空压机原理及使用-课件

空压机原理及使 用 第一章.空压机的类型及工作原理 一.空压机的用途和分类 1.用途：是一种将机械能转变成气体压力 能的能量转换装置。2.特点：压缩空气作原动力和电力相比较 优点：a.在瓦斯矿井中，可以避免电火花 引起瓦斯爆炸。b.适用于钻削坚硬的矿岩。c.风动工具和风动原动机所排出的空气，可 以改善井下的通风状态。d.泄漏和排放的气体不污染环境并且可以改 变井下的通风状况。缺点：a.风动工具的机械效率低，气体在管网 传导过程中能量损失大，成本费高。b.风动工具工作时震动和噪音较大。c.风动工具要求制造加工精度较高。因此，在使用中应注意提高空压机的效率，减 少压气管道内的压力损失，节约压气的消耗量。3.空压机的分类 按压缩气体的工作方式：活塞式、离心式 回转式三种基本类型。目前，我国煤矿所用的多为 活塞式空压机。活塞式空压机按不同形式分为若干类 一.按气缸排列不同 1.立式空压机：气缸均为竖直布置。a.对气缸壁的作用力较小，润滑油分布均匀，对气缸磨损小且均匀。b.惯性力对基础作用方向是垂直的，振动小。c.占地面积小。d.对大型机器因高度大，拆装维修均不方便。2.卧式空压机：气缸为横卧布置。a.管理维护和拆装方便。b.气缸处于机身一侧，惯性力不能平衡，转速的增加受到限制。c.空压机机构和基础的重量和尺寸较大。3.角度式空压机：气缸中心线具有不大于 90的夹角。类型：“V”型、“W”型、“L”型三种。a.惯性力几乎被平衡，能实现较高速度运转。b.气缸相互错开，利于气阀及冷却系统布局。c.“L”型结构的空压机运转平稳性较好。d.“V”型、“W”型多为小型移动风冷式空压机。4.对称平衡式空压机：气缸作水平布置并分 布在曲轴两侧。可分 “M”型和“H”型。a.惯性力小，运转平稳。b.可以改善曲轴受力情况。c.因气缸水平布置，安装及维修均较方便。按活塞动作方法分类 1.单动式空压机：气体在活塞一侧进行压缩。2.复动式空压机：气体在活塞两侧均能压缩。按排气量的大小分类 1.微型空压机：排气量在每分一立方米以下。2.小型空压机：排气量在110m3/min之间。3.中型空压机：排气量在10100m3/min之间。4.大型空压机：排气量大于100m3/min以上。按排气压力的高低分类 1.低压空压机：压力在310公斤力/厘米2。2.中压空压机：压力在10100公斤力/厘米2。3.高压空压机：压力在1001000公斤力/厘米2 4.超高压空压机：压力大于1000公斤力/厘米2。按气体达到终了压力所需的级数 1.单级空压机：气体经一级压缩达到终压。2.两级空压机：气体经两级压缩达到终压。3.多级空压机：气体经三级以上压缩达终压。二.往复式空压机的工作原理 每一台空压机都有气缸和活塞。压缩空气 过程包括：吸入、压缩和压出三个过程。工作原理：利用往复运动的活塞与气缸壁 面所构成的容积变化来进行工 作的。空气的吸入和排出由吸 气阀和排气阀来控制的。提问:活塞在气缸中运动是否能到始端和 末端?为什么要有余隙,余隙应该多大?1.压缩空气时,空气中可能有部分水蒸汽凝 结下来,水不可压缩的,如果没有空隙对机 器带来不良影响.2.留有余隙不会使活塞与气缸盖发生撞击.3.余隙内空气膨胀作用,能使吸气阀开.关较 稳定.4.为了装配和调节时的方便,也需要有余隙.对余隙的要求:过小不能完成上述作用.过大则影响吸入的气量.因此,在一般情况下,余隙容 积为气缸容积的38%.三.