【壓縮機網】1、 氣缸

 

　　1.1 氣缸是往復壓縮機壓縮氣體的部件，它承受氣體壓力、鏡面與活塞環支承環摩擦力、以及壓縮氣體時產生的熱量。氣缸的結構復雜，有氣道、水道、氣閥腔。氣缸要求有足夠的強度、抵御磨損的硬度和粗糙度、以及良好的傳熱性能。

 

　　氣缸上部有缸蓋，下部有缸座，組成氣缸的工作容積。壓縮機的氣缸為鑄鐵制造。由于經過多年運行，均有不同程度磨損或劃傷，尤其是高壓級缸的磨損和劃傷更為嚴重，這將加快活塞環和支承環的磨損，并造成活塞環串氣，降低效率，增加功率消耗。

 

　　1.2 對氣缸的要求及磨損后的修復措施

 

　　1.2.1 氣缸的鏡面粗

 

　　糙度應在0.8以上，不能有沙眼和疏松以及損傷的條塊，不能有軸向和圓周方向的劃痕、劃傷。輕微的可用油石將劃痕研磨平滑。

 

　　1.2.2 氣缸的磨損大致有三種情況

 

　　1）偏磨，磨損后的氣缸半徑有的部分遠離原氣缸軸心線，并且不等距。

 

　　2）缸徑出現喇叭口形或凹芯。

 

　　3）缸徑磨大，而且磨損的情況往往不是均勻的。

 

　　上述情況，均影響活塞環的壽命和密封效果。造成活塞環密封串氣，排氣溫度高，活塞環損壞快（甚至折斷），嚴重時引起前一級排氣壓力增高，壓比增大，溫度高，甚至安全閥報警。

 

　　1.2.3 解決氣缸磨損大致的三種途徑

 

　　1）當磨損量較大，而且氣缸壁很薄時，此缸無法修復，只能更換。

 

　　2）偏磨或凹芯時，可鏜缸并珩磨缸徑，重新配置活塞和活塞環。

 

　　3）如果結構允許，可嵌缸套。但這種方法存在一定風險。

 

　　為什么說有的缸嵌缸套有風險？其原因：一是嵌缸套時須先將原缸徑加大，而加大缸徑就有可能出現鑄造時存在的砂眼、氣孔、疏松等缺陷，使氣缸漏水報廢。二是嵌缸套后，裝氣閥的止口很薄，容易出現強度不夠或漏氣。故嵌缸套的方法要慎重對待，更換新氣缸是z*把握的選擇。

 

　　1.2.4 氣腔與氣閥的接觸面應平整，不能有造成串氣的傷痕。

 

　　1.2.5 各部位的墊片要墊好，否則產生漏氣、漏水或氣水串通。對于氣閥底部的密封墊片須備足，以便及時更換。

 

　　1.2.6 每當大修時，應對氣缸水道的污泥進行掏凈清洗。這些污泥嚴重地阻塞了冷卻水的流通及冷卻效果。

 

　　1.3 氣缸常見故障

 

　　聲音異常、缸裂、缸蓋碎。

 

　　氣缸內產生沖擊聲和聲音異常，可用聽診棒在氣缸外壁聽到、手摸有沖擊振動感。產生的原因：

 

　　1.3.1 活塞在氣缸中運動時，死點間隙不夠（尤其是上死點），活塞與缸蓋相撞。往往頂碎缸蓋。

 

　　1.3.2 氣缸內有異物，如小工具、氣閥閥片碎片或彈簧斷塊掉進氣缸，活塞環斷塊在氣缸內撞擊串動。

 

　　1.3.3 活塞桿螺母松動，撞擊缸蓋。

 

　　1.3.4 氣缸水道壁有裂紋，水進入氣缸極易發生液擊，應及時停車，視情況采取措施。

 

　　1.3.5 新氣缸加工完后應進行水壓驗證，試驗壓力應是工作壓力的1.5倍，歷時30分鐘以上。但有時水道壁的裂紋不是先天性的，而是后來埋下隱患，如冬季停機時氣缸內有存水而凍裂；運輸、裝卸或安裝時，碰撞引起內傷，甚至裂紋，后來開機時逐漸擴大等原因所致，因此，各種行為都應該防止碰撞。

 

　　1.3.6 冷卻器泄漏，會造成水隨同氣體進入下一級氣缸，容易造成水擊現象。為此冷卻器出廠前應進行水壓實驗，水壓實驗的壓力應是設計時壓力的1.5倍。

 

　　2.活塞

 

　　2.1 活塞

 

　　活塞在氣缸中的往復運動，實現氣體吸氣、壓縮、排氣、膨脹的循環過程。

 

