活塞式壓縮機(jī)

每一臺(tái)壓縮機(jī)的基本型式都用一定的符號(hào)表示。這些符號(hào)亦稱為型號(hào)，單級(jí)產(chǎn)品型號(hào)主要由氣缸數(shù) 目、所用制冷劑的種類、氣缸布置形式與氣缸直徑四個(gè)方面的內(nèi)容組成。

活塞式制冷壓縮機(jī)主要由機(jī)體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等部件組成。

機(jī)體:包括汽缸體和曲軸箱兩部分，一般采用高強(qiáng)度灰鑄鐵(HT20-40)鑄成一個(gè)整體。它是支承汽缸套、曲軸連桿機(jī)構(gòu)及其它所有零部件重量并保證各零部件之間具有正確的相對位置的本體。汽缸采用汽缸套結(jié)構(gòu)，安裝在汽缸體上的缸套座孔中，便于當(dāng)汽缸套磨損時(shí)維修或更換。因而結(jié)構(gòu)簡單，檢修方便。

曲軸:曲軸是活塞式制冷壓縮機(jī)的主要部件之一，傳遞著壓縮機(jī)的全部功率。其主要作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復(fù)合負(fù)載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采用40、45或50號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造，但已廣泛采用球墨鑄鐵(如QT50-1.5與QT60-2等)鑄造。

連桿:連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并把動(dòng)力傳遞給活塞對汽體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。

連桿體在工作時(shí)承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質(zhì)中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵(如QT40-10)鑄造，桿身多采用工字形截面且中間鉆一長孔作為油道。

連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，銷孔中加襯套以提高耐磨、耐沖擊能力。連桿小頭襯套常用錫磷青銅ZQSn10-1做成整體筒狀，外圓面車有環(huán)槽并鉆有油孔，內(nèi)表面開有軸向油槽。

連桿大頭與曲軸連接。連桿大頭一般做成剖分式，以便于裝拆和檢修。為了改善連桿大頭與曲柄銷之間的磨損狀況，大頭孔內(nèi)一般均裝有軸承合金軸瓦即連桿大頭軸瓦。連桿大頭軸瓦分薄壁和厚壁兩種，系列制冷壓縮機(jī)都采用薄壁軸瓦。軸瓦的上瓦與連桿油孔相應(yīng)的地方也開有油孔。 連桿螺栓用于連接剖分式連桿大頭與大頭蓋。連桿螺栓是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中受力嚴(yán)重的零件，它不僅受反復(fù)的拉伸且受振動(dòng)和沖擊作用，很容易松脫和斷裂，以致引起嚴(yán)重事故。所以對連桿螺栓的設(shè)計(jì)、加工、裝配均有嚴(yán)格要求。連桿螺栓常用40Cr、45Cr鋼等制造，且采用細(xì)牙螺紋，其安裝時(shí)要求有一定的預(yù)緊力，以免在載荷變化時(shí)連桿大頭上下瓦和曲柄銷之間松動(dòng)敲擊，加速機(jī)器零件的損壞。

活塞組:活塞組是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱?；钊M在連桿帶動(dòng)下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而與汽缸等共同組成一個(gè)可變的工作容積，以實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣等過程。

活塞--活塞可分為筒形和盤形兩大類。我國系列制冷壓縮機(jī)的活塞均采用筒形結(jié)構(gòu)，它由頂部、環(huán)部和裙部三部分組成?；钊敳拷M成封閉汽缸的工作面?；钊h(huán)部的外圓上開有安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，環(huán)槽的深度略大于活塞環(huán)的徑向厚度，使活塞環(huán)有一定的活動(dòng)余地。活塞裙部在汽缸中起導(dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。

活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵?；诣T鐵活塞過去在制冷壓縮機(jī)中應(yīng)用較廣，但由于鑄鐵活塞的質(zhì)量大且導(dǎo)熱性能差，因此，系列制冷壓縮機(jī)的活塞都采用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性能好，表面經(jīng)陽極處理后具有良好的耐磨性。但鋁合金活塞比鑄鐵活塞的機(jī)械強(qiáng)度低、耐磨性差也差。

