第2章 活塞式壓縮機(jī)-v600

第2章活塞式壓縮機(jī)第2章活塞式壓縮機(jī)§2.1活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理§2.2活塞式壓縮機(jī)的熱力性能§2.3活塞式壓縮機(jī)的動力性能§2.4活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件§2.5活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)§2.6活塞式壓縮機(jī)的計算示例概述什么是壓縮機(jī)？壓縮機(jī)是一種用于輸送氣體和提高氣體壓力的機(jī)器，廣泛應(yīng)用于煉油化工裝置中。一、壓縮機(jī)分類：1、按結(jié)構(gòu)形式和原理分：容積式壓縮機(jī)——是指壓力提高是依靠壓縮氣體的體積實現(xiàn)的。往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式的壓縮機(jī)，最常見的就是活塞式壓縮機(jī)。速度式壓縮機(jī)——先使氣體分子獲得一個相當(dāng)大的速度，然后通過擴(kuò)壓器使速度降低，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能，例如離心壓縮機(jī)?；钊綁嚎s機(jī)容積型壓縮機(jī)——往復(fù)式膜片式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)——往復(fù)式螺桿式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式滑片式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式滑片式壓縮機(jī)工作原理容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式雙工作腔滑片式壓縮機(jī)貫穿滑片式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式羅茨風(fēng)機(jī)容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式羅茨風(fēng)機(jī)原理容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式水環(huán)式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)——回轉(zhuǎn)式離心式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)——離心式離心式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)——離心式軸流式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)——軸流式軸流式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)——軸流式2、按排氣壓力分類分為真空泵、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。通風(fēng)機(jī)P＜0.0142MPa（表壓）。例如空冷風(fēng)機(jī)，室內(nèi)通風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)P=0.0142～0.245MPa（表壓）。例如加熱爐鼓風(fēng)機(jī)，污水處理用鼓風(fēng)機(jī)，催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)。壓縮機(jī)P＞0.245MPa（表壓）。例如氫氣壓縮機(jī)

。3、按壓送的介質(zhì)分類：空氣壓縮機(jī)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)、氫氣壓縮機(jī)、氧氣壓縮機(jī)、氮?dú)浠旌蠚鈮嚎s機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)和二氧化碳壓縮機(jī)等。4、按用途和使用場合分類：鍋爐送風(fēng)機(jī)、涼水塔通風(fēng)機(jī)、冷凍壓縮機(jī)等。各類壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍

壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍決定于壓縮介質(zhì)的種類、特性、流量、壓力和壓縮機(jī)本身的特性?；钊綁嚎s機(jī)概述活塞式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)最大的優(yōu)點(diǎn)是從低壓到超高壓，適應(yīng)壓力范圍廣。工作穩(wěn)定性好。因為壓縮機(jī)的運(yùn)動尺寸一旦確定，工作的容積就確定了，壓力與流量的關(guān)系不大。氣體流速低，損失小，效率高。適應(yīng)性強(qiáng)。同一臺壓縮機(jī)可以壓縮不同的氣體。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多；吸入排出氣體為間歇式的，因引起設(shè)備及管路振動；慣性力造成轉(zhuǎn)速不能太高，因而不適于大排量的場合；活塞潤滑會造成壓縮介質(zhì)的污染。二、活塞式壓縮機(jī)的種類1、按排氣壓力分類

低壓壓縮機(jī)0.2＜P＜0.98MPa

中壓壓縮機(jī)0.98～9.8MPa

高壓壓縮機(jī)9.8～98.0MPa

超高壓壓縮機(jī)＞98.0MPa

2、按消耗功率分類

微型壓縮機(jī)＜10kW

小型壓縮機(jī)10～100kW

中型壓縮機(jī)100～500kW

大型壓縮機(jī)＞500kW3、按排氣量分類

微型壓縮機(jī)＜1m3/min

小型壓縮機(jī)1～10m3/min

中型壓縮機(jī)10～60m3/min

大型壓縮機(jī)＞60m3/min4、按氣缸中心線的相對位置分類直列式：各列氣缸中心線夾角為0°。其中包括立式（氣缸中心線與地面垂直）和臥式（氣缸中心線與地面平行）。

對置式：各列氣缸中心線夾角為180°，其中包括對稱平衡型和對置型。角度式：氣缸中心線彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等。

