11、空气压缩机

长安大学公路养护机械结构课教学第十章空气压缩机制作：展朝勇第十章空气压缩机第一节概述第二节活塞往复式空气压缩机第三节螺杆式空气压缩机第四节转子滑片式空气压缩机第五节空压机自动调节系统第一节概述一、空压机的用途空气压缩机用来将常压气体压缩成高压气体并以此来驱动风动镐、风动凿岩机等各种风动工具工作；空压机也可为公路施工及养护设备气压控制系统中的气缸、压力容器等提供压缩空气。手推式乳化沥青洒布机二、空压机的分类驱动方式活塞往复式螺杆式滑片式涡轮式离心式被压缩级数单级两级多级小排量（10m3／min以下）中排量（10-40m3／min）大排量（60-100m3／min）冷却方式风冷水冷直列V型W型星型排量大小工作原理回转式水冷式空压机是以水作为冷却介质。风冷式空压机船用水冷式空压机风冷式空压机以流动空气作为冷却介质。1.按冷却方式分内燃机驱动空压机电动机驱动空压机2.按驱动方式分V形布置对置布置3.按活塞式空压机气缸的布置型式分W形布置星形布置直列布置单级空压机多级空压机4.按活塞式空压机的级数分1）涡轮式空气压缩机涡轮式空压机外形图涡轮式空压机工作原理：通过旋转的涡轮先使空气流速增加以提高空气的动能；然后通过扩压器降低空气的流速来实现空气动能向压力的变换。5.按回转方式分2）螺杆式空压机螺杆式空压机结构示意图通过螺杆空气压缩装置中的主、从动螺杆齿槽以及与气缸体内壁之间的容积变化，使空气加压后输出。3）离心式空压机离心式空气压缩机工作原理与离心式水泵相近，工作中其高速旋转的叶轮使通过它的空气加速，从而将空气的流动动能转化为压力能。4）滑片式空压机利用转子带动7或8片滑片在气缸内旋转，通过滑片与气缸内壁之间的容积不断变化，将空气加压并输出。转子气缸体滑片小排量便携式空压机（排量在10m3／min以下）大排量拖式空压机（排量60～100m3／min）三、典型空气压缩系统组成与工作过程第二节活塞往复式空气压缩机一、工作原理1.吸气行程活塞由上止点向下止点运动，气缸内容积增大并产生真空度，压力差推开进气阀，空气入缸。当活塞移至下止点时，气缸充满空气，内外压力平衡，弹簧将进气阀弹关闭。2.压缩行程活塞由下止点向上止点移动。因进、出气阀均关闭，气缸内的空气受到压缩。随着活塞的上移，气缸容积不断变小，被压缩空气的压力就越来越高。一、工作原理3.排气行程压缩的气体压力将排气阀顶开，压缩空气经排气阀门排出。活塞到达上止点时，因气缸内的压缩空气绝大部分被排出，排气阀在其弹簧的张力下又被关闭。一、工作原理3.排气行程压缩的气体压力将排气阀顶开，压缩空气经排气阀门排出。活塞到达上止点时，因气缸内的压缩空气绝大部分被排出，排气阀在其弹簧的张力下又被关闭。一、工作原理二、车用空气压缩系统（一）系统组成与工作过程（二）空气压缩机1.基本组成飞轮空滤器进气室出气室曲轴连杆活塞出气活门弹簧进气孔气缸1)曲轴旋转，活塞（右缸)下行，气缸内形成负压，进气孔开放后空气通过滤清器进入缸内；2)活塞(左缸)上行，进气孔关，空气受压，片状出气活门开，压缩空气通过出气室及管道进入贮气筒。2.工作过程三、两级活塞式空压机两级活塞式空压机由动力源(电动机或柴油机)、曲柄连杆机构、低压缸、空气滤清器、中间冷却器、高压缸、储气筒等组成。1.基本组成2.工作过程动力装置驱动空压机曲轴旋转，曲轴通过连杆带动活塞做往复直线运动，过滤后的空气进入低压缸被压缩到一定压力后排入中间冷却器，冷却后的低压空气被送往高压缸进行再次压缩至所需气压后，进入储气筒内储存。3.多级压缩的优缺点可降低压缩空气的温度，保证空压机正常润滑，使运转安全可靠，提高了空压机寿命；省功省力，提高了空压机的工作效率；可提高空压机的压缩比，获得较高的气体压力。