活塞式空壓機(jī)這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過程結(jié)束時總有剩余容積存在。在下一次吸氣時，剩余容積內(nèi)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。且由于剩余容積的存在，當(dāng)壓縮比增大時，溫度急劇升高。故當(dāng)輸出壓力較高時，應(yīng)采取分級壓縮。分級壓縮可降低排氣溫度，節(jié)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(jī)，常用于需要 0 . 3 - 0 . 7MPa 壓力范圍的系統(tǒng)。單級活塞式空壓機(jī)若壓力超過 0 . 6MPa ，各項性能指標(biāo)將急劇下降，故往往采用多級壓縮，以提高輸出壓力。為了提高效率，降低空氣溫度，需要進(jìn)行中間冷卻。
為二級壓縮的活塞式空壓機(jī)空氣經(jīng)低壓缸后壓力由 p 1 提高至 p 2 ，溫度由 T l 升至 T 2 ;然后流入中間冷卻器，在等壓下對冷卻水放熱，溫度降為 T l ;再經(jīng)高壓缸壓縮到所需要的壓力 p 3 。并由該圖可見，進(jìn)入低壓缸和高壓缸的空氣溫度 T l 和 T 2 ，位于同一等溫線 12 ′ 3 ′ 上 ，兩個壓縮過程 偏離等溫線不遠(yuǎn)。同一壓縮比 p 3 / p 1 的單級壓縮過程為 123 ″ ，比兩級壓縮偏離等溫 12 ′ 3 ′ 遠(yuǎn)得多，即溫度要高許多。且單級壓縮消耗功相當(dāng)于圖中面積 613 ″ 46 ，兩級壓縮消耗功相當(dāng)于圖中面積 61256 和 52 ′ 345 之和，節(jié)省的功相當(dāng)于 2 ′ 23 ″ 32 ′ ?？梢姡旨墘嚎s可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高效率。
接觸的方式不同，常有一些幾種形式:
活塞式空壓機(jī)-是一種往復(fù)式空壓機(jī)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(huán)來密封壓縮氣體。在氣壓傳動中，通常采用容積型活塞式空氣壓縮機(jī)。這里介紹兩種典型結(jié)構(gòu)，用來幫助理解空氣壓縮機(jī)的工作原理。圖3.33(動畫)和圖3.34(動畫)
分別給出了立式、臥式空氣壓縮機(jī)的工作原理圖。
立式立氣縮壓機(jī)的氣缸中心線與地面垂直，臥式空氣壓縮機(jī)的氣缸中心線則與地面平行。原動機(jī)(電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī))的回轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)曲 柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)直線運(yùn)動?？諝鈮嚎s機(jī)中 的進(jìn)氣、排氣過程與液壓泵的吸油、壓油過程類似。
活塞式空壓機(jī)一般以排氣壓力、排氣量(容積流量)、結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類。
1.按排氣壓力高低分為:
低壓空壓機(jī) 排氣壓力≤1.0MPa
中壓空壓機(jī) 1.0MPa<排氣壓力≤10MPa
高壓空壓機(jī) 10MPa<排氣壓力≤100MPa
2.按排氣量大小分為:
小型空壓機(jī) 1m3/min<排氣量≤10m3/min
中型空壓機(jī) 10m3/min<排氣量≤100m3/min
大型空壓機(jī) 排氣量>100m3/min
空壓機(jī)的排氣量指吸入狀態(tài)自由氣體流量。
一般規(guī)定:軸功率<15KW、排氣壓力≤1.4MPa為微型空壓機(jī)。
3.按氣缸中心線與地面相對位置分為:
立式空壓機(jī)--氣缸中心線與地面垂直布置。
角度式空壓機(jī)--氣缸中心線與地面成一定角度(V型、W型、L型等)。
臥式空壓機(jī)--氣缸中心線與地面平行，氣缸布置在曲軸一側(cè)。
對動平衡式空壓機(jī)--氣缸中心線與地面平行，氣缸對稱布置在曲軸兩側(cè)。
4按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為:
單作用--氣體僅在活塞一側(cè)被壓縮。
雙作用--氣體在活塞兩側(cè)被壓縮。
水冷式--指氣缸帶有冷卻水夾套，通水冷卻。
風(fēng)冷式--氣缸外表面鑄有散熱片，空氣冷卻。
固定式--空壓機(jī)組固定在地基上。
移動式--空壓機(jī)組置于移動裝置上便于搬移。
