活塞式空氣壓縮機(jī)是往復(fù)式空壓機(jī)中的一種，其壓縮元件是一個活塞，在氣缸內(nèi)部做往復(fù)運(yùn)動，按活塞同氣體。活塞的往復(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。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，從而減少了吸入的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，并且容易實現(xiàn)大容量和高壓輸出。
基本理論
接觸的方式不同，常有一些幾種形式：
活塞式螺旋式空壓機(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。
立式空氣壓縮機(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。空氣壓縮機(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)的工作原理見圖1。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pa，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，空氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內(nèi)，這個過程稱為排氣過程。活塞的往復(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。
活塞式空壓機(jī)基本組成
1—排氣閥2—氣缸3—活塞4—活塞桿
5—滑塊6—連桿7—曲柄8—吸氣閥
9—閥門彈簧
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)設(shè)備示意圖。如圖2(b)所示，空氣經(jīng)低壓缸后壓力由p1提高至p2，溫度由Tl升至T2；然后流入中間冷卻器，在等壓下對冷卻水放熱，溫度降為Tl；再經(jīng)高壓缸壓縮到所需要的壓力p3。并由該圖可見，進(jìn)入低壓缸和高壓缸的空氣溫度Tl和T2，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p3/p1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′。可見，分級壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高效率。
應(yīng)用領(lǐng)域
塑機(jī)
主要分類
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
中壓螺旋式空壓機(jī)1.0MPa<排氣壓力≤10MPa>
高壓空壓機(jī)10MPa<排氣壓力≤100MPa>
2．接排氣量大小分為：
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
空氣壓縮機(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——螺旋式空壓機(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)）；
檢修要求
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)和氣環(huán)等。
(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、十字頭頸及接插件有無裂紋，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)用汽車起重機(jī)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。
安裝條件
(1)空氣壓縮機(jī)安裝時必須是地方又大、又寬敞、又明亮，有利于使用方便、也方便日后的維修及保養(yǎng)。
(2)空壓機(jī)安裝時必須是溫度及濕度很低而且灰塵很少的地方，空氣流通性比較好，不能安裝在水霧、酸霧、油霧，多粉塵和多纖維的環(huán)境。
(3)按照國家GB50029-2003《壓縮空氣站設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，壓縮空氣機(jī)器間的采暖溫度必須在15℃以上，而且平常不工作時必須要在5℃以上。
(4)當(dāng)空壓機(jī)吸氣口或機(jī)組冷卻風(fēng)吸風(fēng)口設(shè)于室內(nèi)時，而且室內(nèi)環(huán)境溫度必須在40℃以下。
(5)如果這個工廠本身環(huán)境不好，灰塵也多，那必須加裝前置過濾設(shè)備，以保證螺旋式空壓機(jī)系統(tǒng)零件的使用壽命。
(6)當(dāng)單臺排氣量等于或大于20m3/min，且總安裝容量等于或大于60m3/min的空壓站，宜設(shè)檢修用起重設(shè)備，其起重能力應(yīng)按空氣壓縮機(jī)組最重部件確定。
(7)預(yù)留通道和保養(yǎng)空間，按照GB50029-2003《壓縮空氣站設(shè)計規(guī)范》的要求，空壓機(jī)組與墻之間的通道寬度按排氣量大小為0.8～1.5m的距離。
基本特點
優(yōu)點：
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：
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)費用相對較高。
主要問題
空氣壓縮機(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。在空氣壓縮機(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)計對動式螺旋式空壓機(jī)時，也是經(jīng)常碰到的。
參考資料 >