矿山常用的空压机型号 4L20/8型 “4”L系列中第四种基本产品 “L”气缸排列L型 “20”额定排气量m3/min “8”额定排气压力8kgf/cm2 注意：1kgf/cm2 0.1Mpa L5.540/8型 “L”气缸排列为L型 “5.5”活塞推力5.5吨 “40”额定排气量m3/min “8”额定排气压力kgf/cm2 注意：1吨10千牛 2D12100/8型 “2”气缸列数 “D”对称平衡式 “12”活塞推力120千牛 “100”额定排气量m3/min “8”额定排气压力 BZL3.520/7型 “B”电机为防爆型 “Z”无基础 “L”气缸排列L型 “3.5”活塞推力35千牛 “20”额定排气量m3/min “7”额定排气压力0.7Mpa 第二章：往复式空压机构造及附属装置 讲解我国煤矿常用的“L”类型 一.L型空压机的结构 1.结构特点：两级、双缸、复动、水冷、固定式空压机。2.结构划分：分为六大部分（机构）(1).压缩机构：由气缸、吸气阀、排气阀 活塞等部件组成。(2).传动机构：由三角皮带轮、曲轴、连杆 十字头和轴承组成。(3).润滑机构：由齿轮油泵、注油器和滤油 器等组成。(4).冷却机构：由中间冷却器、气缸的冷却 水套、冷却水管、后冷却器 润滑油冷却器等装置组成。(5).调节机构：由减荷阀、压力调节器等组成。(6).安全保护装置：由安全阀、油压断电器、断水开关和释压阀等组成。二.空压机的流程 1.压气流程：自由空气滤风器减荷 阀一级吸气阀一级气 缸一级排气阀中间冷 却器二级吸气阀二级 气缸二级排气阀(后冷 却器)风包工作点。2.动力的传递流程：电动机三角皮带轮 曲轴连杆 十字头活塞杆 活塞。三.L型空压机的主要部件 1.机身：由灰铸铁铸成的，它是支承和装 配各部件的骨架。外形呈直角L形，在垂直和水平 颈部装有可拆的十字头滑道，两 端的法兰盘用来与一、二级气缸 组件连接。机身底部兼作油池。2.曲轴：接受电动机以扭矩形式输入的动力，并把它转变为活塞的往复作用力以压缩 空气而做功。材质为球墨铸铁，有一个曲拐其上并 列装置两根连杆。其两端的主轴颈上各 装有双列向心球面滚子轴承。轴的外伸端通过键与皮带轮相连。另一端装有传动齿轮油泵的小轴并经 蜗轮蜗杆机构带动注油器。曲轴的两个臂上各用螺栓固定着一块平 衡铁，以平衡旋转运动和往复运动时，不 平衡质量产生的惯性力。曲轴上钻有中心油孔，以便油泵排出的 润滑油能通向各润滑部位。3.连杆：将作用在活塞上的推力传递给曲 轴和将曲轴的旋转运动转换为活 塞的往复运动的机件。它由杆体、大头、小头等组成。杆体 呈圆锥形，内有贯穿大小头的油孔。连杆大头分成两半，内装浇有巴氏合 金衬层的大头瓦，其间有两组铜垫，可 调整大头瓦和曲拐的径向间隙。大头瓦的两半部分用两个连接螺栓连接 起来，安装于曲拐上。连杆小头内装有磷青铜轴瓦以减少摩擦。连杆小头瓦内穿入十字头销与十字头相 连，可从机身侧面圆形窗口拆卸。4.十字头:它是连接活塞杆和连杆的运动 机件,在十字头滑轨上作往复运 动,具有导向作用.材质为灰铸铁.十字头的一端用螺纹与活塞杆连接,借螺纹和活塞杆的拧入深度,可调节 气缸的余隙大小.十字头销连接小头瓦后,穿入十字头 体的锥形孔中,用键固定在十字头上.5.活塞组件:包括活塞.活塞环和活塞杆.(1).活塞:是压缩机构的主要部件.曲轴的旋 转运动,经连杆.十字头.活塞杆变 为活塞在气缸中的往复运动.从而 对空气进行压缩做功.常见的活塞形状有筒形和盘形.带十 字头的空压机均采用盘形活塞.为了减少质量,往往铸成空心的,两个端 面用加强筋连接,以增加刚度.