但由于增加了级间的冷却器，使空压机结构复杂化，故不宜级数太多，一般在工程上通常采用2级或3级的压缩。1）为风冷却、柴油机驱动、四缸两级压缩、单作用可移动式空压机；1.结构特点2）气缸共分两组，每组大孔径气缸为低压缸，小孔径为高压缸。通过散热片增大散热面积；四、ZY8.5－7型空压机3）缸盖内部有四个气阀室，其中两个为低压缸的进、排气阀室，另两个是高压缸的进、排气阀室。2.组成3.工作过程第三节螺杆式空气压缩机通用型螺杆式空气压缩机及附属装置主要由双螺杆转子式空气压缩机、储气罐、冷冻式干燥机、吸附式干燥机、各种空气过滤器及排污阀、油水分离器、控制装置、阀门等组成。一、螺杆式空气压缩机系统1.食品、医药用空压机系统3.风动工具、控制阀用空压机系统2.建筑、吹扫用空压机系统二、螺杆式空气压缩机（一）组成（二）工作过程空气经空气滤清器过滤后,经过进气阀进入压缩装置内压缩,压缩空气与润滑油一起排入油分离器；在在油分离器的油箱内，被压缩空气压出的润滑油经过油温控制阀（若温度过高）进入油冷却器内冷却，冷却后的润滑油经过油温控制阀进入油过滤器过滤后，再经过电磁阀进入压缩装置。经过油分离器分离后的压缩空气经过压力阀、空气冷却器、水分离器后由阀门进入使用系统；三、双螺杆空气压缩装置（一）组成三、双螺杆空气压缩装置（一）组成实施空气压缩的构件主要由一个扁圆形的气缸体、二个旋转的螺杆与螺杆驱动装置等构成。实施空气压缩的构件主要由一个扁圆形的气缸体、二个旋转的螺杆与螺杆驱动装置等构成。（二）工作过程1.吸气过程：螺杆由电机带动旋转，主、从动螺杆右下方吸气口的齿由相互啮合变为逐渐脱离，啮合齿与缸壁组成的吸气腔容积不断增大，空气通过吸气口吸入；吸气过程送气过程2.送气过程：螺杆啮合旋转前半段，其齿沟与气缸壁间所形成的闭合移动空间将气体由右往左输送；3.压缩过程：螺杆啮合旋转后半段，其齿沟与气缸壁间所形成的闭合容积缩小中不断地将气体压缩并送至排气口，完成压缩过程；压缩过程4.排气过程：螺杆在螺杆右上方排气口处继续旋转，空气被继续压缩至额定压力后，从左上方排气口排出，从而完成排气过程。排气过程（二）工作过程1.吸气过程：螺杆由电机带动旋转，主、从动螺杆右下方吸气口的齿由相互啮合变为逐渐脱离，啮合齿与缸壁组成的吸气腔容积不断增大，空气通过吸气口吸入；吸气过程送气过程2.送气过程：螺杆啮合旋转前半段，其齿沟与气缸壁间所形成的闭合移动空间将气体由右往左输送；3.压缩过程：螺杆啮合旋转后半段，其齿沟与气缸壁间所形成的闭合容积缩小中不断地将气体压缩并送至排气口，完成压缩过程；压缩过程4.排气过程：螺杆在螺杆右上方排气口处继续旋转，空气被继续压缩至额定压力后，从左上方排气口排出，从而完成排气过程。排气过程吸气口排气口第四节转子滑片式空压机一、结构特点滑片式压缩机也为一种回转型容积式压缩机，与活塞往复式压缩机相比，滑片式压缩机结构简单、易损件少、操作方便、运转可靠；与螺杆式压缩机相比，滑片式压缩机加工工艺简单，噪声小。转子滑片式空压机外形图二、组成电动机储气筒滑片式空气压缩装置机油泵机架空滤器油冷却器压力调节器二、组成滑片式空压机主要由一、二级气缸，一、二级滑片，一、二级转子，齿轮联轴器及主油泵，副油泵等组成。二、组成各转子由两个单列向心轴承支承，主油泵由二级转子直接带动，副油泵与主油泵同轴。两转子相对于气缸中心有偏心，且偏心方向相反。两气缸与后支座通过螺栓连接成一体。转子滑片压气装置中的两个转子均加工有7或8条精密滑片槽，槽中装有酚醛棉布层压制而成的滑片。二、组成转子气缸体滑片1.电机驱动一级转子，联轴器带动二级转子同转，离心力使各缸滑片从槽中向外滑出紧贴气缸内表面，各滑片与气缸间形成的空间容积逐渐减小，空气被压缩。三、工作过程2.压缩后的空气从一级气缸排出后进入二级气缸，再压缩至额定压力后进入贮气罐内。