往復壓縮機結(jié)構與工作原理

關于往復壓縮機結(jié)構與工作原理第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一往復式壓縮機1.1概述1.2多級壓縮1.3主要熱力性能指標及結(jié)構參數(shù)1.4主要零部件1.5壓縮機的選型第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.1概述1.1.1總體結(jié)構1.1.2工作過程1.1.3特點及應用1.1.4分類及型式1.1.5命名規(guī)則第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一立式壓縮機臥式壓縮機一般臥式對動型對置式M型H型角度式壓縮機V型L型W型扇型星型1.1.1總體結(jié)構第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.1.1總體結(jié)構工作腔部分:

氣閥氣缸活塞

傳動部分:

連桿曲柄十字頭機身部分輔助設備:潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.1.2工作過程1-氣缸蓋2-排氣閥3-進氣閥4-氣缸5-活塞6-活塞環(huán)7-冷卻套8-連桿9-曲軸第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.1.3特點及應用1.工作的穩(wěn)定性較好；2.機器適用性強；3.機器的熱效率較高；4.容積式機器結(jié)構較復雜，易損零件多；5.氣體吸入和排出是間歇的，易引起氣柱及管道的振動第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一立式壓縮機臥式壓縮機一般臥式對動型對置式M型H型角度式壓縮機V型L型W型扇型星型其他分類方式1.1.4分類及型式第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.2多級壓縮1.2.1多級壓縮的定義1.2.2多級壓縮的優(yōu)點1.2.3級數(shù)的選擇1.2.4壓力比的分配1.2.5各級容積的確定第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.2.1多級壓縮的定義

所謂多級壓縮是將氣體的壓縮過程分在若干級中進行，并在每級壓縮之后將氣體導入中間冷卻器進行冷卻。第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.2.2多級壓縮的優(yōu)點

節(jié)省壓縮氣體的指示功降低排氣溫度提高容積系數(shù)降低活塞力第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.2.3多級的選擇

大、中型壓縮機級數(shù)的選擇，一般以最省功為原則。小型移動壓縮機雖然液應注意節(jié)省功的消耗，但往往重量是主要矛盾。因此級數(shù)選擇多取決于每級允許的排氣溫度。在排氣溫度的允許范圍內(nèi)，盡量采用較少的級數(shù)，以利于減輕機器的重量。對于一些特殊氣體，其化學性質(zhì)要求排氣溫度不超過某一溫度，因此級數(shù)的選擇也取決于每級允許達到的排氣溫度。下表是往復壓縮機級數(shù)與終了壓力的一般關系。

終壓(MPa)0.5~0.60.6~31.4~153.6~4015~10020~10080~150級數(shù)(z)1234567第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.2.4壓力比的分配

多級壓縮過程中，常取各級壓力比相等，這樣各級消耗的功相等，而壓縮機的總耗能也最小。即各級壓力比為：式中，z—壓縮機級數(shù)。對于實際氣體，考慮到氣體可壓縮性的影響，壓力比的分配可根據(jù)功相的原理作適當?shù)纳?。第二十四頁，共七十一頁，編輯?023年，星期一1.3主要熱力性能指標及結(jié)構參數(shù)1.3.1吸排氣1.3.2容積流量1.3.3供氣量1.3.4排氣溫度1.3.5功與功率第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.3.1吸、排氣壓力壓縮機的吸氣和排氣壓力分別指第一吸入管道處和末級排出接管處的氣體壓力。因為壓縮機采取的是自動閥，氣缸內(nèi)壓力取決于進、排氣系統(tǒng)的壓力，所以吸、排氣壓力是可以變更的。壓縮機銘牌上的吸、排氣壓力是指額定值，實際上只要機器強度、排氣溫度、原動機功率及氣閥工作許可。它們是可以在很大范圍內(nèi)變化的。第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.3.2容積流量

壓縮機的容積流量，通常是指單位時間內(nèi)壓縮機最后一級排出的氣體，換算到第一級進口狀態(tài)的壓力和溫度時氣體容積值，單位是m3/h或m3/min.

