活塞機(jī)的構(gòu)造

2023/2/7二、

活塞式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造2023/2/7

1.機(jī)體

機(jī)體是壓縮機(jī)全部質(zhì)量并保證零部件之間有正確的相對(duì)位置的部件。機(jī)體包括氣缸體和曲軸箱兩個(gè)部分。安裝氣缸套的部位稱為氣缸體，安裝曲軸的部位稱曲軸箱。裝在機(jī)體上的還有氣缸蓋、軸承座等零部件。機(jī)體是整個(gè)壓縮機(jī)的支架，因而要求其有足夠的強(qiáng)度和剛性。2023/2/7無氣缸套機(jī)體是指氣缸工作鏡面直接在機(jī)體上加工而成，這在小型立式制冷壓縮機(jī)中，包括在大多數(shù)的全封閉壓縮機(jī)中被廣泛應(yīng)用。無氣缸套機(jī)體的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。在多缸直立式壓縮機(jī)中不用氣缸套，可使氣缸中心距達(dá)到最小值，有利于縮短壓縮機(jī)長度和提高機(jī)體的剛度。一般，這種氣缸體外表面鑄有散熱片，靠空氣來冷卻氣缸體。

圖

無氣缸套的機(jī)體結(jié)構(gòu)1.油孔；2.吸氣腔；3.吸氣通道；4.排氣通道

機(jī)體的外形主要取決于壓縮機(jī)的氣缸數(shù)和氣缸的布置形式。根據(jù)氣缸體上是否裝有氣缸套，機(jī)體可分為無氣缸套和有氣缸套兩種。

2023/2/7在氣缸尺寸較大（D≥70mm）的高速多缸壓縮機(jī)系列中常采用氣缸體和氣缸套分開的結(jié)構(gòu)形式，這樣做的好處有以下幾點(diǎn)：①可以簡化機(jī)體的結(jié)構(gòu)，便于鑄造；②如果氣缸鏡面磨損超過允許范圍，只需更換氣缸套，既簡單方便，又可降低成本；③氣缸套可以采用優(yōu)質(zhì)材料或?qū)飧诅R面鍍鉻，提高氣缸鏡面的耐磨性。2023/2/72023/2/72023/2/72.氣缸套

國產(chǎn)系列活塞式制冷壓縮機(jī)從50～170各系列均采用氣缸套結(jié)構(gòu)。氣缸套的作用是與活塞及氣閥一起在壓縮機(jī)工作時(shí)組成可變的工作容積。另外，它還對(duì)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用。氣缸套呈圓筒形，圖示的氣缸套在我國高速多缸活塞式制冷壓縮機(jī)系列中被廣泛采用。

圖

氣缸套

1.密封圈環(huán)槽；2.擋環(huán)槽；3.凸緣；4.吸氣圓孔

2023/2/73.曲軸

曲軸是活塞式制冷壓縮機(jī)中重要的運(yùn)動(dòng)部件之一，它的作用主要是把電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。它傳遞著壓縮機(jī)的全部輸入功率，在氣體壓力、往復(fù)運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力的作用下，承受拉壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)等交變復(fù)合載荷。同時(shí)曲柄銷和主軸頸還受到嚴(yán)重的摩擦和磨損。為此，要求曲軸有足夠的疲勞強(qiáng)度和剛度，良好的耐磨性和制造工藝性，良好的動(dòng)平衡性能等。

2023/2/7圖、曲軸的幾種結(jié)構(gòu)形式

（1）曲柄軸。如圖（a）所示，它由主軸頸、曲柄和曲柄銷三部分組成。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)主軸承，因而曲軸的長度比較短，但系懸臂支承結(jié)構(gòu)，只宜承受很小的載荷，用于功率很小的制冷壓縮機(jī)，如滑管式全封閉壓縮機(jī)中。