活塞銷--活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時(shí)承受復(fù)雜的交變載荷?；钊N的損壞將會(huì)造成嚴(yán)重的事故，故要求其有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和抗疲勞、抗沖擊的性能。因此，活塞銷通常用20號(hào)鋼、20Cr鋼或45號(hào)鋼制造。

活塞環(huán)--活塞環(huán)包括汽環(huán)和油環(huán)。汽環(huán)的主要作用是使活塞和汽缸壁之間形成密封，防止被壓縮蒸氣從活塞和汽缸壁之間的間隙中泄漏。為了減少壓縮汽體從環(huán)的鎖口泄漏，多道汽環(huán)安裝時(shí)鎖口應(yīng)相互錯(cuò)開。油環(huán)的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的潤滑油。汽環(huán)可裝一至三道，油環(huán)通常只裝一道且裝在汽環(huán)的下面，常見的油環(huán)斷面形狀有斜面式和槽式兩種，斜面式油環(huán)安裝時(shí)斜面應(yīng)向上。

汽閥與軸封:汽閥是壓縮機(jī)的一個(gè)重要部件，屬于易損件。它的質(zhì)量及工作的好壞直接影響壓縮機(jī)的輸汽量、功率損耗和運(yùn)轉(zhuǎn)的可*性。汽閥包括吸氣閥和排氣閥，活塞每上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，吸、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機(jī)并使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個(gè)工作過程。由于閥門啟閉工作頻繁且對壓縮機(jī)的性能影響很大，因此汽閥需滿足如下要求:氣體流過閥門時(shí)的流動(dòng)阻力要小，要有足夠的通道截面，通道表面應(yīng)光滑，啟閉及時(shí)、關(guān)閉嚴(yán)密，堅(jiān)韌、耐磨。

軸封--軸封的作用在于防止制冷劑蒸汽沿曲軸伸出端向外泄漏，或者是當(dāng)曲軸箱內(nèi)壓力低于大氣壓時(shí)，防止外界空氣漏入。因此，軸封應(yīng)具有良好的密封性和安全可*性、且結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、并具有一定的使用壽命。

軸封裝置主要有機(jī)械式和填料式兩種。常用的機(jī)械式軸封主要有摩擦環(huán)式和波紋管式。其中，國產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)大都采用摩擦環(huán)式軸封，這種軸封由活動(dòng)環(huán)(摩擦環(huán))、固定環(huán)、彈簧及彈簧座、壓圈和兩個(gè)"0"形耐油橡膠圈所組成。活動(dòng)環(huán)槽內(nèi)嵌一橡膠密封圈并與活動(dòng)環(huán)一同套裝在軸上，在彈簧力和壓圈的作用下，活動(dòng)環(huán)與橡膠圈一同被壓緊在軸上且使活動(dòng)環(huán)緊貼在固定環(huán)上。工作時(shí)彈簧座與彈簧、軸上橡膠密封圈及活動(dòng)環(huán)隨同曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，固定環(huán)及其上的橡膠圈則固定不動(dòng)。故工作時(shí)活動(dòng)環(huán)和固定環(huán)作相對運(yùn)動(dòng)，緊貼的摩擦面起防止制冷劑往外泄漏的密封作用，軸上橡膠圈用來密封軸與活動(dòng)環(huán)之間的間隙，固定環(huán)上的耐油橡膠密封圈起防止軸封室內(nèi)潤滑油外泄的作用。

能量調(diào)節(jié)裝置:在制冷系統(tǒng)中，隨著冷間熱負(fù)荷的變化，其耗冷量亦有變化，因此壓縮機(jī)的制冷量亦應(yīng)作必要的調(diào)整。壓縮機(jī)制冷量的調(diào)節(jié)是由能量調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)的，所謂壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)裝置實(shí)際上就是排氣量調(diào)節(jié)裝置。它的作用有二，一是實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的空載啟動(dòng)或在較小負(fù)荷狀態(tài)下啟動(dòng)，二是調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的制冷量。壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié)方法有:1°頂開部分汽缸的吸氣閥片;2°改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速;3°用旁通閥使部分缸的排氣旁通回吸氣腔，這種方法用于順流式壓縮機(jī);4°改變附加余隙容積的大小。頂開汽缸吸氣閥片的調(diào)節(jié)方法是一種廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)方法，國產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)，均采用頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調(diào)節(jié)裝置，

頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調(diào)節(jié)裝置的原理很簡單，即用頂桿將部分汽缸的吸氣閥片頂起，使之常開，使活塞在壓縮過程中，壓力不能升高，吸入蒸汽又通過吸氣閥排回吸氣側(cè)，故該汽缸無排氣量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸氣量的目的即能量調(diào)節(jié)。

頂開吸氣閥片能量調(diào)節(jié)裝置可分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油分配機(jī)構(gòu)三部分，主要由油分配閥、油缸、油活塞、拉桿、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、頂桿和彈簧等部件組成。拉桿上有兩個(gè)凸圓，分別嵌在兩個(gè)汽缸套外部的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)中。若不向油缸中供油，由于油活塞左側(cè)彈簧的作用，油活塞處于油缸的右端位置，汽缸套外部的頂桿都是處在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)斜槽的最高位置，將吸汽閥片頂開，于是該汽缸卸載。當(dāng)壓力油經(jīng)油分配閥向油缸供油時(shí)，因油壓的作用，克服彈簧力使油活塞及拉桿向左移動(dòng)，并通過拉桿上的凸圓使轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，相應(yīng)地使頂桿在頂桿彈簧作用放下而下滑到斜槽的最低處，這時(shí)吸汽閥片在重力和彈簧力作用下降落在閥座上并可以自由啟閉，則該汽缸處于工作狀態(tài)。

壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于機(jī)器尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，油壓為零，因而全部汽缸的吸汽閥片都被頂桿頂開，汽缸不起壓縮作用，從而實(shí)現(xiàn)了空載啟動(dòng)。

按所采用的工質(zhì)分類，一般有氨壓縮機(jī)和氟利昂壓縮機(jī)兩種。 按壓縮級(jí)數(shù)分類，有單級(jí)壓縮和雙級(jí)壓縮。單級(jí)壓縮機(jī)是指壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓只經(jīng)過一次壓縮。而所謂的雙級(jí)壓縮，是指壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓要連續(xù)經(jīng)過兩次壓縮。

按作用方式分類，有單作用壓縮機(jī)和雙作用壓縮機(jī)。其制冷劑蒸氣僅在活塞的一側(cè)進(jìn)行壓縮，活塞往返一個(gè)行程，吸氣排氣各一次。而雙作用壓縮機(jī)制冷劑蒸氣輪流在活塞兩側(cè)的氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮，活塞往返一個(gè)行程，吸、排氣各兩次。所以同樣大小的氣缸，雙作用壓縮機(jī)的吸氣量較單作用的大。但是由于雙作用壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而大都是采用單作用壓縮機(jī)。

按制冷劑蒸氣在氣缸中的運(yùn)動(dòng)分類，有直流式和逆流式。所謂直流式是指制冷劑蒸氣的運(yùn)動(dòng)從吸氣到排氣都沿同一個(gè)方向進(jìn)行，而逆流式，吸氣與排氣時(shí)制冷劑蒸氣的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。從理論分析來看，直流式與逆流式相比，由于蒸氣在氣缸中溫度及比容的變化較少，故直流式性能較好。但是由于直流式壓縮機(jī)的進(jìn)汽閥需裝在活塞上，這樣便相對增加了活塞的長度和重量，因而功的消耗就增加、檢修也麻煩，所以生產(chǎn)的壓縮機(jī)大都采用逆流式。 按氣缸中心線的位置分類，有立式壓縮機(jī)、臥式壓縮機(jī)、V型壓縮機(jī)、W型壓縮機(jī)和S型壓縮機(jī)等。立式壓縮機(jī)氣缸中心線呈垂直位置而臥式壓縮機(jī)氣缸中心線是水平的。V型、W型和S型是高速、多缸、現(xiàn)代型壓縮機(jī)，其速度一般為960~1440轉(zhuǎn)/分，氣缸數(shù)目多為2、4、6、8 四種，其中，字母表示氣缸的排列形式。