第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一

容積流量隨壓縮機的進口狀態(tài)而變，它不反映壓縮機所排氣體的物質(zhì)數(shù)量。化工工藝中適用的壓縮機由于工藝計算的需要，需將流量折算到標準狀態(tài)(℃)時的干氣容積值，此值稱為供氣量或稱標準容積流量（在空氣動力計算中標準溫度為15℃）。

1.3.3供氣量第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.3.4排氣溫度壓縮機的排氣溫度時指壓縮機末級排出氣體的溫度，它應在末級氣出氣管處測得。多級壓縮機末級之前各級的排氣溫度稱為該級的排氣未溫度，在相應的排氣接管處測得。第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.3.5功與功率指示功：壓縮機用于壓縮氣體所消耗的功；摩擦功：壓縮機用于克服機械摩擦所消耗的功；軸功：指示功與摩擦功之和，即主軸需要的總功；功率：單位時間所消耗的功；比功率：排氣壓力相同的機器，單位容積流量所消耗的功第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.6調(diào)節(jié)方式及控制1.氣量的調(diào)節(jié)方式氣量的調(diào)節(jié)要求氣量的調(diào)節(jié)原理氣量調(diào)節(jié)的幾種方式2.調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)管路調(diào)節(jié)壓開進氣閥調(diào)節(jié)第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一氣量的調(diào)節(jié)要求

容積流量隨時和耗氣量相等，即所謂連續(xù)調(diào)節(jié)，當不能連續(xù)調(diào)節(jié)時可采用分級調(diào)節(jié)，最簡單的情況下壓縮機只有排氣和不排氣兩種工況，稱間斷調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)工況經(jīng)濟性好，即調(diào)節(jié)時單位容積流量功耗??；調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構簡單，安全可靠，并且操作維修方便。第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)適用范圍：內(nèi)燃機、蒸氣機以及可變轉(zhuǎn)速電動機驅(qū)動的壓縮機，可比較方便地實現(xiàn)連續(xù)的氣量調(diào)節(jié)。優(yōu)點：氣量連續(xù)；調(diào)節(jié)工況比功率消耗小，壓縮機各級壓力比保持不變；壓縮機上不需設專門的調(diào)節(jié)機構等。缺點：源動機本身性能的限制，且低于額定轉(zhuǎn)速時，經(jīng)濟性低。轉(zhuǎn)速低時由于壓縮機進氣速度降低，壓縮機氣閥工作可能會出現(xiàn)不正常。第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一（2）管路調(diào)節(jié)進氣節(jié)流：在管路方面增加適當阻力使壓力系數(shù)減少，由此使氣量減少。切斷進氣：這種調(diào)節(jié)利用閥門關閉進氣管路，由此使容積流量為零。進、排氣管連通：排氣管經(jīng)由旁通管路和旁通閥門與進氣管相連接。調(diào)節(jié)時只要打開旁路閥，排出的氣體便又會入進氣管路中。第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一（3）壓開進氣閥調(diào)節(jié)利用一個壓開裝置，把進氣閥強制地壓開，使進氣閥全部地或部分地喪失正常工作能力，也即使壓縮機吸進的氣體，因進氣閥片不能自動關閉而在壓縮和排氣行程仍回入進氣管，借以達到調(diào)節(jié)氣量的目的。全行程壓開進氣閥部分行程壓開進氣閥第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.7主要零部件1.7.1氣缸組件1.7.2活塞組件1.7.3氣閥組件1.7.4密封組件1.7.5曲軸-連桿機構1.7.6輔助系統(tǒng)第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.7.1氣缸組件對氣缸的要求氣缸的結(jié)構型式氣閥在氣缸中的布置氣缸的工作表面、缸套第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.對氣缸的要求應具有足夠的強度與剛度；要求氣缸內(nèi)部工作面及尺寸應用必要的加工精度和表面粗糙度，有良好的耐腐蝕性。余隙容積盡可能小些；應具有良好的冷卻、潤滑條件；氣缸上的開孔和通道，在尺寸和形狀等方面要盡可能有利于減少氣體阻力損失；應有利于制造和便于檢修，應符合系列化、通用化、標準化的“三化”要求，以便于互換。應力求結(jié)構簡單，造價低。第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一2.氣缸的結(jié)構型式按氣缸容積的利用情況按氣缸冷卻方式的不同按氣缸制造方法的不同單作用雙作用級差式風冷式水冷式鑄造氣缸鍛造氣缸第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一3.氣閥在氣缸中的布置氣閥在氣缸上配置三種方式：氣缸配置在氣缸蓋上；氣閥配置在氣缸體上；氣閥軸線與氣缸軸線呈非正交混合配置方式。布置氣閥的主要要求：盡量使氣閥通道面積大些，以減少氣流阻力損失；配置氣閥力求氣缸余隙要?。粴忾y安裝維修方便；對于高壓氣缸，盡可能不要在氣缸上開孔，以免消弱氣缸或引起應力集中。第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一4.氣缸的工作表面、缸套工作表面（鏡面）：與活塞外圓相配合的氣缸（或缸套）的內(nèi)壁表面。薄壁缸套：氣缸的工作表面經(jīng)過使用若干時間候，由于磨損的結(jié)果，常因間隙過大或表面粗糙等原因不能繼續(xù)使用。因此，可將工作表面再次加工或壓入一個圓桶型的薄壁缸套。缸套分類>>干式缸套：不直接與冷卻水接觸的缸套。濕式缸套：直接與冷卻水接觸的缸套。第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.7.2活塞組件活塞組件包括活塞、活塞環(huán)、活塞桿等。它們在氣缸中作往復運動，與氣缸一起構成壓縮容積?；钊钊麠U活塞環(huán)第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一活塞第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一活塞桿1.活塞桿的作用：連接活塞和十字頭，傳遞作用于活塞上的力并帶動活塞運動。2.對活塞桿的主要要求：活塞桿要有足夠的強度，剛度和穩(wěn)定性。耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度要求。在結(jié)構上盡量減少應力集中的影響。保證連接可靠，防止松動。活塞桿的結(jié)構設計要便于活塞的拆裝。第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一活塞環(huán)第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一活塞環(huán)第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.7.3氣閥組件氣缸的作用時控制氣缸中的氣體吸入和排出。氣閥的結(jié)構對氣閥的要求氣閥的種類環(huán)狀閥的構造及工作過程氣閥的材料氣閥的制造工藝要求第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一對氣閥的要求

