活塞壓縮機基礎

㈠ 活塞式壓縮機是如何工作的

（1）活塞式壓縮機的專業術語

①壓縮機轉速（n）。壓縮機曲軸在單位時間內旋轉圈數稱為壓縮機轉速（單位：r/min）。

②上止點和下止點。活塞在汽缸內作往復運動時，向上移動的最高位置稱為上止點；活塞向下移動的最低位置稱為下止點。

③活塞行程（S）。活塞在汽缸內作往復運動時，上止點到下止點之間的距離稱為活塞行程，它等於曲軸的曲柄半徑R的兩倍。

④汽缸直徑（D）。汽缸的內圓直徑稱為汽缸直徑。

⑤工作容積（V_g）。活塞在汽缸內從上止點到下止點時所掃過的體積，即活塞行程與汽缸截面積的乘積。

⑥余隙容積（V_c）。活塞運行到上止點位置時，為了防止活塞與閥板、閥片的撞擊，活塞頂面和閥板底面之間留有一定的間隙。活塞頂面和閥板底面之間所包含的空間（包括排氣孔容積）稱為余隙容積。

⑦相對余隙容積（C）。余隙容積與工作容積之比稱為相對余隙容積。表示余隙容積占汽缸工作容積的比例。中、小型活塞式壓縮機的相對余隙容積一般取C=2%～6%。

（2）活塞式壓縮機的工作原理

活塞式製冷壓縮機的活塞在汽缸中往返1次，曲軸旋轉1周時，依次進行了壓縮、排氣、膨脹、吸氣4個過程。

①壓縮過程（圖2-4a）。當活塞從下止點開始往上移動時，汽缸內的製冷劑蒸氣受到壓縮，此時吸氣閥片在汽缸壓力增大的作用下，迅速關閉。隨著活塞的移動，汽缸內的氣體壓力和溫度上升，當汽缸內氣體的壓力高於排氣腔中的壓力時，排氣閥打開，壓縮過程結束。

②排氣過程（圖2-4b）。活塞在電動機的驅動下，繼續向上止點方向運動。汽缸內的高溫高壓製冷劑蒸氣不斷從排氣閥排出，直到活塞達到上止點位置時，排氣過程結束。

③膨脹過程（圖2-4c）。當活塞從上止點開始向下止點方向運動時，由於汽缸余隙容積的存在，留在余隙容積中的製冷劑蒸氣就開始膨脹，其壓力和溫度隨之下降；當壓力下降到與吸氣壓力相等時，膨脹過程結束。在膨脹過程中，吸、排氣閥均關閉。

④吸氣過程（圖2-4d）。活塞在電動機的驅動下，繼續向下止點方向運動。汽缸內的製冷劑蒸氣壓力開始低於吸氣壓力時，在壓差的作用下，吸氣閥片打開，吸氣過程開始，直到活塞移至下止點時，吸氣過程結束。

圖2-4 活塞式壓縮機工作原理

（a）壓縮 （b）排氣 （c）膨脹 （d）吸氣

吸氣過程結束後，活塞又從下止點向上止點反向運動，依次再進行壓縮、排氣、膨脹、吸氣的過程。周而復始，壓縮機吸入低壓氣體，排出高壓氣體，為製冷系統建立起壓差，推動製冷劑在系統中循環流動。

