活塞空壓機

接觸的方式不同，常有一些幾種形式：

活塞式空壓機-是一種往複式空壓機中最常見的，使用最多的一種，其活塞直接接觸氣體。靠活塞環來密封壓縮氣體。在氣壓傳動中，通常採用容積型活塞式空氣壓縮機。這裡介紹兩種典型結構，用來幫助理解空氣壓縮機的工作原理。圖3.33(動畫）和圖3.34(動畫）分別給出了立式、卧式空氣壓縮機的工作原理圖。

立式空氣壓縮機的氣缸中心線與地面垂直，卧式空氣壓縮機的氣缸中心線則與地面平行。原動機（電動機或內燃機）的迴轉運動經曲柄連桿機構轉換為活塞的往複直線運動。空氣壓縮機中的進氣、排氣過程與液壓泵的吸油、壓油過程類似。

活塞式空壓機的工作原理見圖1。在氣缸內作往複運動的活塞向右移動時，氣缸內活塞左腔的壓力低於大氣壓力pa，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內，這個過程稱為壓縮過程。當缸內壓力高於輸出空氣管道內壓力p后，排氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內，這個過程稱為排氣過程。活塞的往複運動是由電動機帶動的曲柄滑塊機構形成的。曲柄的旋轉運動轉換為滑動——活塞的往複運動。

活塞式空壓機基本組成

1—排氣閥2—氣缸3—活塞4—活塞桿

5—滑塊6—連桿7—曲柄8—吸氣閥

9—閥門彈簧

這種結構的壓縮機在排氣過程結束時總有剩餘容積存在。在下一次吸氣時，剩餘容積內的壓縮空氣會膨脹，從而減少了吸人的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。且由於剩餘容積的存在，當壓縮比增大時，溫度急劇升高。故當輸出壓力較高時，應採取分級壓縮。分級壓縮可降低排氣溫度，節省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。一為單級活塞式空壓機，常用於需要0.3—0.7MPa壓力範圍的系統。單級活塞式空壓機若壓力超過0.6MPa，各項性能指標將急劇下降，故往往採用多級壓縮，以提高輸出壓力。為了提高效率，降低空氣溫度，需要進行中間冷卻。

為二級壓縮的活塞式空壓機設備示意圖。如圖2(b)所示，空氣經低壓缸后壓力由p1提高至p2，溫度由Tl升至T2；然後流入中間冷卻器，在等壓下對冷卻水放熱，溫度降為Tl；再經高壓缸壓縮到所需要的壓力p3。並由該圖可見，進入低壓缸和高壓缸的空氣溫度Tl和T2，位於同一等溫線12′3′上，兩個壓縮過程偏離等溫線不遠。同一壓縮比p3/p1的單級壓縮過程為123″，比兩級壓縮偏離等溫12′3′遠得多，即溫度要高許多。且單級壓縮消耗功相當於圖中面積613″46，兩級壓縮消耗功相當於圖中面積61256和52′345之和，節省的功相當於2′23″32′。可見，分級壓縮可降低排氣溫度，節省壓縮功，提高效率。