（2）偏心軸。如圖（b）、（c）所示，在小型的、曲柄半徑小的壓縮機(jī)中，為了簡化結(jié)構(gòu)，便于安裝大頭整體式的連桿，其主軸采用偏心軸的結(jié)構(gòu)，即曲柄銷兩側(cè)無曲柄，它是利用增大曲柄銷直徑的辦法來增加它與主軸頸的重疊度，以滿足主軸的強(qiáng)度和剛度的需要。圖1.18（b）僅有一個(gè)偏心軸頸，只能驅(qū)動(dòng)單缸壓縮機(jī)，此時(shí)壓縮機(jī)的往復(fù)慣性力無法平衡，振動(dòng)較大。圖1.18（c）有兩個(gè)方位相差180的偏心軸頸，用于有兩個(gè)氣缸的壓縮機(jī)上。偏心軸在小型全封閉壓縮機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用，與之相配的連桿大多數(shù)是鋁合金連桿。

2023/2/7偏心軸2023/2/7（3）曲拐軸。簡稱曲軸，由一個(gè)或幾個(gè)以一定錯(cuò)角排列的曲拐所組成，每個(gè)曲拐由主軸頸、曲柄和曲柄銷三部分組成。用此曲軸的連桿大頭必須是剖分式，每個(gè)曲柄銷上可并列安裝1～4個(gè)連桿?；钊谐梯^大時(shí)常用這類軸。曲軸的一端（軸頸較長端）稱為功率輸入端，通過聯(lián)軸器或帶輪與電動(dòng)機(jī)連接；另一端稱為自由端，用來帶動(dòng)液壓泵。曲軸除傳遞動(dòng)力作用外，通常還起輸送潤滑油的作用。如圖1.19所示，曲軸內(nèi)部鉆有油道，從液壓泵出來的潤滑油，經(jīng)油道5輸送到主軸頸和連桿軸頸等部位，供潤滑軸承用。為了消除或減輕壓縮機(jī)的振動(dòng)，在曲柄上裝（鑄）有平衡塊，起到全部或部分平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、往復(fù)質(zhì)量慣性力及其力矩的作用。

圖1.19曲軸的輸油道1.平衡塊；2.主軸頸；3.曲柄；4.曲柄銷；5.油道

2023/2/74.主軸承

主軸承是壓縮機(jī)中主要磨損件之一，它直接與主軸頸接觸，承受活塞力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力的共同作用，主要是沖擊和壓縮，很容易發(fā)熱和磨損。

我國系列活塞式制冷壓縮機(jī)均采用滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承根據(jù)軸承孔座是整體式還是剖分式而分別具有軸套和軸瓦兩種結(jié)構(gòu)的形式。圖1.20810F70型壓縮機(jī)的主軸承軸套1.定位孔；2.油槽；3.軸套鋼背；4.軸承合金層

2023/2/75、

連桿組件

連桿組件包括連桿小頭襯套、連桿體、連桿大頭軸瓦及連桿螺栓等。連桿的作用是將活塞和曲軸連接起來，傳遞活塞和曲軸之間的作用力，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。

2023/2/7連桿組件

2023/2/7

連桿與活塞2023/2/7圖1.21剖分式及整體式連桿1.連桿大頭蓋；2.連桿大頭軸瓦；3.連桿體；4.連桿小頭襯套；5.連桿小頭；6.連桿螺栓；7.連桿大頭；8.螺母；9.開口銷

2023/2/7（1）連桿小頭

圖1.22

連桿小頭結(jié)構(gòu)2023/2/7（2）連桿大頭

連桿大頭的薄壁軸瓦

2023/2/7（3）連桿體

圖1.25

連桿體的截面形狀（4）連桿螺栓圖1.26

連桿螺栓2023/2/76、

活塞組

活塞組由活塞、活塞環(huán)及活塞銷組成?；钊M在連桿的帶動(dòng)下，在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成不斷變化的氣缸容積，在氣閥等部件的配合下，實(shí)現(xiàn)制冷劑氣體的吸入、壓縮、排出與膨脹過程。

