压缩机讲义(学生用)

XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 活塞式压缩机 目 录 四川空分集团有限公司 一、压缩机的分类与认识 二、压缩机的系统及原理简介 三、压缩机主要零部件 压 缩 机 的 分 类 与 认 识 XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 1、按工作原理区分为两大类： 速度型和容积型 速度型压缩机：靠气体在高速旋转叶轮的作用 下，得到巨大的动能，随后在扩压器中急剧降速，使 气体的动能转变为势能（压力能）。 容积型压缩机：靠在气缸内作往复或回转运动 的活塞，使容积缩小而提高气体压力。 压 缩 机 的 分 类 与 认 识 XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 2、 往复活塞式压缩机按结构型式的不同，分类如下： 立 式 压 缩 机 压 缩 机 的 分 类 与 认 识 XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 卧式压缩机 压 缩 机 的 分 类 与 认 识 XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 角度式压缩机 压 缩 机 的 分 类 与 认 识 XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比，优点是： 1、压力范围广。活塞式压缩机从低压到超高压都适用，目前 工业上使用的最高工作压力达到 3500公斤 /厘米 ，某些实验室 使用的压力则更高。 2、效率高。由于工作原理不同，活塞式压缩机比离心式压缩 机的效率高得多。 3、适应性强。活塞式压缩机的排气量可在较广泛的范围内进 行选择；特别是在较小排气量的情况下，要做成速度型往往非 常困难，甚至不可能。 活塞压缩机的主要缺点是： 外形尺寸和重量较大，需要较大的 基础，气流有脉动性，以及易损零件较多。 压 缩 机 的 分 类 与 认 识 XXXXXX集团有限公司 XXXXXX GROUP CO.,LTD 卧式压缩机 活塞式压缩机热力计算相关参数： 工作介质 介质流量（单位通常为 Nm/h） 进气压力（ Mpa或者 Bar） 排气压力 进气温度 当地大气压 压缩机转速 压缩机行程 压缩机级数 轴功率 传动系统 Exhaust Manifold 气路系统 Exhaust Pipe 冷却系统 TWC 润滑系统 Muffler 目录页 Contents Page 10 传动系统 Exhaust Manifold 气路系统 Exhaust Pipe 冷却系统 TWC 润滑系统 Muffler （一）传动系统的工作原理 （二）传动系统的典型零件 （三）传动系统典型零件的常用材料 过渡页 Transition Page 正 文 第一章 传动 系统 气 路 系统 冷却系统 润滑系统 传 动 系 统 的 工 作 原 理 1 传动系统是压缩机的心脏， 由 电动机 、 联轴器 、 曲轴 和 连杆 组成。 工作原理是： 曲柄连杆机构 。 具体流程 是：电动机通过联轴器直 接带动曲轴旋转，曲轴通 过连杆使活塞上下往复运 动，从而达到完成压缩空 气的目的。其作用是将电 动机的旋转运动转换成活 塞的往复运动，为压缩机 提供动力。 曲 轴 十字头滑道 连杆大头瓦 连杆 十字头销 连杆小 头瓦 十字头 主轴承 活塞 活塞杆 正 文 第一章 传动 系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 2 2 传动系统的典型零件 曲轴是用于把电动机的旋转运动变为活 塞的往复运动，曲轴不仅应该有足够的 疲劳强度，而且还应该有足够的刚性及 耐磨性压缩机曲轴还常设计成整体式， 分中锻件曲轴和铸件曲轴两种 连杆是将作用在活塞上的推力传递给曲轴，又将曲 轴的旋转运动转换为活塞的往复运动的机件 连杆包括杆体、大头、小头三部分，杆体截面 有圆形、环形、矩形、工字形等。压缩机连杆通常 设计为剖分式。也分为锻件连杆和铸件连杆。 正 文 第一章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 2 2 传动系统的典型零件 十字头是连接作摇摆运动的连杆与 作往复运动的活塞杆的机件，它具 有导向作用 正 文 第一章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 2 2 传动系统的典型零件 机身、中体统称为机体，它包括机身、中体、机座、曲轴 箱、中间接筒等部件。 机体的作用： 1、作为传动机构的定位与导向部分，如曲 轴支撑在机体的主轴承上，十字头以机体滑倒导向。 2、 作为压缩机承受作用力的部分。压缩机中的作用力基本上 分为内力与外力。 作为气缸的承座并连接某些辅助部件。如润滑系统、盘车 系统、冷却系统等，以组成整台机器。 根据压缩机不同的结构形式，机体可分为卧式机体、对置 机体、立式机体、角度式机体等。 