直列式對置式角度式5、按曲柄連桿機(jī)構(gòu)分類：有十字頭壓縮機(jī)無十字頭壓縮機(jī)（non-crossheadcompressor)無十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，機(jī)器高度較低，相應(yīng)的機(jī)器重量較輕，一般不需要專門的潤滑機(jī)構(gòu)。無十字頭的壓縮機(jī)只能作成單作用的，氣缸容積的利用不充分（因為活塞與氣缸之間，只在活塞的一側(cè)形成工作腔），氣體的泄漏量也較大，氣缸工作表面所受的側(cè)向力也較大，因而活塞易磨損，另外，氣缸中的潤滑油量也難于控制。無十字頭壓縮機(jī)只在小功率范圍內(nèi)采用。在小型移動裝置中用的壓縮機(jī)，要求輕便緊湊以便于搬動，多選用無十字頭的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。有十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

由于帶有十字頭，氣缸工作表面不受承受連桿傳來的側(cè)壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤滑油易于控制；可以設(shè)置填料密封，所以氣體的泄漏量較小，特別是對于易燃、易爆、有毒的氣體，只能采用此種結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，帶十字頭的壓縮機(jī)增多了十字頭、活塞桿及填料等部件，使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度和重量也相應(yīng)增加。6、按活塞在氣缸內(nèi)作用情況分類：單作用式雙作用式級差式7、按壓縮機(jī)級數(shù)分類：單級壓縮機(jī)

兩級壓縮機(jī)

多級壓縮機(jī)8、按壓縮機(jī)列數(shù)分類：單列壓縮機(jī)

雙列壓縮機(jī)

多列壓縮機(jī)9、按冷卻方式分類：氣（風(fēng)）冷式壓縮機(jī)：利用自身風(fēng)力通過散熱片導(dǎo)走壓縮過程中的熱量。水冷式壓縮機(jī)：利用冷卻水的循環(huán)流動導(dǎo)走壓縮過程中的熱量。2.1.1基本結(jié)構(gòu)§2.1活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理工作機(jī)構(gòu)：處理氣體，作功。氣缸、活塞、氣閥等。（填料函、活塞桿、活塞環(huán)）運(yùn)動機(jī)構(gòu)：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動。曲柄、連桿、十字頭等。機(jī)身：支撐（連接）氣缸部分與傳動部分。輔助系統(tǒng)：保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)。工作機(jī)構(gòu)：處理氣體，作功。氣缸、活塞、氣閥等。（填料函、活塞桿、活塞環(huán)）運(yùn)動機(jī)構(gòu)：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動。曲柄、連桿、十字頭等。機(jī)身：支撐（連接）氣缸部分與傳動部分。輔助系統(tǒng)：保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)?；钊綁嚎s機(jī)的驅(qū)動（一）對驅(qū)動機(jī)的要求（1）驅(qū)動機(jī)功率充足；（2）盡量與壓縮機(jī)直聯(lián)；（3）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡單，起動迅速方便，容易開停車；（4）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，防爆，安全可靠，能長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。（二）驅(qū)動機(jī)的種類：電動機(jī)內(nèi)燃機(jī)蒸汽機(jī)2.1.2工作原理外止點(diǎn)：活塞運(yùn)動到達(dá)遠(yuǎn)離主軸側(cè)的位置?；钊蛲庵裹c(diǎn)的運(yùn)動稱為進(jìn)程。內(nèi)止點(diǎn)：活塞運(yùn)動到達(dá)主軸側(cè)的位置?；钊騼?nèi)止點(diǎn)的運(yùn)動稱為回程。行程：活塞在內(nèi)外止點(diǎn)間移動的最大距離S＝2r。余隙（容積）——排氣時，活塞位于死點(diǎn)位置，它和氣缸壁保留一部分空間，這些空間叫作余隙容積。余隙的存在為了防止排氣時，活塞與氣缸壁碰撞，引起事故。殘留氣體在工作中產(chǎn)生氣墊作用，增強(qiáng)壓氣機(jī)在運(yùn)行中的平穩(wěn)性；工作機(jī)構(gòu)熱膨脹，防止撞缸。幾個概念：（1）α≈0～40°膨脹——膨脹過程的產(chǎn)生是因為余隙存在氣體，氣體首先膨脹，當(dāng)進(jìn)氣壓力與氣缸內(nèi)部壓差大于進(jìn)氣閥開啟力時，進(jìn)氣閥開啟，進(jìn)入吸氣階段。（2）α≈40～180°吸氣——整個過程氣體體積增加，壓力恒定，至內(nèi)止點(diǎn)，活塞開始向外止點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)入壓縮階段。（3）α≈180～280°壓縮——活塞向外止點(diǎn)運(yùn)動，氣體被壓縮，當(dāng)壓縮氣體的壓力升高與排氣壓力的壓力差大于排氣閥的開啟壓力時，排氣閥開啟，進(jìn)入排氣階段。（4）α≈280～360°排氣——活塞運(yùn)動至外止點(diǎn)后，反方向向內(nèi)止點(diǎn)回程運(yùn)動，余隙內(nèi)的氣體進(jìn)入膨脹階段。一次循環(huán)的四個過程——膨脹、吸氣、壓縮、排氣。這里假設(shè)氣體為理想氣體。設(shè)定一級缸中心線和曲柄之間的夾角為α。工作循環(huán)通過P－V圖（也叫壓－容圖）理解（一）理想氣體的熱力狀態(tài)方程－克拉佩龍方程