有油潤滑--指氣缸內(nèi)注油潤滑，運(yùn)動機(jī)構(gòu)潤滑油循環(huán)潤滑。
無油潤滑--指氣缸內(nèi)不注油潤滑，活塞和氣缸為干運(yùn)轉(zhuǎn)，但傳動機(jī)構(gòu)由潤滑油循環(huán)潤滑。
全無油潤滑--氣缸內(nèi)傳動機(jī)構(gòu)均無油潤滑。
此外還分為有十字頭(中小型無油空壓機(jī))、無十字頭(V、W型低壓微型空壓機(jī));
基本特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
1.壓力范圍大;
2.氣量調(diào)節(jié)對壓力影響小;
3設(shè)備價格低，初投資低;
4.操作方便;
5.使用壽命長。
缺點(diǎn):
1.設(shè)備體積大且笨重;
2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，維修工作量大;
3.運(yùn)行時振動和噪聲較大，設(shè)備安裝基礎(chǔ)要求高;
4.運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相對較高。
活塞式空壓機(jī)工作原理
在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動的活塞向右移動時，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力 p a ，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內(nèi)，這個過程稱為壓縮過程。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出空氣管道內(nèi)壓力 p 后，排氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內(nèi)，這個過程稱為排氣過程?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動是由電動機(jī)帶動的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為滑動--活塞的往復(fù)運(yùn)動。
檢修方法
⒈檢修前的準(zhǔn)備
(1) 物資準(zhǔn)備 包括檢修用工器具準(zhǔn)備、檢修所用物資的準(zhǔn)備以及備品備件的準(zhǔn)備。
(2) 技術(shù)準(zhǔn)備 在工程技術(shù)人員進(jìn)行檢修方案交底的基礎(chǔ)上，熟悉所檢修空氣壓縮機(jī)的任務(wù)、檢修技術(shù)要求、檢修的工期和計劃以及在檢修中應(yīng)該注意的事項，同時，應(yīng)主動了解被檢修機(jī)器在停車檢修前的運(yùn)行情況及存在的缺陷，以便做到心中有數(shù)。配合技術(shù)人員和老師傅查閱有關(guān)被檢修機(jī)器的圖紙，更進(jìn)一步明確主要零部件的技術(shù)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
(3) 人員準(zhǔn)備 在接受有關(guān)技術(shù)人員和檢修負(fù)責(zé)人布置任務(wù)的同時，熟悉參與檢修的其他工種的情
況，養(yǎng)成協(xié)同配合、共同完成檢修任務(wù)的工作習(xí)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(yè)勢必會帶來檢修的不安全。專業(yè)的泵閥技術(shù)平臺，泵閥工作者的家園。
⒉檢修內(nèi)容
由于活塞式壓縮機(jī)的機(jī)型有所差異，故其檢修規(guī)模、檢修內(nèi)容、間隔期也有所不同，下面僅就活塞式空壓機(jī)的一般檢修內(nèi)容簡述如下:
(1) 小修內(nèi)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(shè)備的支架以及主機(jī)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(yè)的泵閥技術(shù)平臺，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(huán)油過濾器，檢查或清洗安全閥進(jìn)出管道內(nèi)的污物。
④ 檢查或更換氣閥、氣缸填料密封環(huán)和活塞環(huán)等。
⑤ 配合儀表工檢查或更換壓力表及工藝控制點(diǎn)儀表。
(2) 中修內(nèi)容(檢修周期12個月，檢修工期12~16天)
除進(jìn)行小修的全部內(nèi)容外，還要進(jìn)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(jī)檢修