圖1.27筒形活塞組1.活塞；2.氣環(huán)；3.油環(huán)；4.活塞銷；5.彈簧擋圈

2023/2/7（1）活塞體

活塞體簡稱活塞，我國系列壓縮機(jī)的活塞一般采用筒形活塞。2023/2/7筒形活塞通常由頂部、環(huán)部和裙部三部分組成?；钊厦娣忾]圓筒部分稱為頂部，頂部與氣缸及氣閥構(gòu)成可變的工作容積。設(shè)置活塞環(huán)的圓柱部分稱為環(huán)部。環(huán)部下面為裙部，裙部上有銷座孔供安裝活塞銷。

頂部｛環(huán)部裙部小型制冷壓縮機(jī)的活塞

淺槽

凹坑

凸環(huán)2023/2/7（2）活塞環(huán)活塞環(huán)是一個(gè)帶開口的彈性圓環(huán)，如圖1.30所示。在自由狀態(tài)下，其外徑大于氣缸的直徑，裝入氣缸后直徑變小，僅在切口處留下一定的熱膨脹間隙，靠環(huán)的彈力使其外圓面與氣缸內(nèi)壁貼合并產(chǎn)生予緊壓力pk。

圖1.30活塞環(huán)

活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)—汽環(huán)形狀：截面多為矩形，切口有三種形式—直切口、斜切口和搭切口，如書中圖4-22所示切口間隙：自由狀態(tài)時(shí)，切口間距為環(huán)徑向?qū)挾鹊?~5倍；裝入汽缸后，靠向外脹的彈力而使其外表面緊貼在缸壁上，此時(shí)其切口間隙也縮小，常溫時(shí)應(yīng)為缸徑的0.004~0.007倍；安裝時(shí)，應(yīng)將各環(huán)的切口錯(cuò)開。汽環(huán)的密封作用第一密封面：在活塞環(huán)與汽缸壁之間由汽環(huán)的彈性而產(chǎn)生的預(yù)緊力，且汽體的壓力差又加強(qiáng)了它的密封性第二密封面：在環(huán)與環(huán)槽之間由汽體的壓力差而產(chǎn)生27

活塞環(huán)氣體力徑向力軸向力彈力第一密封面的密封力主要是來自環(huán)背面的氣體壓力，但活塞環(huán)預(yù)彈力的作用是極其關(guān)鍵的，沒有它，氣體會(huì)大量從縫隙中泄漏，建立不起足夠的氣體背壓。汽環(huán)的泵油現(xiàn)象活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)－－油環(huán)常見油環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有兩種：外圓柱面做成圓錐形；外圓柱面中央開槽。油環(huán)的刮油作用2023/2/7活塞環(huán)

氣環(huán)

油環(huán)

保持氣缸與活塞之間的密封性

刮去氣缸壁上多余的潤滑油，避免過量的潤滑油進(jìn)入氣缸

①氣環(huán)密封原理

氣環(huán)依靠節(jié)流與阻塞來密封。

氣環(huán)密封示意圖

第一密封面的密封力主要是來自環(huán)背面的氣體壓力，但活塞環(huán)預(yù)彈力的作用是極其關(guān)鍵的，沒有它，氣體會(huì)大量從縫隙中泄漏，建立不起足夠的氣體背壓。（1）氣環(huán)2023/2/7對(duì)采用多道氣環(huán)的密封效果進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣體經(jīng)過第一道環(huán)的節(jié)流密封后，其氣體壓力降至原壓力的26％，經(jīng)第二、三道環(huán)密封后，壓力分別降至原壓力的10％和7.5％，可見采用多環(huán)密封，第一道環(huán)的密封作用最大，但它的壽命也因磨損量大而縮短。制冷壓縮機(jī)由于氣缸工作壓力不太高，活塞兩側(cè)壓差不大，一般用二或三道氣環(huán)。轉(zhuǎn)速高、缸徑小和采用鋁合金活塞的壓縮機(jī)可以只用一道氣環(huán)。2023/2/7②氣環(huán)的截面形狀與切口形式

氣環(huán)的切口形式

2023/2/7③氣環(huán)泵油原理

氣環(huán)不斷地上下移動(dòng)，潤滑油就會(huì)被擠入氣環(huán)的上側(cè)間隙中，從而逐漸上升而進(jìn)入氣缸中。2023/2/7油環(huán)的刮油及布油作用

