。汽缸蓋螺栓中有兩個長螺栓，在拆卸時先松開短螺栓，再松長螺栓，慢慢釋放彈簧的彈力。圖22汽缸體下部是曲軸箱，內(nèi)裝曲軸和冷凍油以及粗油過濾器，曲軸箱與低壓級吸氣腔相通。曲軸箱兩側(cè)有手孔，方便拆裝連桿。機(jī)體前后端開有兩個軸承座孔，安裝前后軸承座。.加、放油閥.doc（2）汽閥缸套部件.汽閥缸套部件.doc大中型壓

8、縮機(jī)的汽缸工作鏡面不是和機(jī)體鑄在一起，另配有可單獨(dú)裝配的汽缸套，這樣做有以下幾點(diǎn)好處：a、汽缸套耗材少，可以采用優(yōu)質(zhì)材料或表面鍍鉻，來提高汽缸鏡面的耐磨性；b、如汽缸鏡面磨損到超過允許范圍，只要更換汽缸套，節(jié)省修理費(fèi)用，又簡單省時；c、可以簡化汽缸體、曲軸箱結(jié)構(gòu)，便于鑄造。汽閥是控制汽缸中依次進(jìn)行壓縮、排氣、膨脹、吸氣的控制機(jī)構(gòu)。其性能的好壞直接影響壓縮機(jī)的制冷量、功耗和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。目前活塞壓縮機(jī)多數(shù)采用環(huán)狀閥，如圖2-3所示為環(huán)狀閥的結(jié)構(gòu)。它是由閥座、閥片、升程限制器、汽閥彈簧等組成。它的開啟和關(guān)閉主要靠閥片兩側(cè)的壓力差來實(shí)現(xiàn)，因此，這種閥又稱為自動閥。汽閥按其作用不同，分為排氣閥和吸氣閥

9、。排氣閥.排汽閥.doc的閥座分為內(nèi)、外閥座兩部分。外閥座用螺釘與汽缸套一起固定在機(jī)體上.固定汽缸套.doc，而內(nèi)閥座用螺釘和假蓋固定在一起。排氣閥的兩條密封線分別做在內(nèi)、外閥座上，排氣閥片上壓有數(shù)個閥片彈簧，它的升程限制器就是假蓋。吸氣閥的閥座是做在汽缸套的凸緣上形成的兩圈凸出寬度為1.5mm左右的密封面，又稱閥線。閥線之間有一環(huán)形凹槽，槽中有均布的吸氣孔與吸氣腔相通。吸氣閥片也壓有閥片彈簧。排氣外閥座的下端面就是吸氣閥的升程限制器。圖24 汽閥缸套因為吸、排氣壓力不同，吸、排氣閥片彈簧的彈力也不同，裝配時應(yīng)注意區(qū)分。閥片彈簧程錐形，大頭裝到彈簧座中，應(yīng)旋轉(zhuǎn)安裝。假蓋被假蓋彈簧.假蓋及假蓋彈

10、簧.doc緊緊壓在排氣閥座上。作用是：當(dāng)汽缸內(nèi)產(chǎn)生液擊（液體制冷劑或潤滑油大量吸入汽缸時，由于液體的不可壓縮，活塞的運(yùn)動使液體產(chǎn)生巨大的沖擊力）時，假蓋被汽缸內(nèi)的壓力頂起，打開一條額外的通道，讓汽缸內(nèi)液體迅速排出，避免事故，起到安全閥的作用?；钊麎嚎s機(jī)最大的安全隱患就是回液（潮車），操作時應(yīng)盡量避免。汽缸套.汽閥缸套部件.doc內(nèi)腔是氣體在其內(nèi)壓縮、膨脹的部位，對活塞起導(dǎo)向作用，直接承受氣體壓力和活塞的側(cè)壓力，是壓縮機(jī)最重要的摩擦面之一，其內(nèi)徑尺寸及橢圓度超過規(guī)定尺寸就需要更換。汽缸套通過螺釘或定位銷固定在機(jī)體上，可以通過汽缸墊片的厚度來調(diào)整活塞上死點(diǎn)間隙（余隙）。上死點(diǎn)間隙允許值見表2-1。