氣體摩爾數(shù)＝m/M通用氣體常數(shù)＝8.314J/(mol·K)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol的任何理想氣體占有體積均為22.4升。

工程熱力學(xué)基礎(chǔ)§2.2活塞式壓縮機(jī)的熱力性能（二）閉口系統(tǒng)的熱力過程1、理想氣體的等容過程2、理想氣體的等壓過程3、理想氣體的等溫過程4、理想氣體的絕熱過程5、理想氣體的多變過程等容過程

容積V保持不變的熱力過程，例如密閉容器內(nèi)的加熱或冷卻過程。過程方程為：V＝常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：式中p1、p2、T1

、T2、分別為系統(tǒng)初、終態(tài)的壓力和溫度等容過程等壓過程

壓力p保持不變的熱力過程。例如在大氣壓力下，氣缸中氣體的受熱膨脹

過程方程為：P＝常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：等壓過程等溫過程

溫度T

保持不變的過程。例如室溫下緩慢地壓縮氣體的過程。

過程方程為：T＝常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：等溫過程絕熱過程

系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的熱力過程。例如氣體在氣缸內(nèi)的絕熱膨脹?？赡娴慕^熱過程在過程進(jìn)行中其熵不變,故又稱定熵過程。絕熱過程絕熱指數(shù)，或比熱容比定壓比熱容:單位質(zhì)量的物質(zhì)在比壓不變的條件下，溫度升高或下降1攝氏度或1K所吸收或放出的能量定容比熱容:單位質(zhì)量的物質(zhì)在比容不變的條件下，溫度升高或下降1攝氏度或1K吸收或放出的內(nèi)能多變過程

多變過程n——多變指數(shù)當(dāng)多變指數(shù)n值分別取0、1、k、±∞時,多變過程就相應(yīng)地成為前面提到的定壓、定溫、絕熱和定容過程?；钊綁嚎s機(jī)的主要參數(shù)一、排氣量

1、活塞式壓縮機(jī)的排氣量，通常是指單位時間內(nèi)壓縮機(jī)最后一級排出的氣體，換算到第一級進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度時的氣體容積值。

2、排氣量常用的單位為m3/min或m3/h。

3、壓縮機(jī)的額定排氣量——壓縮機(jī)銘牌上標(biāo)注的排氣量——是指特定的進(jìn)口狀態(tài)時的排氣量。

二、排氣壓力

活塞式壓縮機(jī)的排氣壓力通常是指最終排出壓縮機(jī)的氣體壓力，排氣壓力應(yīng)在壓縮機(jī)末級排氣接管處測量，常用單位為Pa。三、排氣溫度壓縮機(jī)的排氣溫度取決于進(jìn)氣溫度、壓力比以及壓縮過程指數(shù)。四、轉(zhuǎn)速

活塞式壓縮機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速，常用r/min表示，它是表征活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù)。五、活塞力

活塞力為曲軸處于任意的轉(zhuǎn)角時，氣體力和往復(fù)慣性力的合力，它作用于活塞桿或活塞銷上。六、活塞行程

活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞從一端止點(diǎn)到另一端止點(diǎn)所走的距離，稱為一個行程，常用單位為m（米）。七、功率

活塞式壓縮機(jī)消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功，另一部分用于克服機(jī)械摩擦，稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸功。單位時間內(nèi)消耗的功稱為功率，常用單位為瓦（W）或千瓦（kW）。壓縮機(jī)的軸功率為指示功率和摩擦功率之和。2.1.1活塞式壓縮機(jī)的理論工作過程氣體在進(jìn)、排氣過程中沒有阻力，且氣體狀態(tài)保持不變，在壓縮過程中，多變指數(shù)保持不變；壓縮機(jī)沒有余隙容積，因而被壓縮的氣體能夠完全排凈；沒有漏氣現(xiàn)象；被壓縮的氣體為理想氣體。

