第九章矿山空气压缩设备
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量。
第九章矿山空气压缩设备
§9—3 活塞式空压机的结构
L型空压机是两级、双缸、复动、水冷式空压机。 它主要由压缩机构、传动机构、润滑机构、冷
却机构、排气量调整机构和安全保护装置等六部分 组成。
型号意义：
第九章矿山空气压缩设备
一、压缩机构
1、气缸部件
气缸是空压机中组成压缩容积的主要部分，根据排气压力、 排气量、结构方案、气体性质以及所用材料，气缸的结构有各种 型式。L型空压机的气缸为开式铸铁气缸，水冷双层壁结构。
气阀有两大类：一类称为强制阀，它的启闭是由专门机构控 制，而与气缸内压力变化无关；这类阀结构复杂，启闭时间固定， 不适于变工况运转，故很少采用。目前空压机采用随缸内和管路 中气体压力变化而自行启闭的自动阀。
1、按气缸中心线的相对位置分 可分为立式、卧式、 角式（可分为V型、L型、W型）三种。 2、按压缩级数分 可分为单级、双级、多级三种。 3、按活塞往复一次作用次数分 可分为单作用、双作 用。 4、按冷却方式分 可分为水冷式、风冷式。
第九章矿山空气压缩设备
三、活塞式空压机的工作原理
图9—3 1、吸气过程 2、压缩过程 3、排气过程 4、膨胀过程
第九章矿山空气压缩设备
三、活塞式空压机的两级压缩
（一）采用两级Βιβλιοθήκη Baidu缩的原因
1、压缩比受余隙容积的限制
ε↑
•令：
•则当：
•时
•（
•V0—余隙容积，VT—理论工作容积。），
m=1时，可得最小的理论极限压缩比
（其中一般α=0.07～0.15，m—多变膨胀指数，1〈m〈1.4〉
第九章矿山空气压缩设备
2、压缩比受气缸润滑油温的限 制
机的比功率。单位Kw/m3/min。
第九章矿山空气压缩设备
二、一级活塞式空压机的工作循环 （一）一级活塞式空压机的理论工作循环 几点假设： （1）无余隙容积； （2）在整个吸气过程，气缸内空气的状态保持不变并与周围
大气状态相同； （3）在整个排气过程，气缸内空气的状态保持不变并与风包
中的空气状态相同； （4）气缸不漏气，气阀、吸排气管道无阻力； （5）压缩过程为等温过程、绝热过程或多变过程，但压缩指
（1）限制油温的原因
（2）单级压缩的极限压缩比
取吸气温度：T1=273+20=293K 极限排气温度： T2=273+190=463K
n=K=1.4
第九章矿山空气压缩设备
因此，大型空压机的压缩比，一般限制在5左
右，当需要压力较高时，一般采用两级或多级压缩。
第九章矿山空气压缩设备
（二）两级压缩的工作系统 图9-6 （三）两级压缩的优点 1、节省功耗； 图9-7 2、降低排气温度； 3、提高空压机的排气量； 4、可以降低活塞力； 5、中间冷却器可以分离一部分油和水，提高压气的质
第九章矿山空气压缩设 备
2020/12/9
第九章矿山空气压缩设备
压缩空气一直是矿山所采用的原动力之一，用以 带动凿岩机、风镐及其它风动机械进行。由于像凿岩机 这类风动工具的冲击力强，适用于钻削坚硬的岩石，而 且风动工具结构简单、重量轻、操作方便，尤其在有瓦 斯和煤层爆炸危险的矿井里，使用这种动力比电力安全。 虽然整个气力系统（包括压缩空气的生产和输送，以及 在风动机具中的使用）的效率很低，成本较高，但目前 矿山采掘工作，仍然普遍采用风动工具来凿岩和落煤。 空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设备。 包括空气压缩机（简称空压机）、输气管路和附属设备。
2、气阀部件
在空压机运行中，气阀为主要易损件，处于较为苛刻工况， 每分钟启闭1000次左右。一台转数为400r/min（4L—20/8型）的 空压机，气阀每年启闭21000万次以上。气阀将承受拉伸、压缩、 冲击、扭曲、弯曲、磨损、高温变化的潜在破坏。因此，气阀能 否正常工作，直接影响空压机的排气量，功率消耗以及运转的可 靠性。
第九章矿山空气压缩设备
一、矿山空压机站的组成 矿山空压机站主要包括：空压机、电动机及电控设备、冷却泵
站、附属设备、管路等。 二、空压机的分类 现代工业中使用的压缩机种类很多，按其结构型式不同，分类
如下：
第九章矿山空气压缩设备