　　活塞結構有多種形式，裙部均屬圓柱形，活塞大部分由三瓣或兩瓣組成，國產機型為整體活塞。

 

　　活塞上裝有支承環（立式機稱導向環）和活塞環，活塞在氣缸中的位置關系如圖2-1。

 

　　2.2 估算氣量

 

　　單作用活塞為活塞上端部壓氣，壓氣量可估標為：Q=0.75*F*S*n

 

　　雙作用活塞為活塞上下端部都壓氣，氣量可估算為：

 

　　Q=0.75*{F活+（F活-F桿）}*S*n

 

　　式中Q—氣量, F活—氣缸直徑面積

 

　　F桿—活塞桿截面積 S—行程 n—轉速

 

　　壓縮機氣缸大部分為雙作用，小部分氣缸為單作用

 

　　2.3 活塞與活塞桿的裝配

 

　　壓縮機鋁活塞較多，要求孔與活塞桿上的定位面不能超差，與活塞桿裝配時，螺母和活塞間的兩個接觸面要貼合好，因該兩個接觸面是傳遞活塞力的。鋁的承壓強度低，故在其端部設一鐵材質承壓塊與活塞桿的

 

　　臺肩銜接。要求承壓塊與鋁活塞接觸面貼合在75%以上，而活塞桿上的臺肩與承壓面貼合在70%以上，否則會引起活塞桿螺紋與螺母擰緊時產生附加的偏心應力，出現活塞桿斷裂問題，螺母擰緊后，應有防松動結構，以防螺母松動。

 

　　2.4 活塞裝入氣缸中的要求

 

　　活塞裝入氣缸后，位置要正，圓周要有間隙，防止活塞與氣缸壁摩擦，因此，要檢查活塞在氣缸中的圓周間隙的均勻情況。檢查方法：用卡尺測得缸徑減活塞外徑后除以2即為理論間隙，用塞尺測出圓周間隙與理論間隙比較，找出間隙偏差的原因，通常希望下部間隙大于理論間隙，這對支承環的壽命有益處，所以有的歐洲廠家將活塞（支承環）與活塞桿連接的中心孔，下降1mm左右（按活塞直徑大小數值不同），使活塞在氣缸中上抬，稱為偏心活塞（缺點是活塞定位裝配）。

 

　　如果活塞下沉數值較大，則應找出原因，如十字頭與滑板間隙磨大，造成十字頭與氣缸不同軸；氣缸偏磨；缸體與中間接筒連接錯位，新缸體與中體連接面不平行、對軸心線不垂直等，應采取相應措施。

 

　　壓鉛法壓活塞在氣缸中的軸側間隙，可通過活塞桿與十字頭連接螺紋予以調整，缸蓋安裝好后，再壓蓋側間隙，蓋側間隙如按出廠文件要求相差較多時，可通過加墊方法解決。

 

　　2.5 活塞在氣缸中止點間隙的作用

 

　　活塞在氣缸中的止點間隙形成余隙，余隙所形成的容積（包括氣閥、活塞余隙容積）。對壓縮機來講，大了是有害的，第一級大了使壓縮機的排氣量降低，但是氣缸與活塞必須有間隙，該間隙的作用：

 

　　（1）活塞桿、連桿、十字頭等受熱后要向外膨脹伸

 

　　長、旋轉軸類的軸連接部分要磨損、孔要磨大，該余隙就避免了活塞與缸蓋碰撞，否則造成事故。

 

　　（2）空氣中含有水份，經壓縮冷卻有部分水殘留在氣缸中，氣缸的止點余隙便容納了部分不能排出的液體，否則液體的不可壓縮性將造成破壞性的后果，通常稱水擊或液擊。

 

　　（3）余隙部分的氣體起到氣墊緩沖的作用，使活塞與氣缸蓋不發生撞擊。

 

　　2.6 壓縮機活塞應注意的問題

 

　　2.6.1 三瓣鋁活塞中的活塞環槽部分，因鋁材質比較軟，活塞環槽在活塞環的不斷撞擊下已被打寬，尤其是高壓級第一道環。也有的活塞環槽部分是由鐵材質制成，此種情況要比鋁材質的好。那么為什么不采用鐵活塞？這主要是出于活塞重量的原因，活塞運動時，活塞的重量產生慣性力。如果慣性力不平衡，將引起機器振動。

 

　　2.6.2 活塞大多都更換過，有的更換過幾次，新活塞往往都是測繪制造，由于測繪廠家不同，造成活塞環槽和支承環槽的軸向寬度和徑向深度不同，所以不同地區同一機型的活塞環、支承環調借后，有的裝不進槽內，尤其是支承環更為嚴重。為此采取三條措施，一是從活塞環、支承環入手，使其對寬些窄些、深些淺些的環槽都能用，但這不是z*佳狀態。二是差別較大的，專廠專制專用。