此图为卧式机体，由机身和中体等组成， 一般均采用铸造成型 正 文 第一章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 2 2 传动系统的典型零件 此图为立式机体，一般由曲轴箱和机身 组成，优质铸件结构。 正 文 第一章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 2 2 传动系统的典型零件 刮油器 飞轮 联轴器 薄壁瓦 正 文 第一章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 3 典型零件的常用材料 曲 轴 45、 38CrMoAl、 42CrMo、 QT600-3等 连杆 40Cr、 45、 QT600-3 机体 一般为灰铸铁： HT250、 HT20-40等 十字头 QT600-3/铸钢 飞轮 QT600-3/HT20-40等 半联轴 器 QT600-3/HT20-40等 薄壁 瓦 20+巴氏合金 刮油 器体 HT200 18 PC传动系统 Exhaust Manifold 气路系统 Exhaust Pipe 冷却系统 TWC 润滑系统 Muffler 过 渡 （一）气路系统流程简介 （二）气路系统的典型零件 （三）典型零件的材料 过渡页 Transition Page 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 1 气路系统流程简介 气路系统是 把压缩机生产的压缩介质气体，经过逐 级增压、处理（各级间的冷却器，油水分离器等） 后进入干燥器进行干燥、清洁，然后送入高压储气 设备 。在每级气缸输出管道上均装有测压测温元件， 同时装有与各级压力相对应的安全阀门，以保证各 级压力超过设计规定时起到安全保险作用。 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 气 路 系 统 的 典 型 零 件 2 气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要 部分，作为活塞压缩介质的工作腔。主要分为铸 件气缸和锻件气缸。右图就为铸件气缸。它包括 气缸体、气缸套、气缸盖、气缸座。 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 气 路 系 统 的 典 型 零 件 2 活塞式压缩机使用的气阀，都是随着气缸内气体压力的变化而自行开、闭的自动阀门。 按功能分为吸气阀、排气阀。 按结构形式分：环状阀、网状阀、舌簧阀、 直流阀等。 气阀一般由阀座、运动密封元件（阀片或阀 芯）、弹簧、升程限制器等零件组成。 气阀也算是一种单向阀，介质流向只能为一 个方向。 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 气 路 系 统 的 典 型 零 件 2 填料是阻止气缸内气体自活塞杆与 气缸之间泄漏的组件。对填料的基本要 求是密封性能良好并且耐用。 填料冷却方式：有润滑油冷却和水冷却。一般填料均设 置了漏气回收口，特殊场合会设置氮气密封口。 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 气 路 系 统 的 典 型 零 件 2 活塞 a) 有足够的强度和刚性 ; b) 活塞与活塞杆（或活塞销）的连接 和定位要 可靠 ; c) 重量轻，两列以上的压缩机中，应根据惯性 力平衡的要求配置各列活塞的质量 ; d) 制造工艺性好 . e) 活塞组件是由活塞体、活塞杆、活塞螺母、 活塞环、支承环等零件组成，每级活塞体上 装有不同数量的活塞环和支承环，用于密封 压缩介质和支承活塞重量。 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 气 路 系 统 的 典 型 零 件 2 活塞环 活塞环 为一圆环，环周上有一处切口，切口 形式直 口、斜口与搭口。斜口斜 度为 45度。是由聚四氟乙烯等高分子为基材，以碳纤维、玻璃纤维等为填料， 组成的一种复合材料。 它具有良好的自润滑性、摩擦系数小、耐高温、优异的化学稳定性、突出的 不粘性。 正 文 第二章 传动系统 气路系统 冷却系统 润滑系统 典 型 零 件 的 材 料 3 名称 材料 气缸体 铸件（ HT250、 QT600-3）、 锻 件（ 35） 缸 套 合金铸铁、不 锈 钢 活 塞体 铸 铝 、不 锈 钢、 铜 活 塞环 铸铁、 玻 纤四 氟 、 碳 纤四 氟 导向环（ 支撑 环） 铸铁、 玻 纤四 氟 、 碳 纤四 氟 填 料 盒 不 锈 钢、 碳 钢 密封环 玻 纤四 氟 、 碳 纤四 氟 过渡页 Transition Page 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 催化器的 组成元件 01 02 03 三 元 催 化 器 的 组 成 1 金属外壳 的作用 衬垫的种 类及作用 04 GBD的意 义和计算 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 【 组成元件 】 三元催化器一般由：进气锥盖、壳体、排气锥盖、衬 垫、催化剂、氧传感器座等零件构成。 