目前矿山最广泛使用的是低压（p≤106Pa）活塞式 压缩机，近年来螺杆式和滑片式压缩机的使用也逐渐增多。 常见的活塞式压缩机有以下几种：
第九章矿山空气压缩设备
§9—2 活塞式空压机的工作循环
一、活塞式空压机的性能参数 1、排气量（V） 在单位时间内测得空压机排出的气体体积数，然后换算到空压
机吸气状态下的体积数，称为空压机的排气量。单位m3/min。 2、排气压力（p） 空压机出口的压力称为空压机的排气压力，用相对压力度量
（理论计算时采用绝对压力）。单位Pa。 3、吸、排气温度 空压机吸入气体与排出气体的温度。用T1、T2表示，单位K。 4、比功率（Nb） 当吸入的空气为标准状态时，其轴功率与排气量之比称为空压
数保持不变。
在上述假设条件下，空压机的工作循环称为理论工作循 环。它由吸气、压缩和排气三个基本过程组成，只有压缩过 程是热力过程。其工作循环可用示功图表示。（ 图9—4）示 功图的横坐标表示气缸容积V，纵坐标表示空气压力。
第九章矿山空气压缩设备
1、吸气过程
•2、压缩过程 当活塞返回行程时，吸气呈封闭状态，空压机进 入压缩过程，随着活塞向左移动，气缸的容积不断减 小，气体压力逐渐升高。此时属于热力过程，其压缩 规律为等温、绝热、多变三种情况。 （1）按等温规律压缩
第九章矿山空气压缩设备
绝热压缩过程的循环功等于绝热压缩过程功的 K倍，压缩终了空气温度；
• 多变压缩循环功等于多变压缩过程功的n倍，压 缩终了温度。
因此，
•；
第九章矿山空气压缩设备
（二）一级活塞式空压机的实际工作循环 1、实际工作循环图 图9—5 实际工作循环的工作过程：吸气、压缩、排气、
膨胀等四个过程。 2、影响实际工作循环的因素 （1）余隙容积的影响 （2）吸、排气阻力的影响 （3）压缩过程中压缩规律变化的影响 （4）其它因素的影响
第九章矿山空气压缩设备
第九章矿山空气压缩设备
（2）按绝热规律压缩
（3）按多变规律压缩
第九章矿山空气压缩设备
3、排气过程 4、理论循环功 按等温规律压缩时： •按绝热规律压缩时：
第九章矿山空气压缩设备
按多变规律压缩时：
所以，等温压缩的循环功就是等温压缩的压缩功， 压缩终了空气温度T2=T1；
第九章矿山空气压缩设备
§9—3 活塞式空压机的结构
L型空压机是两级、双缸、复动、水冷式空压机。 它主要由压缩机构、传动机构、润滑机构、冷
却机构、排气量调整机构和安全保护装置等六部分 组成。
型号意义：
第九章矿山空气压缩设备
一、压缩机构
1、气缸部件
气缸是空压机中组成压缩容积的主要部分，根据排气压力、 排气量、结构方案、气体性质以及所用材料，气缸的结构有各种 型式。L型空压机的气缸为开式铸铁气缸，水冷双层壁结构。
气阀有两大类：一类称为强制阀，它的启闭是由专门机构控 制，而与气缸内压力变化无关；这类阀结构复杂，启闭时间固定， 不适于变工况运转，故很少采用。目前空压机采用随缸内和管路 中气体压力变化而自行启闭的自动阀。
1、按气缸中心线的相对位置分 可分为立式、卧式、 角式（可分为V型、L型、W型）三种。 2、按压缩级数分 可分为单级、双级、多级三种。 3、按活塞往复一次作用次数分 可分为单作用、双作 用。 4、按冷却方式分 可分为水冷式、风冷式。
第九章矿山空气压缩设备
三、活塞式空压机的工作原理
图9—3 1、吸气过程 2、压缩过程 3、排气过程 4、膨胀过程
第九章矿山空气压缩设备
三、活塞式空压机的两级压缩
（一）采用两级Βιβλιοθήκη Baidu缩的原因
1、压缩比受余隙容积的限制
ε↑
•令：
•则当：
•时
•（
•V0—余隙容积，VT—理论工作容积。），
m=1时，可得最小的理论极限压缩比
（其中一般α=0.07～0.15，m—多变膨胀指数，1〈m〈1.4〉
第九章矿山空气压缩设备
2、压缩比受气缸润滑油温的限 制
机的比功率。单位Kw/m3/min。
第九章矿山空气压缩设备
二、一级活塞式空压机的工作循环 （一）一级活塞式空压机的理论工作循环 几点假设： （1）无余隙容积； （2）在整个吸气过程，气缸内空气的状态保持不变并与周围
大气状态相同； （3）在整个排气过程，气缸内空气的状态保持不变并与风包
中的空气状态相同； （4）气缸不漏气，气阀、吸排气管道无阻力； （5）压缩过程为等温过程、绝热过程或多变过程，但压缩指