⑥ 檢查或調(diào)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(jìn)行探傷檢查。
⑦ 檢查或更換刮油環(huán);檢查或校驗安全閥。
⑧ 拆卸、修理、清洗注油器并試壓;拆卸、修理循環(huán)油泵并清洗循環(huán)油系統(tǒng)，更換潤滑油。
⑨ 清洗冷卻水夾套、冷卻器、緩沖器及油水分離器等附屬設(shè)備。
⑩ 配合電工對電機(jī)、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(jìn)行中、小修的內(nèi)容外，還要進(jìn)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(jī)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(yīng)力集中處進(jìn)行探傷檢查;對氣缸上連接螺栓以及其他重要螺栓進(jìn)行探傷檢查，必要時更換。
④ 對曲軸聯(lián)軸器、盤車器進(jìn)行檢查修理。專業(yè)的泵閥技術(shù)平臺，泵閥工作者的家園。
⑤ 檢查機(jī)身有無裂縫、滲漏等缺陷;地腳螺栓有無松動;基礎(chǔ)有無沉陷等缺陷。
⑥ 對緩沖器等附屬設(shè)備進(jìn)行必要的探傷、測厚及焊縫檢查，并對其進(jìn)行強(qiáng)度和氣密性試驗。專業(yè)的泵閥技術(shù)平臺，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(jī)、附屬設(shè)備、管道全面涂漆防腐。
二、活塞機(jī)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(guī)程及時停車，進(jìn)行必要的工藝處理和采取安全措施，最后辦理安全檢修交接書。
2.盤車前必須通知現(xiàn)場有關(guān)檢修人員，盤車人員不得離開盤車器開關(guān)，不準(zhǔn)用吊車盤車。專業(yè)的泵閥技術(shù)平臺，泵閥工作者的家園。
3.凡盤車檢查測量余隙時，不準(zhǔn)將手伸入氣缸內(nèi)，更不能進(jìn)入缸體內(nèi)檢修、檢查。
4.當(dāng)氣缸、活塞不全面解體或檢修人員需進(jìn)入機(jī)體檢修時，除了切斷電源外，還應(yīng)拆除一只或幾只氣閥，以確保安全。
5.檢修時嚴(yán)禁工具、零件等物品掉入電動機(jī)和氣缸內(nèi)。
6.檢修前，應(yīng)對所使用的起重工具、鉗工工具等進(jìn)行登記和仔細(xì)檢查，以確保完好;掄錘時，其余檢修人員必須避開掄錘方向。
7.凡抽插盲板、進(jìn)塔入罐、現(xiàn)場動火、登高作業(yè)、臨時用電等作業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行國家的有關(guān)安全規(guī)定。
8.檢修現(xiàn)場掀開的鐵箅子不得懸空虛放，并應(yīng)在空洞處設(shè)置圍欄，以免人員跌傷、墜落。
9.檢修現(xiàn)場應(yīng)保持整潔，堆放整齊，做到安全文明檢修。
主要問題
空壓機(jī)的余隙容積，有的是結(jié)構(gòu)上的需要，有的是難以避免的。如活塞運(yùn)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.制造精度及零部件組裝，與要求總是有偏差的。運(yùn)動部件在運(yùn)動過程中可能出現(xiàn)松動，使結(jié)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(jié)。對于這種情況，余隙容積可防止由于水不可壓縮性而產(chǎn)生的水擊現(xiàn)象。
3.活塞周期運(yùn)動時，由于摩擦和壓縮氣體時產(chǎn)生熱量，使活塞受熱膨脹，產(chǎn)生徑向和軸向的伸長，為了避免活塞與汽缸端面發(fā)生碰撞事故及活塞與缸壁卡死，故用余隙容積來消除。
有關(guān)氣閥到氣缸容積的通道 所形成的余隙容積，主要是由于氣閥布置所難以避免的。 在空壓機(jī)工作時，余隙容積使進(jìn)氣閥吸入的氣體體積減少了，相應(yīng)排氣量降低了，所以在設(shè)計氣缸時，要預(yù)先考慮到余隙容積對排氣量的影響。設(shè)計空壓機(jī)時，在考慮到生產(chǎn)率、制造、裝配和安全運(yùn)轉(zhuǎn)等情況下，應(yīng)盡量使余隙容積小些。但有時為了調(diào)整活塞力，相應(yīng)加大些余隙容積，這在設(shè)計對動式空壓機(jī)時，也是經(jīng)常碰到的。