11、.表2-1活塞壓縮機(jī)裝配間隙.doc因為汽缸體.汽缸體.doc內(nèi)腔（缸套外側(cè)）與曲軸箱相通，安裝高壓級汽缸時，機(jī)體與缸套之間應(yīng)加膠圈密封。（3）活塞部件.活塞.doc活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，壓縮由汽缸、閥片等組成的封閉容積內(nèi)的氣體。為減少往復(fù)運(yùn)動的慣性力，活塞常用鋁合金制成，并做成中空形式。它由頂部、環(huán)部、裙部和銷座四部分組成?；钊敳砍拾夹危ㄅc假蓋凸起相配合），上面有起吊螺孔。它承受蒸汽壓力。環(huán)部開有環(huán)槽，在其中放置汽環(huán)和油環(huán)，油環(huán)槽的內(nèi)壁圓周上開有很多回油孔，油環(huán)從汽缸壁上刮下的潤滑油可通過它流回曲軸箱。裙部略粗，在汽缸中起導(dǎo)向作用并承受側(cè)壓力?；钊N座位于裙部，裝配活塞銷使活塞與連桿小頭相

12、連。圖25 活塞結(jié)構(gòu)活塞環(huán)：.活塞環(huán).doc活塞環(huán)分為汽環(huán)和油環(huán)兩種。汽環(huán)的作用是密封蒸汽，減少汽缸內(nèi)的高壓氣體通過活塞與汽缸的間隙泄漏到曲軸箱中。油環(huán)的作用是將汽缸內(nèi)壁的油刮下流回曲軸箱。為保證活塞環(huán)在汽缸中有足夠的彈力，在自由狀態(tài)時，它的直徑比汽缸直徑大。在壓入環(huán)槽并進(jìn)入汽缸后，鎖口間隙及其與環(huán)槽的軸向間隙有嚴(yán)格要求，過大或過小都會影響壓縮機(jī)的正常工作，必須更換。具體間隙見表2-1和表2-2。.表2-1活塞壓縮機(jī)裝配間隙.doc.表2-2 活塞壓縮機(jī)零件磨損后更換參考值.doc活塞銷.活塞銷.doc：是活塞與連桿小頭的連接體。當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動時，它在活塞銷座和連桿小頭襯套中相對轉(zhuǎn)動而承受磨損

13、。為減少活塞銷的磨損，常采用浮動式配合方式，即活塞銷在銷座和小頭襯套中都沒有固定，可自由轉(zhuǎn)動。為防止浮動活塞銷軸向竄動伸出活塞擦傷汽缸，在銷座兩端的環(huán)槽內(nèi)裝上彈簧擋圈予以阻擋?；钊N與銷座及小頭襯套之間的間隙值見表2-1。.表2-1活塞壓縮機(jī)裝配間隙.doc .表2-2 活塞壓縮機(jī)零件磨損后更換參考值.doc圖26 活塞連桿組件（4）連桿部件.連桿.doc連桿是將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)運(yùn)動的中間連接體，把動力傳給活塞對蒸氣作功。連桿結(jié)構(gòu)一般可分為三部分：連桿小頭、連桿身、連桿大頭。連桿小頭一般都是整體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)摩擦面裝配軸承襯套.小頭襯套.doc，襯套材料一般采用磷青銅。小頭軸承的潤滑一

14、般是靠從連桿體內(nèi)鉆孔輸送過來的潤滑油進(jìn)行壓力潤滑。高壓級汽缸的壓力比較大，連桿小頭常采用滾針軸承結(jié)構(gòu)，提高使用壽命。同時，為減小耗油量，潤滑方式也采用飛濺潤滑。連桿大頭是連桿與曲軸連接的一端。除小型壓縮機(jī)連桿的大頭為整體式外，其余大部分為剖分式結(jié)構(gòu)。在與曲軸銷相配合的連桿大頭內(nèi)孔里一般裝有薄壁軸瓦.大頭軸瓦.doc。.表2-1活塞壓縮機(jī)裝配間隙.doc .表2-2 活塞壓縮機(jī)零件磨損后更換參考值.doc圖27 連桿部件連桿螺栓是剖分式連桿大頭中用以連接大頭蓋的緊固件，起著定位大頭蓋的作用。連桿螺栓在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時受力非常嚴(yán)重，如果在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷裂，會造成壓縮機(jī)的嚴(yán)重破壞。為了防止連桿螺栓在運(yùn)轉(zhuǎn)中松動