理論循環(huán)假設(shè)（2）理論循環(huán)：理論工作過程：進(jìn)氣——壓縮——排氣吸氣過程：外止點(diǎn)——內(nèi)止點(diǎn)，容積擴(kuò)大，壓力與管道內(nèi)相同。壓縮過程：內(nèi)止點(diǎn)——外止點(diǎn)，容積縮小。排氣過程：向外止點(diǎn)運(yùn)動，氣體排出，壓力與管道內(nèi)相同。壓縮過程是熱力過程。觀看理論工作循環(huán)動畫

理論排氣量理論排氣量就是單位時間內(nèi)活塞工作面在吸氣過程中掃過的氣缸容積，也叫氣缸行程容積，用符號Vt表示，單位為m3/min。根據(jù)理論工作過程的假設(shè)，理論最大排氣量可簡化為單位時間內(nèi)活塞工作面在吸氣過程中在氣缸內(nèi)掃過的容積—?dú)飧仔谐倘莘eVt。單作用活塞：雙作用活塞：單作用級差活塞：雙作用級差活塞：（2）理論功率的計算吸氣：4－1，氣體對活塞做功：p1V1壓縮：1－2，活塞對氣體做功：∫pdV排氣：2－3，活塞對氣體做功：p2V2（2）理論功率的計算壓縮機(jī)一個理論工作循環(huán)所消耗的功：1-2T——等溫過程：曲線的斜率最小，較平坦。1-2S——絕熱過程：曲線的斜率較大，較陡。1-2——多變過程(1<n<k)：曲線介于等溫和絕熱過程二者之間。等溫壓縮時，面積1-2T-3-4-1最小，即功耗最?。唤^熱壓縮時，面積1-2S-3-4-1較大。即功耗較大，不經(jīng)濟(jì)。所以壓縮機(jī)需良好地冷卻，使之盡量接近等溫壓縮過程以節(jié)省功耗。但在壓縮機(jī)的實際壓縮過程中，由于氣缸散熱速率的限制，冷卻效果遠(yuǎn)離等溫過程的要求，往往是較接近于絕熱過程。kW理論功率同理可得絕熱壓縮理論功率：絕熱壓縮終了排氣溫度：T1、T2——吸氣、排氣溫度，KkW

多變指數(shù)n很不易確定，它與氣缸的傳熱效率有關(guān)。熱量不易導(dǎo)出者，n值就高，接近于絕熱指數(shù)k；反之，n值就低。國內(nèi)中型空氣壓縮機(jī)常取n=1.3，微型空氣壓縮機(jī)取n=1.25，大中型壓縮機(jī)一般可取n=k；小型壓縮機(jī)取n=(0.9～0.98)k。2.1.2活塞式壓縮機(jī)的實際工作過程實際氣體的狀態(tài)方程：實際氣體壓縮性系數(shù)Z：與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)。實際氣體過程方程：kv——容積絕熱指數(shù)，與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)，且變化較大。kT——溫度絕熱指數(shù)，與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)。但對雙原子氣體和三原子氣體，變化比較小與理想氣體的絕熱指數(shù)相近，故常直接應(yīng)用理想氣體的絕熱指數(shù)。實際工作循環(huán)（1）特點(diǎn)：存在余隙容積存在阻力損失氣體與接觸壁面存在熱交換存在泄漏

壓縮機(jī)實際壓縮循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣過程組成。1、實際排氣量及排氣系數(shù)：余隙容積影響進(jìn)氣阻力與進(jìn)氣溫度影響泄漏影響實際排氣量為：實際排氣量——在壓縮機(jī)排氣端測得的單位時間內(nèi)排出的氣體容積值，換算到壓縮機(jī)名義吸氣狀態(tài)(吸氣管道內(nèi)的壓力、溫度等)下的數(shù)值，稱為實際排氣量，用(m3/min或m3/h)表示（1）容積系數(shù)λv：表征行程容積的利用程度式中：α——相對余隙容積，大小取決于氣閥在氣缸上的布置方式。一般：低壓級：0.07～0.12；中壓級：0.09～0.14；高壓級：0.11～0.16；超高壓級：＞0.12；

