(完整版)往复式压缩机的基础知识

职工技能培训教材

往复式活塞压缩机教案

编写胡方柱

设备动力部

2014年5月8日

往复式压缩机的基础知识

一、活塞式压缩机简介

1、按气缸的布置可将其分为：

（1）立式压缩机，气缸均为竖立布置；（2）卧式压缩机，气缸均为横卧布置；（3）角式压缩机，气缸布置为V型、W型、L型、星型等不同角度；（4）对称平衡式压缩机，气缸横卧布置在曲轴两侧，相对两列气缸的曲拐错角为180℃，而且惯性力基本平衡。

2、若按排气压力可分为：

（1）低压压缩机，排气压力为0.3~1MPa（表压）；（2）中压压缩机，排气压力为1~10 MPa（表压）；（3）高压压缩机，排气压力为10~100MPa（表压）；（4）超高压压缩机，排气压力＞100 MPa（表压）。

3、若按排气量可分为：

（1）微型压缩机，排气量＜0.017m³/s；（2）小型压缩机，排气量为0.017~0.17 m³/s；（3）中型压缩机，排气量为0.17~1.00 m³/s；（4）大型压缩机，排气量＞1.00 m ³/s。

4、若按气缸达到终压所需级数可分为：

（1）单级压缩机，气体经一次压缩达到终压；（2）双级压缩机，气体经两级压缩达到终压；（3）多级压缩机，气体经三级以上压缩达到终压。

5、若按活塞在气缸中的作用可分为：

（1）单作用压缩机，气缸内仅一端进行压缩循环；（2）双作用压缩机，气缸内两端都进行同一级次的压缩循环；（3）级差式压缩机，气缸内一端或两端进行两个或两个以上不同级次的压缩循环。

6、若按列数的不同可分为：

（1）单列压缩机，气缸配置在机身一侧的一条中心线上；（2）双列压缩机，气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上；（3）多列压缩机，气缸配置在机身一侧或两侧两条以上的中心线上。

活塞式压缩机的种类虽然繁多，结构复杂，但其基本构造大致相同。对于无十字头的活塞式压缩机，主要零部件有机身、曲轴、连杆、活塞、气缸、进排气阀等；对于有十字头的活塞式压缩机，除有上述零件外，还有十字头及滑道、活塞杆及填料函等。活塞式压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变成为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成压缩容积；活塞在气缸内做往复运动，使气体在气缸内完成进气、压缩、排气等过程，由进排气阀控制气体进入与排出气缸；在曲轴侧的气缸端部装置填料密封，以阻止气体外漏。活塞上的活塞环，阻止活塞两侧气缸容积内的气体互相窜漏。

二、活塞式压缩机主要零部件

1、气缸

气缸承受着气体的压力，故应具有足够的强度。工作压力小于5MPa（表压）的气缸，通常采用HT200或优质铸铁制造；压力低于20MPa（表压）时，可用铸钢制造；对于更高压力的气缸，可用碳钢或合金钢锻制。但是，由于气缸结构的复杂程度和缸径大小不同，往往同等工作压力的气缸材质也不一定相同，因为在保证足够强度的同时，还要考虑制造的难易及造价问题。所以，检修气缸时，应根据“产品说明书”或取样分析来加以认定，不能随意改变气缸的材质。活塞在气缸内做往复运动，使缸内壁受摩擦，要求缸壁应具有良好的耐磨性和良好的润滑条件。高压级的铸钢或锻钢气缸，其耐摩擦性能不好，易产生将活塞咬死现象，故多数钢质气缸都镶有耐摩擦性能较好的铸铁缸套。缸套尽量采用高质量的珠光体铸铁，一般低压下采用HT200，中、高压下采用HT250、HT300或HT350等。

气缸上的螺栓均受交变载荷作用，故螺栓应耐疲劳，常用40号优质钢或40Cr钢。

2、活塞组件

活塞组件包括活塞体、活塞环和活塞杆。活塞体是受压件，应有足够的强度和刚度。活塞的往复运动将产生惯性力，故质量以小为好，而对称平衡压缩机则要求惯性力对称平衡，为此，活塞体可根据实际需要选用铸铁、铝及铝合金、铸钢、锻钢或用钢板焊制。

活塞环随活塞在缸中往复摩擦，要求活塞环应耐磨。通常要求活塞环的的硬度比缸面的硬度高10%~15%；与铸铁缸面或缸套相配合的活塞环采用铸铁HT200或HT250；与钢质缸套或碳化钨缸套配用的的是合金铸铁。对于高转速、高压力的压缩机，可采用铸铁环上镶填充四氟乙烯或镶青铜及紫铜，有的在活塞环的表面镀铬，以减少活塞环的磨损和拉缸。无油润滑压缩机的活塞环采用填充四氟乙烯、石墨、尼龙及其它自润滑材料。

各种压缩机（除立式压缩机以外）的活塞大都支承在气缸工作面上，为减少缸面磨损，对大直径的活塞都专门用耐磨材料制成承压面。承压面的材料，有注油润滑活塞，常采用填充氟塑料、尼龙以及其它自润滑材料制成各种形式的支承环。

活塞杆受活塞的压力和拉力交变作用，要求活塞杆要有韧性。在密封压力作用下，杆表面与填料还不断地往复摩擦，为防拉毛，要求杆的摩擦表面要硬，一般应在HRC50

以上。常用材料有40号、45号优质碳钢及33CrMoAlA、38 CrMoAlA等。用40号、45号钢表面镀铬，可提高表面硬度和耐磨性，但镀层太厚易脱落，一般镀层磨削后应保持

0.05~0.25mm为宜；此外，还可用高频淬火或渗碳处理，而35CrMoAlA和38 CrMoAlA合金钢常采用氮化处理。

3、气阀

气阀处于冲击载荷下工作，故应有足够的强度和刚度。低压的阀座和升程限制器，可用HT200铸铁制造，铸件应时效处理；高压的阀，可用35号、40号、45号优质碳钢或40Cr钢，阀座的密封面需经高频淬火硬化；对于有腐蚀性介质的氧气压缩机的阀座和升程限制器，常采用黄铜（HPb 59—1）和不锈钢（1Cr18Ni9Ti，Cr13）。阀片受重复冲击载荷和交变弯曲载荷的作用，阀片材料应具有强度高、韧性好、耐磨损、耐腐蚀等性能。对于无腐蚀性介质（如空气、氮气、氢气、石油气等）的压缩机，其阀片常用30CrMnSiA 制造；对于有腐蚀性介质的压缩机（如二氧化碳压缩机、氧压机等），阀片常用1Cr13、2Cr13、3Cr13或1Cr18Ni9Ti等材料制造。阀片经淬火、回火处理后，其硬度应为HRC40~56。也有改用工程塑料制造阀片，既可节省合金钢，又可采用较大的阀片升程和较小的弹簧力，能使阻力下降。工程塑料耐腐蚀，对气体气质的适应性很广，但受耐温和强度的限制，目前多用于低压级吸气阀。