材质灰铸铁.(2).活塞环:又称涨圈,它是空压机易损零件.安装在活塞外圆的活塞环槽内.用灰铸铁制成方形断面的开口 圆环,具有一定的弹力.在自由状态下,外径大于气缸的 内径.活塞环的切口形式分三种:直切.斜切.搭切.活塞环的作用:利用本身张力使环的外表面 紧贴在气缸镜面上,环的端面 紧贴在活塞环槽的壁面上,以 防止气体的泄漏.为避免压气 从切口处泄漏,两个活塞环切 口应相互错开,错开角度不小 于120起密封作用外,活塞 环还起着布油和导热的作用.(3).活塞杆:材质45号钢锻造而成.杆身摩擦 部分经表面硬化处理,具有良好 耐磨性.活塞杆一端制成锥形体,插入活 塞的锥形孔内,用冠形螺母紧固 插有开口销以防松动.活塞杆另一端和十字头用螺纹 连接,调节好余隙容积靠螺母紧.6.气缸：是组成活塞式空压机压缩容积的主 要部分。分为内外层，两层之间的空间为 流通冷却水的冷却水套，缸盖和缸 座上各有4个气阀室.分别安装两个 吸气阀和两个排气阀。缸盖、气缸体、缸座的水套、气 路是对应相通的，但水套和气路之 间互相隔开。缸座内侧有填料箱。7.气阀：是随着气缸内气体压力的变化而 自动启闭。气阀有吸气阀和排气阀。它们都 只允许空气单方向通过的。它的工作正常与否直接影响排气 量和功率的消耗。对它有一定要求:(1).寿命长。(2).阻力小，减少动力消耗。(3).密封性好，减少空气的泄漏量。(4).形成的余隙容积小。(5).结构简单，制造容易，易于维修。(6).噪音低，动作及时。8.填料装置：空压机工作时，活塞杆与气 缸座之间要产生相对运动.因 此必然留有一定的间隙。为 防止压缩空气从此间隙外泄 所以设置填料装置予以密封。还可防止润滑油被活塞杆带 入气缸。L型空压机采用金属填料密封。包括密封 圈、挡油圈和隔环、垫圈组成。密封圈用灰铸铁制成，用3个带斜口的瓣 组成整圈。在它的外缘沟槽内放有拉力弹 簧，将其紧箍在活塞杆上，起密封作用。当内圈磨损后，借助弹簧的力量，能自动 向内箍紧，保证密封。密封圈靠近气缸。挡油圈内面开有环槽，可将活塞杆上带来 机油刮下来，以免带入气缸内，它装在紧 靠机身的一侧。挡油圈内面开有环槽，可将活塞杆上带 来的机油刮下来，以免带入气缸内，它装 在紧靠机身的一侧。四.空压机的附属装置 1.滤风器：是过滤空气，以阻止空气中的 灰尘和杂质进入气缸。滤风器分两类：(1).干式滤风器：里面加充填物和过滤网。(2).油浴式滤风器：这类滤风器不但有滤网 同时还有一定的油位。滤风器的结构主要由外壳和滤芯组成。4L-20/8型空压机使用的金属滤风器.其外 壳由筒体和封头组成，筒体内装有圆筒形 滤芯，它是由多层波纹状金属网组成。其上涂有粘性油,一般60的气缸油和40 的柴油混合而成。恩氏粘度为3.33.7E。滤风器应安装在室外进风管道上。它与空压机的距离以不超过10米，并处 于清洁、干燥、通风良好的阴凉处为宜。滤风器的吸气口向下布置，免掉杂物。2.风包：又叫储气罐。它有两种形式：卧 式和立式。都是钢板焊接而成。作用:(1).缓和由于空压机排气不均匀和不 连续而引起的压力波动。(2).储备一定数量的压缩空气,维持供 需之间的平衡。(3).分离出压气中的油和水。L型空压机的风包，是用锅炉钢板焊接 而成的立式密封容器。其高度H为直径 D的23倍。进气管在下，排气管在上，进气管在罐 内一段呈弧形，它的出气口向下倾斜并 弯向罐内壁，使气体进入罐内旋转以利 分离压气中的油和水。风包上还装有安全阀、检查孔、压力表 和放油水的连接管等。