ε——名義壓力比，一般單級壓力比ε=3～4；

m——?dú)怏w多變膨脹過程指數(shù)，其大小取決于氣體的性質(zhì)、傳遞給氣體熱量的多少（傳遞得多，膨脹指數(shù)小，等溫過程；傳遞得少，膨脹指數(shù)大，絕熱過程）。余隙容積存在，工作容積被部分膨脹氣體占據(jù)。不同壓力下的m值高轉(zhuǎn)速、短行程——α（大?。忾y布置在氣缸端面——α（大?。忾y布置在氣缸徑向——α（大小）多級壓縮的高壓級——α（大?。┧伎迹?、相對余隙容積

越大，λV（越大，越小），實際排氣量（越大，越?。?。2、名義壓比越高，λV（越大，越小），實際排氣量（越大，越小）。3、多變過程膨脹指數(shù)m越小，余隙氣體膨脹越接近（等溫，絕熱）過程，λV（越大，越?。?，實際排量（越大，越?。?。對于實際氣體容積系數(shù)的計算：ξs、ξd——名義吸氣和排氣名義狀態(tài)下的可壓縮性系數(shù)【例】一臺單缸單級單作用往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，壓縮比（名義壓力比）為6，進(jìn)氣溫度為25℃，相對余隙容積0.1，膨脹過程指數(shù)為1.25，①計算該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；②λv＝0的壓縮比。解：①已知

ε＝6，α＝0.1，m＝1.25，理論容積系數(shù)：②λv＝0則：【例】一臺單缸單級單作用往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，壓縮比（名義壓力比）為6，進(jìn)氣溫度為25℃，相對余隙容積0.1，膨脹過程指數(shù)為1.25，①計算該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；②λv＝0的壓縮比。由于進(jìn)氣阻力和閥腔壓力脈動，使吸氣終了點(diǎn)的壓力低于名義進(jìn)氣壓力，考慮這部分壓力損失對吸氣能力的影響而引用的系數(shù)稱為壓力系數(shù)。壓力系數(shù)一般是按經(jīng)驗確定。（2）壓力系數(shù)λp：影響因素：吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時的彈簧力；進(jìn)氣管道中的壓力波動。取值：常壓進(jìn)氣時，λp=0.95～0.98。較小值用于通道截面較小的或具有過強(qiáng)彈簧的氣閥。第二級以后，進(jìn)氣壓力較高，相對壓力損失就小，可取λp=0.98～1.0。一般壓縮機(jī)，第三級以后，就可以取λp=1.0。但當(dāng)導(dǎo)管較長，氣流速度較高，在導(dǎo)管與氣缸間的緩沖容積不夠大時，可能會發(fā)生較大的壓力波動，此時就不能按上述范圍選取，而要實際測定。影響因素：與氣體冷卻、轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣閥阻力、氣體性質(zhì)有關(guān)。（3）溫度系數(shù)λT：因氣體被加熱而對氣缸吸氣能力的影響用溫度系數(shù)來表示。

一般取0.92～0.98。（3）溫度系數(shù)λT：氣缸冷卻好－取大值；壓力比高－取小值；傳熱溫差大－取小值；轉(zhuǎn)速高－取大值；氣體導(dǎo)熱系數(shù)高－取小值。（氣體容易受熱取小值）對于一般有油潤滑壓縮機(jī)取0.90～0.98，對于一般無油潤滑壓縮機(jī)取0.85～0.95。（4）泄漏系數(shù)λg：影響因素：氣閥、活塞、填料的密封性能；潤滑方式；氣體壓力的高低；氣體的性質(zhì)；活塞、氣缸的加工精度有關(guān)。壓縮機(jī)的氣閥、活塞環(huán)、填料以及管道、附屬設(shè)備等處，由于密封不嚴(yán)而造成氣體的泄漏的影響用泄漏系數(shù)表示。Vm——實際排出氣體；Vs——第一級氣缸吸入氣體容積實際排氣量為：排氣系數(shù)λ2、功率和效率：

壓縮機(jī)在單位時間內(nèi)消耗于實際工作循環(huán)中的功稱為指示功率。實際工作循環(huán)中由于存在進(jìn)、排氣時的壓力損失，以及壓縮與膨脹過程多變指數(shù)的變化等，故指示功必大于理論功。（1）指示功率的計算：

