活塞式空压机的工作原理

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　　空压机的工作原理
　　空压机的低压级吸气阀和排气阀装在气缸盖上，升程为3mm。而高压级的吸气阀和排气阀装在气缸中部的阀室内。气缸及活塞均分成直径上大下小的两段。活塞顶部以上为气缸的低压级工作空间，空气经滤清器吸入气缸。活塞中部的环形空间为高压级工作空间，由低压级排出的气体经级间冷却器冷却送入高压级进一步被压缩。为了保证安全，低压级和高压级分别装有安全阀，它们的安全开启压力分别比额定排出压力约高15%和10%。电动机通过弹性连轴器带动曲轴旋转，再经连杆，活塞销带动活塞在气缸内上下往复运动。当活塞从上止点向下止点移动时，空压机处于吸气过程，此时进气阀弹簧被压缩，阀片向下运动，于是进气阀打开，吸入气体。活塞回行时，即从下止点向上运动时，吸气阀开始关闭，即阀片受其弹簧弹力作用向上运动至与阀座密合位置。当吸、排气阀均处于关闭状态，活塞继续向上运动时，气体在缸内被压缩，压力升高到排出压力时，排气阀阀片向上运动压缩弹簧而开启，压缩过程结束。排气阀开启后，缸内压力即将保持排出压力大小不变直到活塞行至上止点，全部气体被排出，排气过程结束。气阀开启的最大位置受升程限制器的限制。
　　以上简述了低压级气阀的工作过程，其实高压级气阀与低压级工作过程相类似，只是高压级阀片为单环，这里不再叙述。下面谈谈环状阀的特点。
　　2.2 气阀的特点
　　2.2.1 结构特点
　　(1)优点：结构简单，工艺性好，维修方便；
　　(2)缺点：阀片运动的导向摩擦较大，阀片稍厚，质量较大，不适合高转速(转速n<1500RPM)。
' p" h" e& Q, p+ J　　2.2.2 工作特点
　　具有关闭严密，阻力小，启闭及时等特点，具体要求如下：
　　(1)闭阀时阀片与阀座密合不漏泄。工作时要求阀片与阀座及升程限制器的撞击速度不要太快，撞击声要小。
7 p) R6 B$ E* j- O: }- n6 M　　(2)阀片的升程要合适。合理的增加升程，可以降低阀隙气流速度，减小阀的阻力损失。但升程增大，阀片对升程限制器和阀座的撞击速度将随之增大，阀弹簧的变形量和变形速度也将增大，这会导致气阀寿命降低，而且会加重气阀关闭滞后，严重时甚至使空压机不能正常工作。
　　(3)阀弹簧强弱要适当。弹簧太强则阀的阻力增加，太弱则关闭更加滞后，落座时在反向气流作用下撞击加重，会使阀的寿命减低，两者都会使排气量和功率损失加重。
　　3 排气阀漏泄故障源的分析与判断
; q5 [* T& a4 V* o, N3 d" u7 |7 G- `　　由以上故障现象：空压机排气量明显减少，一级排气阀阀盖异常烫手且一级排出压力偏低，判断出是一级排气阀漏泄故障所致。那么，是如何判断出故障源的呢？下面就来具体分析这个问题：
3 V2 `8 w9 g: S( Y' p( h) [" C; q* b  N　　3.1 从空压机排气量减小考虑
- V7 u) }+ |1 N9 L2 J+ n" j  Y. d7 `　　可能的故障原因有：
' o) c3 }! a! d: Q2 T  D　　余隙容积Vc增大而使容积系数λv降低，排气量便会降低。可能的故障部位有：
4 [# I9 o5 y# g% z) a* s* b5 Q　　(1)在使用中，由于连杆两端的轴承磨损，导致活塞位置下降；
0 F' v2 q$ k1 ]' i) O. @　　(2)换用了较厚的气缸盖垫片，余隙均会增大而使空压机排气量降低。
2 I! f. r" V: |( w: v( l. N  i　　进、排气阻力增大，压力系数λp降低，排气量减少。可能的故障部位有：
　　(l)空气滤清器污染后阻力损失会急剧增加；
" Z  V. X& d5 v* c' ?5 N　　(2)吸、排气阀不严，受阻，导向摩擦增大，均会使排气量降低。
0 h$ P1 I* C6 Y1 q　　实际上，气体被压缩后温度升高，使气阀、缸盖、缸壁和活塞的温度都升高，在吸气过程中，气体被热的机械加热，吸入缸内的气体温度升高，比容也增大，如折算到进口的状态，每转排气体积又要损失一部分。当出了故障，缸内气体温度异常升高时，这种预热损失急剧增加，会使温度系数λt减小，从而使空压机排气量减少。可能的故障部位有：
　　(1)冷却系统故障；
& ~! h6 m$ |" H0 J  ]2 }　　(2)吸、排气阀工作不良，均会造成预热损失增加，空压机排气量减少。
: i7 {6 Z! m, U　　空压机工作时，由于气密性变差发生漏泄，使气密系数λL减小，排气量会大幅度降低。可能的故障部位有：
  L, D' N. w% f$ ]0 P5 `& v( I　　(1)空压机达不到额定转速，如电机故障或供电电压偏低等；
　　(2)排气阀故障，如：
　　a.阀片变形，磨损不均或接触面有污物；
7 k7 S& Z* O9 d3 K; @( _* I5 V' z) T　　b.阀座与阀孔结合不严密或忘记加垫圈；
0 S+ ^  r& s  P" D! M" k! j　　c.弹簧未装或断裂，弹簧过软以至关闭过迟。
　　(3)气缸、活塞环磨损过大，以至活塞环卡死、断裂或搭口转到一起；
, D1 O1 s8 o& ]　　(4)缸盖与缸体接触不严密；
　　(5)实际中，使空压机排气量减少的部位还很多，凡是从气体开始吸入到最后送给气瓶的整个气体通过的路径上出了漏泄故障等均会造成空压机排气量减少。如低压级、级间冷却器与高压级相连接的部位，各段气道损坏，压力表损坏，安全阀损坏等漏泄均会造成空压机排气量下降。
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