活塞式制冷壓縮機(jī)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征，還可分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。雖然構(gòu)造各異，但它們之間也有許多共同之處，只是其結(jié)構(gòu)特征不同。

開啟式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特征在于:壓縮機(jī)的動(dòng)力輸入軸伸出機(jī)體外，通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)，并在伸出處用軸封裝置密封。氨壓縮機(jī)和容量較大的氟利昂壓縮機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)形式。

半封閉式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)共用一主軸，并共同組裝于同一機(jī)殼內(nèi)，但機(jī)殼為可拆式，其上開有各種工作孔用蓋板密封。

全封閉式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于:壓縮機(jī)與其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)主軸，二者組裝在一個(gè)焊接成型的密封罩殼中。這種壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，使用方便;振動(dòng)小、噪音小，廣泛使用在小型自動(dòng)化制冷和空調(diào)裝置中。

壓縮過程

活塞從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，吸、排汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體在密閉的氣缸中被壓縮，由于氣缸容積逐漸縮小，則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸內(nèi)氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過程一般被看作是等熵過程。

排氣過程

活塞繼續(xù)向上移動(dòng)，致使氣缸內(nèi)的氣體壓力大于排氣壓力，則排氣閥開啟，氣缸內(nèi)的氣體在活塞的推動(dòng)下等壓排出氣缸進(jìn)入排氣管道，直至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。此時(shí)由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關(guān)閉排氣結(jié)束。

至此，壓縮機(jī)完成了一個(gè)由吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程組成的工作循環(huán)。此后，活塞又向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述三個(gè)過程，如此周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)。這就是活塞式制冷壓縮機(jī)的理想工作過程與原理。

一、曲柄銷軸瓦的偏磨

連桿將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸，又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，我公司一臺(tái)壓縮機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)一級(jí)曲柄銷瓦偏磨損壞烏金脫落的事故，且偏磨的方向一直不變，主要從以下幾方面進(jìn)行了分析處理。

1、仔細(xì)檢測了曲柄銷軸承的間隙，十字頭銷與十字頭及連桿大、小頭瓦的間隙，十字頭與滑道的六點(diǎn)間隙，以及曲柄銷軸的橢圓度，更換了新的十字頭銷，保證了各部間隙。

2、連桿大小頭孔的平行度，利用專用工具檢測，十字頭銷孔對于一級(jí)曲柄銷軸的平行度，也利用專用工具進(jìn)行了檢測。平行度均不超0.02-0.03mm，在允許范圍內(nèi)。

3、活塞桿的跳動(dòng), 設(shè)計(jì)值不超過0.07mm/全行程，也在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)在以上三點(diǎn)均得到確認(rèn)無誤后，檢修機(jī)組后開車僅3天，仍發(fā)生曲柄銷瓦的偏磨，最后發(fā)現(xiàn)由于曲軸聯(lián)軸器的對中存在著問題，導(dǎo)致曲軸的最遠(yuǎn)端發(fā)生偏斜，最為明顯，從而造成了曲軸銷瓦的偏磨，通過重新找正曲軸與電機(jī)的同軸度及調(diào)整主軸瓦的間隙，徹底解決了曲軸銷瓦偏磨的問題。

二、曲柄銷軸頸的損壞

壓縮機(jī)由于原始設(shè)計(jì)有誤，改造后造成運(yùn)行一級(jí)活塞力的偏大，一級(jí)曲柄銷瓦的比壓偏大。頻繁損壞一級(jí)瓦、一級(jí)活塞及連桿。

對于大中型壓縮機(jī)，主軸頸及曲柄銷軸頸軸承的許用最大比壓分別為4-5MPa;9.0MPa。在檢修質(zhì)量保證的情況下，通過調(diào)節(jié)曲柄銷瓦的合理間隙，改善供油狀況油路及油壓調(diào)節(jié)，形成有效油膜，并通過對一進(jìn)壓力的調(diào)整，選用合適比壓的軸瓦，解決了由于不平衡導(dǎo)致的軸瓦的損壞，也進(jìn)而解決了曲柄銷軸頸的損壞。