㈡ 活塞式壓縮機的基本構造

活塞式製冷壓縮機主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調節裝置、油循環系統等部件組成。 連桿：連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉運動轉化為活塞的往復運動，並把動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。
連桿體在工作時承受拉、壓交變載荷，故一般用優質中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT40－10）鑄造，桿身多採用工字形截面且中間鑽一長孔作為油道。
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，外圓面車有環槽並鑽有油孔，內表面開有軸向油槽。
連桿大頭與曲軸連接。連桿大頭一般做成剖分式，以便於裝拆和檢修。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，系列製冷壓縮機都採用薄壁軸瓦。軸瓦的上瓦與連桿油孔相應的地方也開有油孔。連桿螺栓用於連接剖分式連桿大頭與大頭蓋。連桿螺栓是曲柄連桿機構中受力嚴重的零件，它不僅受反復的拉伸且受振動和沖擊作用，很容易松脫和斷裂，以致引起嚴重事故。所以對連桿螺栓的設計、加工、裝配均有嚴格要求。連桿螺栓常用40Cr、45Cr鋼等製造，且採用細牙螺紋，其安裝時要求有一定的預緊力，以免在載荷變化時連桿大頭上下瓦和曲柄銷之間松動敲擊，加速機器零件的損壞。 活塞組：活塞組是活塞、活塞銷及活塞環的總稱。活塞組在連桿帶動下，在汽缸內作往復直線運動，從而與汽缸等共同組成一個可變的工作容積，以實現吸氣、壓縮、排氣等過程。
活塞——活塞可分為筒形和盤形兩大類。我國系列製冷壓縮機的活塞均採用筒形結構，它由頂部、環部和裙部三部分組成。活塞頂部組成封閉汽缸的工作面。活塞環部的外圓上開有安裝活塞環的環槽，環槽的深度略大於活塞環的徑向厚度，使活塞環有一定的活動餘地。活塞裙部在汽缸中起導向作用並承受側壓力。
活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵。灰鑄鐵活塞過去在製冷壓縮機中應用較廣，但由於鑄鐵活塞的質量大且導熱性能差，因此，系列製冷壓縮機的活塞都採用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優點是質量輕、導熱性能好，表面經陽極處理後具有良好的耐磨性。但鋁合金活塞比鑄鐵活塞的機械強度低、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，在工作時承受復雜的交變載荷。活塞銷的損壞將會造成嚴重的事故，故要求其有足夠的強度、耐磨性和抗疲勞、抗沖擊的性能。因此，活塞銷通常用20號鋼、20Cr鋼或45號鋼製造。
活塞環——活塞環包括汽環和油環。汽環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的鎖口泄漏，多道汽環安裝時鎖口應相互錯開。油環的作用是布油和颳去汽缸壁上多餘的潤滑油。汽環可裝一至三道，油環通常只裝一道且裝在汽環的下面，常見的油環斷面形狀有斜面式和槽式兩種，斜面式油環安裝時斜面應向上。 軸封——軸封的作用在於防止製冷劑蒸汽沿曲軸伸出端向外泄漏，或者是當曲軸箱內壓力低於大氣壓時，防止外界空氣漏入。因此，軸封應具有良好的密封性和安全可*性、且結構簡單、裝拆方便、並具有一定的使用壽命。
軸封裝置主要有機械式和填料式兩種。常用的機械式軸封主要有摩擦環式和波紋管式。其中，國產系列活塞式製冷壓縮機大都採用摩擦環式軸封，這種軸封由活動環(摩擦環）、固定環、彈簧及彈簧座、壓圈和兩個「0」形耐油橡膠圈所組成。活動環槽內嵌一橡膠密封圈並與活動環一同套裝在軸上，在彈簧力和壓圈的作用下，活動環與橡膠圈一同被壓緊在軸上且使活動環緊貼在固定環上。工作時彈簧座與彈簧、軸上橡膠密封圈及活動環隨同曲軸一起轉動，固定環及其上的橡膠圈則固定不動。故工作時活動環和固定環作相對運動，緊貼的摩擦面起防止製冷劑往外泄漏的密封作用，軸上橡膠圈用來密封軸與活動環之間的間隙，固定環上的耐油橡膠密封圈起防止軸封室內潤滑油外泄的作用。 能量調節裝置：在製冷系統中，隨著冷間熱負荷的變化，其耗冷量亦有變化，因此壓縮機的製冷量亦應作必要的調整。壓縮機製冷量的調節是由能量調節裝置來實現的，所謂壓縮機的能量調節裝置實際上就是排氣量調節裝置。它的作用有二，一是實現壓縮機的空載啟動或在較小負荷狀態下啟動，二是調節壓縮機的製冷量。壓縮機排氣量的調節方法有：1°頂開部分汽缸的吸氣閥片；2°改變壓縮機的轉速；3°用旁通閥使部分缸的排氣旁通回吸氣腔，這種方法用於順流式壓縮機；4°改變附加余隙容積的大小。頂開汽缸吸氣閥片的調節方法是一種廣泛應用的調節方法，國產系列活塞式製冷壓縮機，均採用頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調節裝置，
頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調節裝置的原理很簡單，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，故該汽缸無排氣量，從而達到調節輸氣量的目的即能量調節。
頂開吸氣閥片能量調節裝置可分為執行機構、傳動機構和油分配機構三部分，主要由油分配閥、油缸、油活塞、拉桿、轉動環、頂桿和彈簧等部件組成。拉桿上有兩個凸圓，分別嵌在兩個汽缸套外部的轉動環中。若不向油缸中供油，由於油活塞左側彈簧的作用，油活塞處於油缸的右端位置，汽缸套外部的頂桿都是處在轉動環斜槽的最高位置，將吸汽閥片頂開，於是該汽缸卸載。當壓力油經油分配閥向油缸供油時，因油壓的作用，克服彈簧力使油活塞及拉桿向左移動，並通過拉桿上的凸圓使轉動環轉動一定角度，相應地使頂桿在頂桿彈簧作用放下而下滑到斜槽的最低處，這時吸汽閥片在重力和彈簧力作用下降落在閥座上並可以自由啟閉，則該汽缸處於工作狀態。
壓縮機起動時，由於機器尚未轉動，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，從而實現了空載啟動。