氣閥的作用是控制氣缸中的氣體吸入和排出。壓縮機上的氣閥都是自動氣閥，即氣閥的啟閉不是用專門的控制機構而是靠氣閥兩側(cè)的壓力差來自動實現(xiàn)及時啟閉的。對氣閥的主要要求是：氣閥開閉及時，關閉時嚴密不漏氣；氣流通過氣閥時，阻力損失??；氣閥使用壽命長；氣閥形成的余隙容積?。唤Y(jié)構簡單，互換性好。第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一氣閥的種類閥型機構特征優(yōu)點缺點適用場合1環(huán)狀閥閥片呈環(huán)狀形狀簡單，應力集中部位少，抗疲勞好。加簡單，成本低，材料可套用，壞一環(huán)換一環(huán)，經(jīng)濟性好各環(huán)動作不易一致，阻力大，無緩沖片，壽命差，導向部位易磨損用于大、中、小氣量，高低壓壓縮機。不宜用于無油潤滑2網(wǎng)狀閥閥片呈網(wǎng)狀閥片動作一致，阻力比環(huán)狀閥小有緩沖片無導向部分磨損彈簧力適應閥片啟閉的需要形狀復雜，易引起應力集中，結(jié)構復雜，加工困難，閥片上有一點壞，全部報廢，經(jīng)濟性差同環(huán)狀閥，但適用于無油潤滑3碟形閥閥片呈碟形結(jié)構強度高，圓弧形密封口，阻力損失小，加工簡便流通面積小，不使用大氣量，運動件質(zhì)量大，影響及時啟閉用于高壓或超高壓壓縮機，小型壓縮機4條狀閥閥片呈條狀閥片本身有彈性不需要彈簧，運動質(zhì)量小，升程低應高速要求閥片材料及制造要求高使用較小第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一閥型機構特征優(yōu)點缺點適用場合5直流閥閥片安裝方與氣流方向一致通道面積大，流向不變，阻力小。閥片輕，有利于及時啟閥閥片厚度小，受壓低，壽命差用于低壓高速壓縮機6塑料閥閥片材料用尼龍，填充聚四氟乙烯閥片輕，有利于及時啟閉，沖擊力小，壽命長。升程大，阻力小，密封形好，可節(jié)省高強度合金鋼強度低，熱變形大耐溫性差目前吸氣閥用的多7組合閥吸排氣閥組合在一起在高壓級上可省去較大的鍛造缸頭，余隙容積小結(jié)構復雜，吸氣閥溫度高。降低了加熱系數(shù)小形壓縮機的高壓或超高壓壓縮機8多層環(huán)狀閥環(huán)狀閥片多層結(jié)構節(jié)省氣閥安裝面積余隙容積大用于大型低壓安裝面積受到限制的地方第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一環(huán)狀閥的構造及工作過程環(huán)狀閥的構造化妝閥工作過程氣閥運動曲線及分析第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一環(huán)狀閥的構造1-閥座2-閥片3-彈簧4-升程限制器第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一氣閥的材料閥座和升程限制器均受沖擊載荷，閥座還承受閥兩側(cè)的氣體壓力差。要求材料耐沖擊并有足夠強度。閥座和升程限制器的材料可根據(jù)氣體性質(zhì)的不同和承受壓力差的不同而選擇相應的材料。閥片材料應具有強度高、耐性好、耐磨、耐腐蝕性能。氣閥彈簧一般采用碳素彈簧鋼，合金彈簧鋼及不銹鋼等材料。第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一氣閥的制造工藝要求