 

　　三是以歐洲設計的活塞為標準，對需要更換的活塞采用原歐洲設計標準設計新活塞，逐漸達到通用化。（包括活塞桿的標準化）。

 

　　3 、連桿

 

　　連桿與十字頭連接，將曲軸的旋轉運動轉變為往復運動。連桿傳遞活塞力，是受力部件，也是故障較高的零部件。壓縮機因連桿斷裂造成事故，打壞十字頭、滑道、活塞、刮油器等部件。嚴重時打碎機身、使曲軸變形。

 

　　3.1 連桿結構

 

　　連桿包括桿身、大頭、大頭瓦、小頭銅套、連桿螺栓和螺母。

 

　　3.1.1 連桿大頭是可分的，內裝軸瓦，由連桿螺栓將桿身與大頭蓋裝配在曲柄銷上。對大頭蓋和桿身兩螺栓孔的同軸度、螺栓的定位面、與連桿螺栓連接的兩支承面都有嚴格要求。

 

　　3.1.2 桿身要求足夠抗拉壓和抗彎強度，桿身有從大頭通往小頭的油孔。

 

　　3.1.3 小頭嵌有過盈配合的銅套與十字頭銷間隙配合。

 

　　3.2 連桿螺栓

 

　　連桿螺栓承受很大的交變載荷，是運動機構中受力情況z*嚴重的零件。由連桿造成的壓縮機事故，往往是連桿螺栓引起的。它要有足夠的抗拉強度和抗疲勞性，因此在選材、制造包括過渡圓角和粗糙度、裝配都不可以掉以輕心。

 

　　3.3 通常隱患

 

　　3.3.1 螺栓頭部、螺母與連桿上的支承面沒垂直貼合緊密。

 

　　3.3.2 螺母沒有擰緊，止退措施失效。

 

　　3.3.3 螺栓應力集中的敏感部位精度不夠，如螺紋、退刀槽、過渡圓角、大小頭孔平行度等。

 

　　3.3.4 螺栓疲勞或接近疲勞又受附加力的沖擊造成斷裂。

 

　　3.3.5 螺栓與桿身、大頭蓋中的定位孔不能過松。

 

　　3.3.6 材質造成。

 

　　3.3.7 與軸瓦、銅套的配合間隙不當，出現偏磨、燒研。

 

　　3.3.8 連桿油路堵塞，不過油。

 

　　4、 活塞桿

 

　　活塞桿一端與活塞連接，另一端與十字頭連接。活塞桿依靠桿上的臺肩及螺母把活塞固定在桿上。桿的另一端螺紋旋入十字頭中。運行中活塞桿受拉壓交變應力，有時出現斷裂造成活塞、氣缸、十字頭等不同情況的事故。

 

　　4.1 對活塞桿的要求

 

　　4.1.1 有足夠的強度和剛度，正確傳遞活塞力。

 

　　4.1.2 材料無缺欠，熱處理狀態合理（通常應三次熱處理）

 

　　4.1.3 活塞桿與密封環、刮油環的磨擦部位按材料不同，需淬火或氮化。以保證有足夠的磨擦硬度。粗糙度應為0.4。

 

　　4.1.4 加工精度高，有螺紋、定位面、承壓面、磨擦面、有退刀槽。

 

　　4.1.5 不允許彎曲，以免引起活塞桿跳動造成相關部件附加力。活塞桿運行時的跳動（垂直、水平）應控制在0.06mm左右，跳動過大，影響密封件壽命。

 

　　4.1.6 活塞桿密封面不能有劃傷、劃痕及磕碰，螺紋部分不能有磕碰。

 

　　4.2 活塞桿故障

 

　　活塞桿兩端均以螺紋分別與活塞、十字頭連接。螺紋底面是危險截面，容易造成活塞桿斷裂，而與十字頭連接處的螺紋受力大于活塞桿與活塞連接處的螺紋，因此靠十字頭側的螺紋更容易斷裂。

 

　　4.2.1 活塞桿臺肩與鋁活塞連接處都有一個承壓套或承壓墊，以減少對鋁活塞的承壓比壓。但有時活塞、承壓套、活塞桿抬肩這三個面平面貼合不勻，長期運行，使螺紋疲勞破壞。

 

　　4.2.2 由于支承環、十字頭磨損量不同，使活塞桿傾斜運動，產生附加應力，使螺紋處疲勞破壞。

 

　　4.2.3 連接螺紋處螺母松動或瑣死裝置失效。

 

　　4.2.4 活塞桿的材質、加工工藝、加工精度存在問題。