15、，連桿螺母必須設(shè)有防松裝置。嚴(yán)禁用其它螺栓替代連桿螺栓。（5）曲軸.曲軸.doc曲軸是壓縮機(jī)的一個重要零件，壓縮機(jī)消耗的功率就是通過曲軸輸入的，它是主要的受力部件。曲軸是由曲柄、曲柄銷和主軸頸、平衡塊四部分組成。平衡塊是用以平衡壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時曲柄、曲柄銷及部分連桿所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力和慣性力矩，其目的是減小壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的振動，也可以減輕曲軸主軸承.主軸承.doc上的負(fù)荷，減小軸承的磨損。.表2-1活塞壓縮機(jī)裝配間隙.doc .表2-2 活塞壓縮機(jī)零件磨損后更換參考值.doc圖28 曲軸（6）軸封.軸封部件.doc .活塞機(jī)軸封.doc對于開啟式壓縮機(jī)，驅(qū)動軸的一端要伸出機(jī)體外部，為了防止制冷

16、劑向外泄漏或空氣滲漏入系統(tǒng)，必須在軸的伸出部位及機(jī)體之間設(shè)置軸封裝置。如圖2-9所示的彈簧式軸封，是由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧、彈簧座、壓環(huán)和“O”型密封圈組成。為了潤滑動、靜環(huán)之間的密封面，減少滲漏并帶走熱量，軸封室內(nèi)充滿潤滑油，通過油泵把油不斷地輸送到軸封，然后通過曲軸上的油孔流向主軸頸及曲柄銷。因為曲軸是處在曲軸箱內(nèi)，軸封所處壓力為（低壓級）吸氣壓力，所以要求油壓比（低壓級）吸氣壓力高0.150.3MPa 。注意事項：對于氟利昂壓縮機(jī)，“O”型圈應(yīng)使用耐氟橡膠；軸封少量滲漏是允許的。.表2-2 活塞壓縮機(jī)零件磨損后更換參考值.doc（7）能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)的方法主要有：a.改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速

17、需要變頻器，影響油壓b.壓縮機(jī)間隙運(yùn)行溫度、壓力變化大，操作麻煩 c.壓縮機(jī)吸氣節(jié)流壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)性降低d.頂開吸氣閥片方便，經(jīng)濟(jì)，可實(shí)現(xiàn)卸載啟動頂開機(jī)構(gòu)的工作原理：通過頂桿將部分汽缸的吸氣閥片頂起，這幾個汽缸在吸氣之后進(jìn)行壓縮時， 于吸氣閥片不能關(guān)閉，汽缸中壓力不能建立，排氣閥片始終不能打開，被吸入的氣體沒有得到壓縮就經(jīng)過打開的吸氣閥片又排回到吸氣腔中。因此，這部分汽缸不能實(shí)現(xiàn)排氣，達(dá)到改變壓縮機(jī)排量的作用。如圖2-10。能量調(diào)節(jié)裝置是由能量控制閥和卸載機(jī)構(gòu).油缸及拉桿.doc .能量控制臺.doc兩部分組成，兩者之間通過油管相連，并用油泵輸出的壓力油作為動力。卸載機(jī)構(gòu)是一套裝在壓縮機(jī)內(nèi)部圖21

18、1 卸載機(jī)構(gòu) 的液力傳動機(jī)構(gòu)，主要由油缸、油活塞、拉桿.油缸及拉桿.doc、彈簧、轉(zhuǎn)動環(huán).轉(zhuǎn)動環(huán).doc、頂桿等組成。拉桿上的凸環(huán)嵌在汽缸套外部的轉(zhuǎn)動環(huán)中。卸載機(jī)構(gòu)的工作原理：卸載啟動的原理：注意事項：高、低壓級油缸有所區(qū)別，見圖2-11； 壓縮機(jī)左右兩側(cè)汽缸外的轉(zhuǎn)動環(huán)上斜槽方向不同。（8）油泵及潤滑系統(tǒng)飛濺潤滑：借助曲軸連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，把曲軸箱中的潤滑油甩向需要潤滑的表面，或是讓飛濺起來的油按設(shè)定的路線流過需要潤滑的表面。壓力潤滑：利用油泵加壓的潤滑油通過輸油管路輸送到需要潤滑的摩擦面。這種供油方式油壓穩(wěn)定，油量充足，潤滑安全可靠。圖2-12 潤滑系統(tǒng)油路的流向：曲軸箱中的潤滑油經(jīng)過裝在曲軸箱底部的濾網(wǎng)式（粗）油過濾器和三通閥.加、