空壓機

塑機

風機

活塞式空壓機一般以排氣壓力、排氣量（容積流量）、結構型式和結構特點進行分類。

1．按排氣壓力高低分為：

低壓空壓機排氣壓力≤1.0MPa

中壓空壓機1.0MPa<排氣壓力≤10MPa>

高壓空壓機10MPa<排氣壓力≤100MPa>

2．接排氣量大小分為：

小型空壓機1m3/min<排氣量≤10m3/min>

中型空壓機10m3/min<排氣量≤100m3/min>

大型空壓機排氣量>100m3/min

空壓機的排氣量指吸入狀態自由氣體流量。

一般規定：軸功率<15KW、排氣壓力≤1.4MPa為微型空壓機。

3．按氣缸中心線與地面相對位置分為：

立式空壓機——氣缸中心線與地面垂直布置。

角度式空壓機——氣缸中心線與地面成一定角度（V型、W型、L型等）。

卧式空壓機——氣缸中心線與地面平行，氣缸布置在曲軸一側。

對動平衡式空壓機——氣缸中心線與地面平行，氣缸對稱布置在曲軸兩側。

4按結構特點分為：

單作用——氣體僅在活塞一側被壓縮。

雙作用——氣體在活塞兩側被壓縮。

水冷式——指氣缸帶有冷卻水夾套，通水冷卻。

風冷式——氣缸外表面鑄有散熱片，空氣冷卻。

固定式——空壓機組固定在地基上。

移動式——空壓機組置於移動裝置上便於搬移。

有油潤滑——指氣缸內注油潤滑，運動機構潤滑油循環潤滑。

無油潤滑——指氣缸內不注油潤滑，活塞和氣缸為干運轉，但傳動機構由潤滑油循環潤滑。

全無油潤滑——氣缸內傳動機構均無油潤滑。

此外還分為有十字頭（中小型無油空壓機）、無十字頭（V、W型低壓微型空壓機）；

⒈檢修前的準備

(1)物資準備包括檢修用工器具準備、檢修所用物資的準備以及備品備件的準備。

(2)技術準備在工程技術人員進行檢修方案交底的基礎上，熟悉所檢修空氣壓縮機的任務、檢修技術要求、檢修的工期和計劃以及在檢修中應該注意的事項，同時，應主動了解被檢修機器在停車檢修前的運行情況及存在的缺陷，以便做到心中有數。配合技術人員和老師傅查閱有關被檢修機器的圖紙，更進一步明確主要零部件的技術要求及質量標準。

(3)人員準備在接受有關技術人員和檢修負責人布置任務的同時，熟悉參與檢修的其他工種的情

況，養成協同配合、共同完成檢修任務的工作習慣；配合單位做好安全注意事項的落實，因多工種的交叉作業勢必會帶來檢修的不安全。專業的泵閥技術平台，泵閥工作者的家園。

⒉檢修內容

由於活塞式壓縮機的機型有所差異，故其檢修規模、檢修內容、間隔期也有所不同，下面僅就活塞式空壓機的一般檢修內容簡述如下：

(1)小修內容(檢修周期3個月，檢修工期1～2天)

①檢查加固氣體管道、附屬設備的支架以及主機緊固件連接的牢靠情況。

②更換已泄漏的各種閥門，消除跑、冒、滴、漏。專業的泵閥技術平台，泵閥工作者的家園。

③檢查或更換注油泵、注油止逆閥，清洗循環油過濾器，檢查或清洗安全閥進出管道內的污物。

④檢查或更換氣閥、氣缸填料密封環和活塞環等。

⑤配合儀錶工檢查或更換壓力表及工藝控制點儀錶。

(2)中修內容(檢修周期12個月，檢修工期12～16天)

除進行小修的全部內容外，還要進行以下工作：:

①檢查活塞桿及活塞的裝配位置，檢測活塞桿的圓度、圓柱度、直線度偏差及其他損傷情況。

②檢測氣缸的水平度、氣缸鏡面磨損程度及其他缺陷，更換氣缸套。

③檢測主軸瓦與曲軸的徑向間隙、曲軸軸向竄量，更換或修刮主軸瓦。

④檢測曲軸安裝及其圓度、圓柱度偏差，檢查曲軸有無裂紋。

⑤檢測連桿大頭瓦徑向和軸向間隙，更換或修刮大頭瓦，檢查連桿螺栓有無損傷。汽機檢修

⑥檢查或調整十字頭在滑道中的裝配位置，檢查十字頭銷磨損及與十字頭的配合情況、十字頭滑板磨損及與滑道的間隙，檢查十字頭銷固定螺栓、十字頭頸及連接器有無裂紋，必要時進行探傷檢查。

⑦檢查或更換刮油環；檢查或校驗安全閥。

⑧拆卸、修理、清洗注油器並試壓；拆卸、修理循環油泵並清洗循環油系統，更換潤滑油。

⑨清洗冷卻水夾套、冷卻器、緩衝器及油水分離器等附屬設備。

⑩配合電工對電機、電器部分的檢修。

⑶大修(檢修周期36個月，檢修工期16～22天)

除進行中、小修的內容外，還要進行以下工作:

