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活塞压缩机基础

发布时间:2025-08-25 17:24:46

㈠ 活塞式压缩机是如何工作的

(1)活塞式压缩机的专业术语

①压缩机转速(n)。压缩机曲轴在单位时间内旋转圈数称为压缩机转速(单位:r/min)。

②上止点和下止点。活塞在汽缸内作往复运动时,向上移动的最高位置称为上止点;活塞向下移动的最低位置称为下止点。

③活塞行程(S)。活塞在汽缸内作往复运动时,上止点到下止点之间的距离称为活塞行程,它等于曲轴的曲柄半径R的两倍。

④汽缸直径(D)。汽缸的内圆直径称为汽缸直径。

⑤工作容积(Vg)。活塞在汽缸内从上止点到下止点时所扫过的体积,即活塞行程与汽缸截面积的乘积。

⑥余隙容积(Vc)。活塞运行到上止点位置时,为了防止活塞与阀板、阀片的撞击,活塞顶面和阀板底面之间留有一定的间隙。活塞顶面和阀板底面之间所包含的空间(包括排气孔容积)称为余隙容积。

⑦相对余隙容积(C)。余隙容积与工作容积之比称为相对余隙容积。表示余隙容积占汽缸工作容积的比例。中、小型活塞式压缩机的相对余隙容积一般取C=2%~6%。

(2)活塞式压缩机的工作原理

活塞式制冷压缩机的活塞在汽缸中往返1次,曲轴旋转1周时,依次进行了压缩、排气、膨胀、吸气4个过程。

①压缩过程(图2-4a)。当活塞从下止点开始往上移动时,汽缸内的制冷剂蒸气受到压缩,此时吸气阀片在汽缸压力增大的作用下,迅速关闭。随着活塞的移动,汽缸内的气体压力和温度上升,当汽缸内气体的压力高于排气腔中的压力时,排气阀打开,压缩过程结束。

②排气过程(图2-4b)。活塞在电动机的驱动下,继续向上止点方向运动。汽缸内的高温高压制冷剂蒸气不断从排气阀排出,直到活塞达到上止点位置时,排气过程结束。

③膨胀过程(图2-4c)。当活塞从上止点开始向下止点方向运动时,由于汽缸余隙容积的存在,留在余隙容积中的制冷剂蒸气就开始膨胀,其压力和温度随之下降;当压力下降到与吸气压力相等时,膨胀过程结束。在膨胀过程中,吸、排气阀均关闭。

④吸气过程(图2-4d)。活塞在电动机的驱动下,继续向下止点方向运动。汽缸内的制冷剂蒸气压力开始低于吸气压力时,在压差的作用下,吸气阀片打开,吸气过程开始,直到活塞移至下止点时,吸气过程结束。

图2-4 活塞式压缩机工作原理

(a)压缩 (b)排气 (c)膨胀 (d)吸气

吸气过程结束后,活塞又从下止点向上止点反向运动,依次再进行压缩、排气、膨胀、吸气的过程。周而复始,压缩机吸入低压气体,排出高压气体,为制冷系统建立起压差,推动制冷剂在系统中循环流动。