风包在地面应设在室外阴凉处，单独使 用一个基础。它和空压机的距离不应大 于1215米。空压机和风包之间的管道上只装一个逆 止阀。五.润滑机构 1.作用:(1).减轻滑动部位的磨损,延长零件使 用寿命.(2).减少摩擦功率,降低能耗.(3).润滑油有冷却作用,可导走摩擦热 使零件工作温度不过高,保证滑动 部分必要的运转间隙,防滑动部件 咬死或烧死.2.空压机润滑方式的种类 (1).飞溅润滑:利用曲轴运动时,带动油池的 油雾去润滑气缸或传动机构.这种方式简单,适用于无十字头的空压 机上,大都是单动或小型空压机.(2).压力润滑:应用广泛.目前使用的润滑方 式为压力润滑.3.润滑系统 空压机的润滑分为传动机构润滑和气缸润 滑两个独立系统.(1).传动机构的润滑:油池 粗过滤盒润滑油冷却器齿轮 油泵滤油器曲轴的中心油孔曲拐 和连杆大头瓦的配合面连杆中心孔 连杆小头瓦和十字头销的配合面十字 头滑轨油池.(2).气缸的润滑:减少活塞和气缸镜面之间 的摩擦阻力,减少磨损.还起 一定的冷却作用,带走摩擦 热,防止活塞环及活塞与气 缸咬死或烧伤.L型空压机采用单独的注油器向缸 内压油润滑.在气缸的注油孔处,一般都装有逆 止阀,以防油管破裂时发生气缸内压气 反冲,并便于空压机在不停机时更换注 油器.4.对润滑油的要求 (1).在高温条件下能维持一定的粘度,以便 保持一定的油膜强度.(2).有足够高的闪点温度,防止偶然产生火 花引起润滑油的燃烧,闪点温度不得低 于215.(3).要有良好的抗氧化稳定性.以降低在高 温下氧化的速度,使胶质和积碳减少到 最低的限度.6.润滑油的选用 空压机气缸的润滑应采用HS-13号(稀.冬)和HS-19号(稠.夏季)压缩机油.空压机运动机构的润滑可以选用机械油 例如 HJ-30.HJ-40.HJ-50等牌号的机械油.空压机的润滑油要适当,既不能中断,也不 能过量,气缸的润滑尤其如此.因此供油量 必须按说明书调整适当.六.冷却机构 1.空压机冷却的目的 煤矿安全规程第438条规定:单缸空压机的排气温度不得超过190,双缸不得超过160 (1).降低压气温度,保证设备正常运转.(2).降低功率消耗,增大排气量,提高压机效率.(3).分离出压气中的油和水,提高压气质量.2.往复式空压机冷却方法(1).风冷:利用空气冷却.只用在小型空压机上.(2).水冷:用水流通入气缸水套来进行冷却的.效果比较好,在往复式空压机应用广.3.空压机的冷却流程 冷水池冷水泵总进水管中间冷却器 同时进入高.低压缸的水套漏斗回水 管热水池热水泵冷却塔水沟冷 水池.4.冷却设备 (1).气缸冷却水套:吸出压缩过程中,气缸壁 放出的热量,降低气缸温 度,保证气缸.活塞润滑.(2).中间冷却器:降低进入二级气缸的压气 温度,以节省功耗,并分离 出压气中的油和水.(3).冷水池或冷却塔:冷却系统流出的热水一 般都回收再用,因此在空 压机附近要建筑它们.5.冷却水的技术要求 (1).质量要求:必须清洁无杂质,凡带酸性或脏 污的水,不能作为空压机冷却水.(2).水量要求:循环水量应为全部工作的空压 机所需水量的总和.每台压机冷 却水消耗量可从技术规格表查.复习题1、空压机的基本类型有哪些？2、往复式空压机的活塞环有哪些作用？3、空压机气缸的润滑对润滑油有哪些要求？4、L型空压机主要有哪几大机构组成的？5、L型空压机的工作原理是怎样的？6、L型空压机风包的作用有哪些？7、L型空压机的压气流程和动力传递流程 是怎样的？8、L型空压机有哪些主要部件？其特点是 什么？