（2）油環(huán)

為了避免潤滑油過多進(jìn)入氣缸，一般在氣環(huán)的下部設(shè)置油環(huán)。2023/2/7

（3）活塞銷活塞銷是連接連桿和活塞的零件，一般均制成中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代制冷壓縮機(jī)中，普遍采用浮式活塞銷的連接方法，即活塞銷相對(duì)銷座和連桿小頭襯套都能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以減小摩擦面間的相對(duì)滑動(dòng)速度，使磨損減小且均勻。

活塞銷2023/2/77、

氣閥

（1）氣閥的工作原理及要求

圖1.36氣閥組成示意圖1.閥座；2.閥片；3.氣閥彈簧；4.升程限制器；5.閥線；6.閥座通道

氣閥的作用是控制氣體及時(shí)地吸入與排出氣缸。氣閥是受閥片兩側(cè)氣體壓力差控制而自行啟閉的自動(dòng)閥，它主要由閥座、閥片、氣閥彈簧和升程限制器四部分組成。

2023/2/7氣閥的工作原理是：當(dāng)閥片下面的氣體壓力大于閥片上面的氣體壓力、彈簧力以及閥片重力之和時(shí)，閥片離開閥座，上升到與升程限制器接觸為止（即所謂氣閥全開），氣體便通過氣閥通道流過。當(dāng)閥片下面的氣體壓力小于閥片上面的氣體壓力、彈簧力及閥片重力之和時(shí)，閥片離開升程限制器向下運(yùn)動(dòng)，直到閥片緊貼在閥座的閥線上時(shí)，即并閉了氣閥通道，使氣體不能通過，這樣完成了一次啟閉過程。應(yīng)該指出：吸氣閥是靠壓縮機(jī)吸氣腔與氣缸內(nèi)的壓差而動(dòng)作，排氣閥是靠壓縮機(jī)排氣腔與氣缸內(nèi)的壓差而動(dòng)作。

氣體力

彈簧力

2023/2/7對(duì)氣閥的基本要求：①氣體流過氣閥的阻力損失小。②使用壽命長（大于4000h）。③氣閥形成的余隙容積要小。④閥片啟閉應(yīng)及時(shí)，氣閥關(guān)閉時(shí)應(yīng)嚴(yán)密不漏。⑤結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于維修，零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度高。

2023/2/7（2）氣閥的結(jié)構(gòu)

環(huán)片閥

①剛性環(huán)片閥

剛性環(huán)片閥是目前應(yīng)用最廣泛的一種氣閥結(jié)構(gòu)形式。我國缸徑在70mm以上的中小型活塞式制冷壓縮機(jī)系列均采用這種氣閥。剛性環(huán)片閥采用頂開吸氣閥閥片調(diào)節(jié)輸氣量，并利用排氣閥蓋兼作安全蓋。

剛性環(huán)片閥的氣閥組有兩種典型結(jié)構(gòu)：125系列氣閥組和100系列氣閥組。125系列氣缸套及吸、排氣閥組合件

2023/2/7100系列氣缸套及吸、排氣閥組合件1.吸氣閥座；2.螺栓；3.吸氣閥片；4.吸氣閥彈簧；5.導(dǎo)向環(huán)；6.排氣閥彈簧；7.中心螺栓；8.內(nèi)閥座；9.閥蓋；10.排氣閥片；11.外閥座；12.螺栓；13.吸氣閥線；14.吸氣閥座孔；15.排氣閥線；16.小通孔；17.導(dǎo)向面

100系列氣閥組閥結(jié)構(gòu)比125系列氣閥組多了一個(gè)導(dǎo)向環(huán)，外閥座固定在氣缸套閥座上，通過三個(gè)短螺栓將導(dǎo)向環(huán)－外閥座－氣缸套聯(lián)接成一個(gè)整體，再通過三個(gè)長螺栓將導(dǎo)向環(huán)－外閥座－氣缸套的整體與上隔板固定在一起。2023/2/7