三 元 催 化 器 的 组 成 1 催化器的 组成元件 01 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 三 元 催 化 器 的 组 成 1 金属外壳 的作用 02 “将脆弱的陶瓷催化剂保护在一个坚固的结构中，并且使催化剂能够安装在排气系 统上，发挥应有的作用。” 将催化剂装配进一个容器，成为催化器产品的过程叫做封装。 金属外壳的主要作用 金属外壳和衬垫层保护催化剂不至于因为外界机械力而损坏 1 催化器中的衬垫保护催化剂在受到车体外部突然冷却的时候不至于炸裂 2 催化器的进气锥管结构保证催化器受到的气流均匀，减少气流偏载造成的 附加气动力损伤 3 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 第三章 三 元 催 化 器 的 组 成 1 衬垫的种 类及作用 03 衬垫是一种由陶瓷纤维、蛭石、粘合剂、塑料膜等构成的非金属材料。安装于陶瓷载体和金属壳体之间。一般分为膨胀型、非膨胀型、复合型三类。 膨胀型衬垫 非膨胀型衬垫 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 第三章 三 元 催 化 器 的 组 成 1 衬垫的种 类及作用 03 衬垫是催化器的重要组成部分。 衬垫除了在封装中固定陶瓷载体，在使用的过程中也能对催 化器受到的冲击起到一定的缓冲作用，同时还能防止尾气从金属外壳与载体间隙逃逸，隔绝高温 尾气对金属外壳的热冲击，也能阻隔气流在载体中的部分噪音。 固定、保护 陶瓷载体 易碎 缓冲作用 催化器 受到冲击 处理全部尾气 阻止废弃 逃逸 高温尾气导致金属外 壳过热，变形 防止金属 外壳过热 有限度隔绝载体的气 流噪声 隔绝 气流噪音 衬垫 固定 缓冲 密封 隔热 隔音 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 GBD意 义和计算 04 三 元 催 化 器 的 组 成 1 间隙体积密度 GBD的计算公式： 一般来说， GBD根据具体的产品设计要求，取值在 0.81.2之间 GBD指的是 衬垫在封装后 的体积密度 ，其意义在于：合适 GBD值，会有合适的包裹力，使 脆弱的陶瓷载体（催化剂）在生 产制造过程和工作过程中，保证 陶瓷载体不损坏。 GBD间隙体积密度 g/cm3 G衬垫重量 g S衬垫面积 cm2 T金属筒体与载体间的间 cm L衬垫的长度 cm W衬垫的宽度 cm D金属筒体的内直径 cm d载体的直径 cm 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 紧耦合式 底盘式 2 三元催化器的种类 根据安装位置三元催化器可以分为： 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 2 三元催化器的种类 塞入式 可满足薄壁催化剂封装，满足欧四（推荐） 捆绑式 可满足薄壁催化剂封装，满足欧四（推荐） 蚌壳式 不可满足薄壁催化剂封装，满足欧三 蚌壳插入式 不可满足薄壁催化剂封装，满足欧三 塞入旋压式 可满足薄壁催化剂封装，满足欧四 柔性封装（导向杆塞入） 可满足薄壁和超薄壁催化剂 封装，满足欧五（推荐） 整体收缩式 可满足薄壁和超薄壁催化剂封装，满足欧 五（推荐） 根据封装方式三元催化器可以分为： 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 三 元 催 化 器 的 技 术 要 点 3 催化器是工作在高温（ 800度）、高速气流、高强度振 动的条件下，工况恶劣，因此技术要求高。 n 材料选择 决定产品可靠性、制造成本、制造难度 n 前端盖的形状设计和制造 决定气流分布是否均匀，背压是否增大，结 构强度和刚度是否满足要求 n 是否采用双层端盖 根据温度、衬垫保护需求来决定 n 端盖是否加台阶 决定制造工艺和衬垫保护性能 n 封装工艺选择技术 决定载体是否容易破碎和 GBD是否满足要求 n 衬垫的选择技术 决定载体是否容易破碎、 GBD是否满足要求、成本是否 满足要求 三元催化器的主要技术要点： 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 4 三元催化器的验证试验 三元催化器在生产封装过程中一般需要进行如下验证试验： 1）推力实验 检查 GBD是否合适 2）气密性实验 3）台架热疲劳实验 4）水急冷急热实验 5）检具检测 检查三元催化器总成是否会漏气 检查整个设计、制造过程是否有缺陷 检查抗冷热冲击性能 检查是否会有制造的尺寸和空间位置偏差 6）排放实验 7）实车路试 检验催化剂的性能是否达到相应标准 实际检验三元催化器的可靠性和稳定性 正 文 第三章 排气歧管 排气管 净化装置 消音器 三 元 催 化 器 的 主 要 问 题 5 催化器 封装方式、 衬垫不合理 锥盖设计 不好 封装速度、 行程等参数 控制不好 壳体结构设 计不良 金属材料 选择不好 锥盖和法兰 设计不好 排放不良、载体破 碎、锥盖断裂 载体在生产和 使用中破碎 壳体受热膨胀，降 低衬垫对载体的包 裹力，载体破碎 壳体在热负荷和振 动下开裂 不易装配 载体在生产和使用 中破碎