用灰鑄鐵或合金鑄鐵制造的低壓閥閥座，密封表面應有特別細密的金相組織。用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼30CrMnSi制造的中壓與高壓閥座，密封表面要進行調(diào)質(zhì)或表面硬化處理，硬度達HRC30-35。閥座密封面應進行研磨，表面粗糙度及Ra值不得高于0.4μm。第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1.7.4密封組件簡介平面填料填料密封整體結(jié)構密封室的結(jié)構填料密封材料第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一密封組件簡介為了密封活塞桿穿出氣缸處的間隙，通常用一組密封填料來實現(xiàn)密封。填料是壓縮機中易損件之一。壓縮機中極少采用軟質(zhì)填料，常用的填料有金屬或金屬與硬質(zhì)填充塑料。對填料的要求是：密封性好，耐磨性好，使用壽命長結(jié)構簡單，成本低，標準化，通用程度高?；钊麠U與氣缸間隙采用填料密封，其密封原理是靠氣體壓力使填料緊抱活塞桿，阻止氣體泄漏。根據(jù)密封前后氣體的壓力差，常用的填料有適用于低壓的平面而填料和適用于高壓的錐形填料。第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一填料密封整體結(jié)構1-密封盒2-閉鎖環(huán)3-密封圈4-鐲形彈簧第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一填料密封整體結(jié)構1-密封盒2-閉鎖環(huán)3-密封圈4-鐲形彈簧第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一填料密封整體結(jié)構1-密封盒2-閉鎖環(huán)3-密封圈4-鐲形彈簧第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一1-密封盒2-閉鎖環(huán)3-密封圈4-鐲形彈簧填料密封整體結(jié)構第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一密封室的結(jié)構第六十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期一填料密封材料平面填料一般采用鑄鐵HT200，特殊情況用錫青AZQSn8-12，軸承合金ZChSnSb11-6以及高鉛青銅等。在無油潤滑壓縮機中，密封圈可選用填充聚四氟乙烯，由于這種材料導熱性差，并有冷流性，密封圈的端面及內(nèi)圓面應有較高的表面粗糙度要求，端面應研磨，Ra值為0.2