810F70壓縮機(jī)氣缸套及吸、排氣閥組合件2023/2/7②柔性環(huán)片閥

帶臂柔性閥常用于全封閉式壓縮機(jī)柔性環(huán)片閥1.吸氣閥片；2.閥座；3.排氣閥片；4.排氣閥升程限制器

2023/2/7簧片閥

簧片閥也稱舌簧閥或翼狀閥。閥片的一端固定在閥座上，另一端可以在氣體壓差的作用下上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到啟閉的目的。閥片由厚度為0.1～0.3mm的優(yōu)質(zhì)彈性薄鋼片制成，因此質(zhì)量輕，沖擊小，啟閉迅速，適用于小型高速制冷壓縮機(jī)。我國全封閉式及50系列壓縮機(jī)多采用這種氣閥。

圖1.39吸、排氣簧片閥組1.螺釘；2.升程限制器；3.墊圈；4.緩沖彈簧片；5.排氣閥片；6.閥板；7.吸氣閥片；8.銷釘；9.閥線；10.排氣流向；11.吸氣流向；12.閥線

2023/2/7簧片閥

吸氣孔與吸氣腔相連排氣閥片吸氣閥片BB向C向C排氣孔與氣缸相連吸、排氣簧片閥組1.閥板；2.排氣閥片；3.升程限制器；4.墊圈；5.螺釘；6.緩沖彈簧片；7.吸氣閥片；8.銷釘2023/2/7

簧片閥2023/2/7

簧片閥的閥片形狀吸氣閥簧片閥的常用閥片形狀

排氣閥作為排氣通道，并減小閥片剛度特點(diǎn)：閥片為彈性薄鋼片，具有一定的彈性。若彈力不夠，可加彈力片。吸氣閥一般不需升程限制器。結(jié)構(gòu)簡單，余隙容積小，閥片質(zhì)量輕，啟閉迅速，用于小型高速全封閉式壓縮機(jī)中。2023/2/7（3）網(wǎng)片閥

其結(jié)構(gòu)形狀相當(dāng)于不同直徑的若干環(huán)片閥以輻射狀筋條連成一體而呈蛛網(wǎng)狀。本身具有一定的彈性，有較大的通道截面積，彈性比剛性環(huán)片閥好。不適宜用于高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)。2023/2/78、

軸封裝置軸封的作用對(duì)于開啟式制冷壓縮機(jī)，曲軸均需伸出機(jī)體（曲軸箱）與動(dòng)力機(jī)械連接。由于曲軸箱內(nèi)充滿了制冷劑氣體，因此在曲軸伸出機(jī)體的部位應(yīng)安裝軸封裝置。作用是防止曲軸箱內(nèi)的制冷劑氣體經(jīng)曲軸外伸端間隙漏出，或者因曲軸箱內(nèi)氣體壓力過低而使外界空氣漏入。對(duì)軸封裝置要求結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，使用壽命長，維修方便。

2023/2/7軸封的結(jié)構(gòu)

目前所使用的軸封主要有摩擦環(huán)式及波紋管式兩種。

圖1.41摩擦環(huán)式軸封結(jié)構(gòu)1.壓蓋；2.轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦環(huán)；3.靜止環(huán)；4.墊片；5.密封橡膠圈；6.彈簧座圈；7.彈簧

圖1.42

810F70型壓縮機(jī)的軸封結(jié)構(gòu)1.彈簧座；2.彈簧；3.鋼圈；4.壓蓋；5.軸頸；6.轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦環(huán)；7.波紋狀密封橡膠圈；8.壓緊圈

2023/2/7圖1.43多彈簧摩擦環(huán)式軸封結(jié)構(gòu)1、4.密封橡膠圈；2.靜止環(huán)；3.轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦環(huán)；5.壓圈；6.彈簧；7.彈簧座

2023/2/7圖1.44波紋管式軸封結(jié)構(gòu)1.曲軸；2.密封圈；3.轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦環(huán)；4