㈡ 活塞式压缩机的基本构造

活塞式制冷压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。 连杆:连杆是曲轴与活塞间的连接件,它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动,并把动力传递给活塞对汽体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。
连杆体在工作时承受拉、压交变载荷,故一般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁(如QT40-10)铸造,杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。
连杆小头通过活塞销与活塞相连,销孔中加衬套以提高耐磨、耐冲击能力。连杆小头衬套常用锡磷青铜ZQSn10-1做成整体筒状,外圆面车有环槽并钻有油孔,内表面开有轴向油槽。
连杆大头与曲轴连接。连杆大头一般做成剖分式,以便于装拆和检修。为了改善连杆大头与曲柄销之间的磨损状况,大头孔内一般均装有轴承合金轴瓦即连杆大头轴瓦。连杆大头轴瓦分薄壁和厚壁两种,系列制冷压缩机都采用薄壁轴瓦。轴瓦的上瓦与连杆油孔相应的地方也开有油孔。连杆螺栓用于连接剖分式连杆大头与大头盖。连杆螺栓是曲柄连杆机构中受力严重的零件,它不仅受反复的拉伸且受振动和冲击作用,很容易松脱和断裂,以致引起严重事故。所以对连杆螺栓的设计、加工、装配均有严格要求。连杆螺栓常用40Cr、45Cr钢等制造,且采用细牙螺纹,其安装时要求有一定的预紧力,以免在载荷变化时连杆大头上下瓦和曲柄销之间松动敲击,加速机器零件的损坏。 活塞组:活塞组是活塞、活塞销及活塞环的总称。活塞组在连杆带动下,在汽缸内作往复直线运动,从而与汽缸等共同组成一个可变的工作容积,以实现吸气、压缩、排气等过程。
活塞——活塞可分为筒形和盘形两大类。我国系列制冷压缩机的活塞均采用筒形结构,它由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞顶部组成封闭汽缸的工作面。活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽,环槽的深度略大于活塞环的径向厚度,使活塞环有一定的活动余地。活塞裙部在汽缸中起导向作用并承受侧压力。
活塞的材料一般为铝合金或铸铁。灰铸铁活塞过去在制冷压缩机中应用较广,但由于铸铁活塞的质量大且导热性能差,因此,系列制冷压缩机的活塞都采用铝合金活塞。铝合金活塞的优点是质量轻、导热性能好,表面经阳极处理后具有良好的耐磨性。但铝合金活塞比铸铁活塞的机械强度低、耐磨性差也差。
活塞销——活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件,在工作时承受复杂的交变载荷。活塞销的损坏将会造成严重的事故,故要求其有足够的强度、耐磨性和抗疲劳、抗冲击的性能。因此,活塞销通常用20号钢、20Cr钢或45号钢制造。
活塞环——活塞环包括汽环和油环。汽环的主要作用是使活塞和汽缸壁之间形成密封,防止被压缩蒸气从活塞和汽缸壁之间的间隙中泄漏。为了减少压缩汽体从环的锁口泄漏,多道汽环安装时锁口应相互错开。油环的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的润滑油。汽环可装一至三道,油环通常只装一道且装在汽环的下面,常见的油环断面形状有斜面式和槽式两种,斜面式油环安装时斜面应向上。 轴封——轴封的作用在于防止制冷剂蒸汽沿曲轴伸出端向外泄漏,或者是当曲轴箱内压力低于大气压时,防止外界空气漏入。因此,轴封应具有良好的密封性和安全可*性、且结构简单、装拆方便、并具有一定的使用寿命。
轴封装置主要有机械式和填料式两种。常用的机械式轴封主要有摩擦环式和波纹管式。其中,国产系列活塞式制冷压缩机大都采用摩擦环式轴封,这种轴封由活动环(摩擦环)、固定环、弹簧及弹簧座、压圈和两个“0”形耐油橡胶圈所组成。活动环槽内嵌一橡胶密封圈并与活动环一同套装在轴上,在弹簧力和压圈的作用下,活动环与橡胶圈一同被压紧在轴上且使活动环紧贴在固定环上。工作时弹簧座与弹簧、轴上橡胶密封圈及活动环随同曲轴一起转动,固定环及其上的橡胶圈则固定不动。故工作时活动环和固定环作相对运动,紧贴的摩擦面起防止制冷剂往外泄漏的密封作用,轴上橡胶圈用来密封轴与活动环之间的间隙,固定环上的耐油橡胶密封圈起防止轴封室内润滑油外泄的作用。 能量调节装置:在制冷系统中,随着冷间热负荷的变化,其耗冷量亦有变化,因此压缩机的制冷量亦应作必要的调整。压缩机制冷量的调节是由能量调节装置来实现的,所谓压缩机的能量调节装置实际上就是排气量调节装置。它的作用有二,一是实现压缩机的空载启动或在较小负荷状态下启动,二是调节压缩机的制冷量。压缩机排气量的调节方法有:1°顶开部分汽缸的吸气阀片;2°改变压缩机的转速;3°用旁通阀使部分缸的排气旁通回吸气腔,这种方法用于顺流式压缩机;4°改变附加余隙容积的大小。顶开汽缸吸气阀片的调节方法是一种广泛应用的调节方法,国产系列活塞式制冷压缩机,均采用顶开部分汽缸吸气阀片的输气量调节装置,
顶开部分汽缸吸气阀片的输气量调节装置的原理很简单,即用顶杆将部分汽缸的吸气阀片顶起,使之常开,使活塞在压缩过程中,压力不能升高,吸入蒸汽又通过吸气阀排回吸气侧,故该汽缸无排气量,从而达到调节输气量的目的即能量调节。
顶开吸气阀片能量调节装置可分为执行机构、传动机构和油分配机构三部分,主要由油分配阀、油缸、油活塞、拉杆、转动环、顶杆和弹簧等部件组成。拉杆上有两个凸圆,分别嵌在两个汽缸套外部的转动环中。若不向油缸中供油,由于油活塞左侧弹簧的作用,油活塞处于油缸的右端位置,汽缸套外部的顶杆都是处在转动环斜槽的最高位置,将吸汽阀片顶开,于是该汽缸卸载。当压力油经油分配阀向油缸供油时,因油压的作用,克服弹簧力使油活塞及拉杆向左移动,并通过拉杆上的凸圆使转动环转动一定角度,相应地使顶杆在顶杆弹簧作用放下而下滑到斜槽的最低处,这时吸汽阀片在重力和弹簧力作用下降落在阀座上并可以自由启闭,则该汽缸处于工作状态。
压缩机起动时,由于机器尚未转动,油压为零,因而全部汽缸的吸汽阀片都被顶杆顶开,汽缸不起压缩作用,从而实现了空载启动。