三、工作过程三、工作过程3.主油泵给一级缸喷嘴供油，副油泵给二级缸喷嘴供油。压缩过程中通过喷嘴向气缸内不断喷射润滑油以润滑缸壁及转子滑片，并增强对空气的密封作用。第五节空压机自动调节系统为保证空压机的排气量能适应风动装置需气量的变化，避免储气筒和空压机被破坏，储气筒内的压力始终保持在一定的范围内，空压机上装有自动调节系统。自动调节系统由压力调节器、减荷阀和调速器等组成，各组成件是联动作业的。当储气筒内的气压超过规定值时，压力调节器允许压缩空气进入减荷阀，使空压机变成无负荷的空转；同时，压缩空气也进入调速器内，使发动机减速运转，保证空压机和发动机经济而安全的工作。一、压力调节器控制空压机的排气量，以保持储气筒内气压基本稳定。当气压超过一定限度时，自动控制空压机空转，以减少动力源的功率损耗；当气压降低到一定限度时，又能自动地恢复空压机的工作。国产活塞式空压机上采用的压力调节器有膜片式和阀片式两大类。阀片式又有圆片阀、滑阀、球阀和塞阀等四种，它们的结构虽然有所不同，但其工作原理基本相似。（一）作用（二）类型（三）阀片式压力调节器1.组成2.工作过程储气筒内气压超过规定值（0.7MPa），气压顶开阀片，压缩空气进入右管道后分别进入减荷阀和调速器。通过调速器和减荷阀同时起作用，发动机减速、空压机减荷，保证它们经济、安全的运转。储气筒内气压下降至规定值（0.55～0.45MPa），弹簧的张力将阀片紧压在阀座上，切断压缩空气的通路。遗留在调速器和减荷阀内的余气经阀片上部的缝隙和调整螺管上的放气孔排入大气。调速器和减荷阀同时失去作用，空压机恢复正常工作。二、减荷阀根据储气筒内气压高低，直接控制空压机压气或不压气。碟形阀式减荷阀1.叉式减荷阀平时弹簧张力使减荷叉升起，叉端离开进气阀环片，空压机正常压气。当储气筒内的气压超过规定值时，压缩空气进入减荷阀顶盖上的中心进气道，将皮膜连同活塞一起往下压，再通过推杆将减荷叉往下压，叉的端头就顶开进气阀环片，进气阀开启，空压机减荷空转。1.叉式减荷阀当储气筒内气压降至规定值时，压力调节器切断储气筒通往减荷阀的压缩空气通路，减荷阀内的余气返回压力调节器，经放气孔排入大气。于是在弹簧的张力下通过推杆将减荷叉升起，叉的端头又离开进气阀环片，使空压机恢复正常工作。2.碟形阀式减荷阀阀体安装在空压机进气管上，阀门装在阀体内，其一端支承在小活塞上，另一端弹簧弹力使碟形阀经常离开阀座而开启。1）组成2）工作过程平时弹簧弹力使碟形阀经常离开阀座呈开启状态；2）工作过程平时弹簧弹力使碟形阀经常离开阀座呈开启状态；2）工作过程储气筒内气压超过规定值时，通过压力调节器的压缩空气进入小气缸，推动小活塞上移，将阀门紧压在阀座上，切断了空压机的进气通路，使其空转而减荷。三、调速器又称油门推动器，被用来控制柴油机油门大小，调整柴油机的转速，以适应空压机工作的要求。调速器有的与气压调节器壳体做成一体，也有的做成单个，目前调速器大多采用活塞连杆式的。四、安全阀2.分类分高压低压安全阀，结构基本相同，但弹簧的张力调整不同。高压的弹簧张力大，安装在储气筒上或二级气缸的排气管上；低压的弹簧张力小，安装在冷却器上或一级气缸的排气管上。当压缩空气的压力超过规定值时，安全阀就自动开启，于是就排出系统中的气体，保证中间冷却器和储气筒的安全。1.作用用来防止自动调节装置由于出现故障而失效，或因其他原因造成排气管路中的气压急剧上升。3.活塞式安全阀阀体拧在储气筒或排气管路上。活塞平时在弹簧张力作用下紧压在阀体上端，关闭了阀体下部与气孔“A”的气道。储气筒内气压超过规定值，气压力推动活塞上移离开阀体，压缩空气从A孔排入大气中；当储气筒内气压降至规定值时，活塞回位，气道关闭，放气就停止。拧动调整螺栓，改变弹簧的张力，就可改变安全阀的放气极限压力。本章完