（1）限制油温的原因
（2）单级压缩的极限压缩比
取吸气温度：T1=273+20=293K 极限排气温度： T2=273+190=463K
n=K=1.4
第九章矿山空气压缩设备
因此，大型空压机的压缩比，一般限制在5左
右，当需要压力较高时，一般采用两级或多级压缩。
第九章矿山空气压缩设备
（二）两级压缩的工作系统 图9-6 （三）两级压缩的优点 1、节省功耗； 图9-7 2、降低排气温度； 3、提高空压机的排气量； 4、可以降低活塞力； 5、中间冷却器可以分离一部分油和水，提高压气的质
第九章矿山空气压缩设 备
2020/12/9
第九章矿山空气压缩设备
压缩空气一直是矿山所采用的原动力之一，用以 带动凿岩机、风镐及其它风动机械进行。由于像凿岩机 这类风动工具的冲击力强，适用于钻削坚硬的岩石，而 且风动工具结构简单、重量轻、操作方便，尤其在有瓦 斯和煤层爆炸危险的矿井里，使用这种动力比电力安全。 虽然整个气力系统（包括压缩空气的生产和输送，以及 在风动机具中的使用）的效率很低，成本较高，但目前 矿山采掘工作，仍然普遍采用风动工具来凿岩和落煤。 空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设备。 包括空气压缩机（简称空压机）、输气管路和附属设备。
2、气阀部件
在空压机运行中，气阀为主要易损件，处于较为苛刻工况， 每分钟启闭1000次左右。一台转数为400r/min（4L—20/8型）的 空压机，气阀每年启闭21000万次以上。气阀将承受拉伸、压缩、 冲击、扭曲、弯曲、磨损、高温变化的潜在破坏。因此，气阀能 否正常工作，直接影响空压机的排气量，功率消耗以及运转的可 靠性。
第九章矿山空气压缩设备
一、矿山空压机站的组成 矿山空压机站主要包括：空压机、电动机及电控设备、冷却泵
站、附属设备、管路等。 二、空压机的分类 现代工业中使用的压缩机种类很多，按其结构型式不同，分类
如下：
第九章矿山空气压缩设备
目前矿山最广泛使用的是低压（p≤106Pa）活塞式 压缩机，近年来螺杆式和滑片式压缩机的使用也逐渐增多。 常见的活塞式压缩机有以下几种：
第九章矿山空气压缩设备
§9—2 活塞式空压机的工作循环
一、活塞式空压机的性能参数 1、排气量（V） 在单位时间内测得空压机排出的气体体积数，然后换算到空压
机吸气状态下的体积数，称为空压机的排气量。单位m3/min。 2、排气压力（p） 空压机出口的压力称为空压机的排气压力，用相对压力度量
（理论计算时采用绝对压力）。单位Pa。 3、吸、排气温度 空压机吸入气体与排出气体的温度。用T1、T2表示，单位K。 4、比功率（Nb） 当吸入的空气为标准状态时，其轴功率与排气量之比称为空压
数保持不变。
在上述假设条件下，空压机的工作循环称为理论工作循 环。它由吸气、压缩和排气三个基本过程组成，只有压缩过 程是热力过程。其工作循环可用示功图表示。（ 图9—4）示 功图的横坐标表示气缸容积V，纵坐标表示空气压力。
第九章矿山空气压缩设备
1、吸气过程
•2、压缩过程 当活塞返回行程时，吸气呈封闭状态，空压机进 入压缩过程，随着活塞向左移动，气缸的容积不断减 小，气体压力逐渐升高。此时属于热力过程，其压缩 规律为等温、绝热、多变三种情况。 （1）按等温规律压缩
第九章矿山空气压缩设备
绝热压缩过程的循环功等于绝热压缩过程功的 K倍，压缩终了空气温度；
• 多变压缩循环功等于多变压缩过程功的n倍，压 缩终了温度。
因此，
•；
第九章矿山空气压缩设备
（二）一级活塞式空压机的实际工作循环 1、实际工作循环图 图9—5 实际工作循环的工作过程：吸气、压缩、排气、
膨胀等四个过程。 2、影响实际工作循环的因素 （1）余隙容积的影响 （2）吸、排气阻力的影响 （3）压缩过程中压缩规律变化的影响 （4）其它因素的影响
第九章矿山空气压缩设备
第九章矿山空气压缩设备
（2）按绝热规律压缩
（3）按多变规律压缩
第九章矿山空气压缩设备
3、排气过程 4、理论循环功 按等温规律压缩时： •按绝热规律压缩时：
第九章矿山空气压缩设备
按多变规律压缩时：
所以，等温压缩的循环功就是等温压缩的压缩功， 压缩终了空气温度T2=T1；