㈢ 活塞式压缩机的基本运转原理是怎样的

活塞式压缩机又称往复式压缩机,是利用活塞在汽缸内上下往复运动,低压阀袜厅片控制吸气,高压阀控制排气,以容积变化产生压缩力,将低压低温的制冷剂气体压缩成高压高温的制冷剂气体。

如图5-4所示为活塞在汽缸中作往复运动过程的简图。图中B-C为吸气过程,C-D为扰尘压缩过程,D-A为排气过程,A-B为余隙气体膨胀过程。压缩机曲轴旋转360度完成上述四个过程,使告李隐低压蒸汽流经吸气阀进入汽缸,经活塞压缩成高压蒸汽并通过排气阀排出。

图5-4 活塞在汽缸中作往复运动过程的简图

㈣ 活塞式压缩机的工作原理

活塞式压缩机的工作原理是:

电动机启动后带动曲轴旋转,通过连杆的传动,活塞做往复运动,由汽缸内壁、汽缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。

活塞从汽缸盖处开始运动时,汽缸内的工作容积逐渐增大,这时,汽体即沿着进气管推开进气阀而进入汽缸,直到工作容积变到最大时为止,进气阀关闭。

活塞反向运动时,汽缸内工作容积缩小,气体压力升高,当汽缸内压力达到并略高于排气压力时,排气阀打开,气体排出汽缸,直到活塞运动到极限位置为止,排气阀关闭。当活塞再次反向运动时,上述过程重复出现。

活塞式压缩机的特点:

1、适用压力范围广,活塞式压缩机可设计成低压、中压、高压和超高压,而且在等转速下,当排气压力波动时,活塞式压缩机的排气量基本保持不变。

2、压缩效率较高,活塞式压缩机压缩气体的过程属封闭系统,其压缩效率较高。

3、适应性强,活塞式压缩机排气量范围较广,而且气体密度对压缩机性能的影响不如速度式压缩机那样显着 同一规格的活塞式压缩机往往只要稍加改造就可以适用于压缩其他的气体介质。

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