㈢ 活塞式壓縮機的基本運轉原理是怎樣的

活塞式壓縮機又稱往復式壓縮機，是利用活塞在汽缸內上下往復運動，低壓閥襪廳片控制吸氣，高壓閥控制排氣，以容積變化產生壓縮力，將低壓低溫的製冷劑氣體壓縮成高壓高溫的製冷劑氣體。

如圖5-4所示為活塞在汽缸中作往復運動過程的簡圖。圖中B-C為吸氣過程，C-D為擾塵壓縮過程，D-A為排氣過程，A-B為余隙氣體膨脹過程。壓縮機曲軸旋轉360度完成上述四個過程，使告李隱低壓蒸汽流經吸氣閥進入汽缸，經活塞壓縮成高壓蒸汽並通過排氣閥排出。

圖5-4 活塞在汽缸中作往復運動過程的簡圖

㈣ 活塞式壓縮機的工作原理

活塞式壓縮機的工作原理是：

電動機啟動後帶動曲軸旋轉，通過連桿的傳動，活塞做往復運動，由汽缸內壁、汽缸蓋和活塞頂面所構成的工作容積則會發生周期性變化。

活塞從汽缸蓋處開始運動時，汽缸內的工作容積逐漸增大，這時，汽體即沿著進氣管推開進氣閥而進入汽缸，直到工作容積變到最大時為止，進氣閥關閉。

活塞反向運動時，汽缸內工作容積縮小，氣體壓力升高，當汽缸內壓力達到並略高於排氣壓力時，排氣閥打開，氣體排出汽缸，直到活塞運動到極限位置為止，排氣閥關閉。當活塞再次反向運動時，上述過程重復出現。

活塞式壓縮機的特點：

1、適用壓力范圍廣，活塞式壓縮機可設計成低壓、中壓、高壓和超高壓，而且在等轉速下，當排氣壓力波動時，活塞式壓縮機的排氣量基本保持不變。

2、壓縮效率較高，活塞式壓縮機壓縮氣體的過程屬封閉系統，其壓縮效率較高。

3、適應性強，活塞式壓縮機排氣量范圍較廣，而且氣體密度對壓縮機性能的影響不如速度式壓縮機那樣顯著 同一規格的活塞式壓縮機往往只要稍加改造就可以適用於壓縮其他的氣體介質。