①檢測氣缸與十字頭滑道的同軸度偏差、曲軸中心線與十字頭滑道中心線的垂直度偏差。

②檢測機身的水平度及十字頭滑道的磨損情況。

③對曲軸、連桿、活塞、活塞桿及十字頭應力集中處進行探傷檢查；對氣缸上連接螺栓以及其他重要螺栓進行探傷檢查，必要時更換。

④對曲軸聯軸器、盤車器進行檢查修理。專業的泵閥技術平台，泵閥工作者的家園。

⑤檢查機身有無裂縫、滲漏等缺陷；地腳螺栓有無鬆動；基礎有無沉陷等缺陷。

⑥對緩衝器等附屬設備進行必要的探傷、測厚及焊縫檢查，並對其進行強度和氣密性試驗。專業的泵閥技術平台，泵閥工作者的家園。

⑦檢查或更換氣體工藝管道及氣路各種閥門。

⑧對主機、附屬設備、管道全面塗漆防腐。

二、活塞機檢修中的注意事項

1.檢修前，必須由操作人員按正常停車規程及時停車，進行必要的工藝處理和採取安全措施，最後辦理安全檢修交接書。

2.盤車前必須通知現場有關檢修人員，盤車人員不得離開盤車器開關，不準用吊車盤車。專業的泵閥技術平台，泵閥工作者的家園。

3.凡盤車檢查測量余隙時，不準將手伸入氣缸內，更不能進入缸體內檢修、檢查。

4.當氣缸、活塞不全面解體或檢修人員需進入機體檢修時，除了切斷電源外，還應拆除一隻或幾隻氣閥，以確保安全。

5.檢修時嚴禁工具、零件等物品掉入電動機和氣缸內。

6.檢修前，應對所使用的起重工具、鉗工工具等進行登記和仔細檢查，以確保完好；掄錘時，其餘檢修人員必須避開掄錘方向。

7.凡抽插盲板、進塔入罐、現場動火、登高作業、臨時用電等作業必須嚴格執行國家的有關安全規定。

8.檢修現場掀開的鐵箅子不得懸空虛放，並應在空洞處設置圍欄，以免人員跌傷、墜落。

9.檢修現場應保持整潔，堆放整齊，做到安全文明檢修。

(1)空壓機安裝時必須是地方又大、又寬敞、又明亮，有利於使用方便、也方便日後的維修及保養。

(2)空壓機安裝時必須是溫度及濕度很低而且灰塵很少的地方，空氣流通性比較好，不能安裝在水霧、酸霧、油霧，多粉塵和多纖維的環境。

(3)按照國家GB50029-2003《壓縮空氣站設計規範》的規定，壓縮空氣機器間的採暖溫度必須在15℃以上，而且平常不工作時必須要在5℃以上。

(4)當空壓機吸氣口或機組冷卻風吸風口設於室內時，而且室內環境溫度必須在40℃以下。

(5)如果這個工廠本身環境不好，灰塵也多，那必須加裝前置過濾設備，以保證空壓機系統零件的使用壽命。

(6)當單台排氣量等於或大於20m3/min，且總安裝容量等於或大於60m3/min的壓縮空氣站，宜設檢修用起重設備，其起重能力應按空壓機組最重部件確定。

(7)預留通道和保養空間，按照GB50029-2003《壓縮空氣站設計規範》的要求，空壓機組與牆之間的通道寬度按排氣量大小為0.8～1.5m的距離。

優點：

1.壓力範圍大；

2.氣量調節對壓力影響小；

3設備價格低，初投資低；

4.操作方便；

5.使用壽命長。

缺點：

1.設備體積大且笨重；

2.結構複雜、易損件多，維修工作量大；

3.運行時振動和雜訊較大，設備安裝基礎要求高；

4.運行維護費用相對較高。

空壓機的余隙容積，有的是結構上的需要，有的是難以避免的。如活塞運動到排氣終了位置時，其端面與氣缸端面之間的間隙，主要是考慮到以下幾個因素：

1.製造精度及零部件組裝，與要求總是有偏差的。運動部件在運動過程中可能出現鬆動，使結合面間隙增大，部件總尺寸增長。

2.對壓縮含有水滴的氣體，壓縮時水滴可能集結。對於這種情況，余隙容積可防止由於水不可壓縮性而產生的水擊現象。

3.活塞周期運動時，由於摩擦和壓縮氣體時產生熱量，使活塞受熱膨脹，產生徑向和軸向的伸長，為了避免活塞與汽缸端面發生碰撞事故及活塞與缸壁卡死，故用余隙容積來消除。

有關氣閥到氣缸容積的通道所形成的余隙容積，主要是由於氣閥布置所難以避免的。在空壓機工作時，余隙容積使進氣閥吸入的氣體體積減少了，相應排氣量降低了，所以在設計氣缸時，要預先考慮到余隙容積對排氣量的影響。設計空壓機時，在考慮到生產率、製造、裝配和安全運轉等情況下，應盡量使余隙容積小些。但有時為了調整活塞力，相應加大些余隙容積，這在設計對動式空壓機時，也是經常碰到的。