三、十字頭銷的處理

壓縮機(jī)運(yùn)行中十字頭銷端面壓緊螺釘斷裂及十字頭銷的脫落，會(huì)造成十分嚴(yán)重的事故，因而對于十字頭銷與連桿小頭瓦的間隙應(yīng)十分注意，另外更為關(guān)鍵的是十字頭銷錐面與十字頭體的配合應(yīng)無間隙，因?yàn)樵诶碚撋现v一旦存在間隙，接觸便為線接觸，對傳遞力及機(jī)組穩(wěn)定性影響很大，因而要求配研接觸面積應(yīng)在80%以上，如新進(jìn)的備件銷子與十字頭銷孔存在間隙一定要按十字頭銷孔的錐度修配十字頭銷子。對于十字頭錐孔切不可修研，因?yàn)橐坏┬扪惺诸^錐孔，很可能造成以后銷子的軸向位置的改動(dòng)，對定位及潤滑油的供給產(chǎn)生影響，如銷子的偏差過大可通過測量徑向尺寸，于車床上進(jìn)行定位修銼，再行研磨，但最好還是采用合適的備件錐銷。

四、活塞及活塞桿的損壞

壓縮機(jī)在使用中均出現(xiàn)了一級(jí)活塞碎裂及活塞桿的斷裂情況，活塞桿與活塞的連接一定要牢固準(zhǔn)確，活塞桿的定位臺(tái)肩與活塞的中心線垂直度符合要求，活塞的兩端軸肩與活塞桿支撐面要配研，并按規(guī)定的緊固力矩緊固，兩半活塞(鑄鋁)的結(jié)合面應(yīng)貼合緊密不得出現(xiàn)內(nèi)外圈的結(jié)合面的間隙，此點(diǎn)應(yīng)十分注意，因?yàn)閮?nèi)圈結(jié)合面的間隙會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力，縮短活塞的壽命，而外圈的間隙造成活塞內(nèi)部腔內(nèi)進(jìn)入壓縮氣體，使內(nèi)部容積在一定程度上成為氣缸的余隙容積，對壓縮機(jī)的效率及活塞的壽命均有不良影響，因而組裝活塞各部應(yīng)仔細(xì)檢查研合。另外活塞尾桿端面受力面的機(jī)械性能及光潔度也對活塞桿的壽命影響較大。

五、活塞桿跳動(dòng)的異常處理

一般情況下活塞桿的跳動(dòng)作為壓縮機(jī)找正的最終驗(yàn)證結(jié)果，應(yīng)在允許范圍內(nèi)，在氣缸與十字頭滑道正確對中的情況下，允許的活塞桿水平徑向跳動(dòng)量應(yīng)為一個(gè)公差帶即:±0.00015mm/mm行程，最大不超±0.064mm，而垂直徑向跳動(dòng)也應(yīng)考慮活塞桿的撓度等情況略有變化。即使超差也是在打表過程中由一側(cè)到另一側(cè)，數(shù)值持續(xù)增減變化，只要采用重新調(diào)節(jié)水平及各方向串動(dòng)定位即可給予消除。而在檢測過程中發(fā)現(xiàn)如下異常情況，在活塞運(yùn)動(dòng)過程中，活塞桿垂直方向跳動(dòng)量一直較好，而僅在兩側(cè)死點(diǎn)突然發(fā)生大范圍跳動(dòng)變化，水平跳動(dòng)較好，在排除各部間隙連桿大小頭瓦間隙、十字頭間隙、氣缸死點(diǎn)間隙等的影響后，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)越程出現(xiàn)問題導(dǎo)致了活塞桿跳動(dòng)量的突變，處理方法為將氣缸內(nèi)壁的磨損臺(tái)肩磨削去除，調(diào)節(jié)好活塞環(huán)越程值，進(jìn)而消除了活塞桿跳動(dòng)量的異?，F(xiàn)象。