實際工作循環(huán)較復(fù)雜，根據(jù)它來精確計算功率很困難，故一般是在理論功率計算的基礎(chǔ)上加以修正。常用的“等功法”對實際示功圖進(jìn)行簡化假設(shè)，保持計算出的總功值相等。對比實際工作循環(huán)與理論工作循環(huán)，影響功率大小的主要因素是進(jìn)排氣時阻力損失及壓縮與膨脹過程多變指數(shù)的變化。2、功率和效率：（1）指示功率的計算：名義吸氣線名義排氣線實際排氣壓力平均值實際吸氣壓力平均值吸氣平均壓力損失排氣平均壓力損失令為吸氣時的平均壓力損失，為排氣時的平均壓力損失。則任一級的平均實際吸、排氣壓力為：

上部兩條曲線表示排氣時相對壓力損失，下部兩條曲線表示吸氣時相對壓力損失，實線表示阻力較大的氣閥及管路系統(tǒng)，虛線表示阻力較小的氣閥及管路系統(tǒng)。名義由于壓縮機(jī)壓縮與膨脹時過程指數(shù)都不是常數(shù)，簡化中，采用“等功”的原則，即取過程指數(shù)為常數(shù)的曲線為1’－2’及3’－4’。這樣選定的定值指數(shù)稱為當(dāng)量多變指數(shù)。經(jīng)驗表明，不論膨脹或壓縮過程，其當(dāng)量多變指數(shù)n近似地等于該氣體的絕熱指數(shù)k時，就能滿足“等功”的原則。每旋轉(zhuǎn)一周所耗功為：理想氣體，用pVk＝常數(shù)代入，得指示功率計算公式為：

對于實際氣體：

驅(qū)動機(jī)傳給壓縮機(jī)曲軸的實際功率稱為壓縮機(jī)的軸功率。包括兩部分：壓縮機(jī)的指示功率和克服壓縮機(jī)各運(yùn)動部件摩擦部分所消耗的摩擦功率。（2）軸功率和驅(qū)動機(jī)功率：軸功率：ηm—壓縮機(jī)的機(jī)械效率。表示壓縮機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的完善程度，它與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案、制造質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、潤滑情況等有關(guān)。驅(qū)動機(jī)功率：對于中、小型壓縮機(jī)，若驅(qū)動機(jī)與壓縮機(jī)間有傳動裝置，則驅(qū)動機(jī)的輸出功率為：考慮到由于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時負(fù)荷的波動，吸氣狀態(tài)的變化，冷卻水溫度變化以及壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏等因素，都會造成功率的增加，因此選用驅(qū)動機(jī)時應(yīng)留有5～15％的儲備功率，即選用驅(qū)動機(jī)功率應(yīng)為：效率和比功率：指示效率——壓送同樣數(shù)量的氣體時所需的理論功率與指示功率之比值。等溫指示效率——壓縮機(jī)理論工作循環(huán)所需要的理想最小等溫功率Nis和實際工作循環(huán)的指示功率Ni之比：絕熱指示效率——壓縮機(jī)理論工作循環(huán)所需要的絕熱功率和指示功率相之比。等溫指示效率常用來評價接近等溫狀況工作的壓縮機(jī)(如水冷式壓縮機(jī))的經(jīng)濟(jì)性能，反映了壓縮過程中的情況及吸、排氣壓力損失的影響。絕熱指示效率用來評價接近于絕熱狀況工作的壓縮機(jī)(如風(fēng)冷式壓縮機(jī))的經(jīng)濟(jì)性能，其大概范圍為0.85～0.97。比功率——在一定排氣壓力下，每單位體積排氣量所需軸功率：

據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)生產(chǎn)的空氣壓縮機(jī)排氣量小于10m3/min時，Nr=5.8～6.3kw/m3/min；排氣量在10～100m3/min時，Nr=5.0～5.3kW/m3/min。2.2.3多級壓縮

多級壓縮是將氣體的壓縮過程分在若干級中進(jìn)行，并在每級壓縮之間將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。（1）多級壓縮的理由節(jié)省功率消耗中間冷卻器的采用，各級接近等溫過程。提高氣缸容積利用率極限壓比：壓比越高，余隙殘余氣體膨脹后容積越大，容積系數(shù)減小，吸入的新鮮氣體量減少，極限壓比時，膨脹線與壓縮線重合，無法吸入氣體。降低排氣溫度壓比越高，排氣溫度越高；排氣溫度高，導(dǎo)致潤滑油性質(zhì)惡化，加速磨損；溫度高，易在氣缸級及氣閥積炭；特殊氣體，限制排氣溫度防止聚合反應(yīng)及發(fā)生爆炸。固定式空壓機(jī)<160℃；移動式空壓機(jī)<180℃；聚四氟乙烯密封元件<170℃；尼龍密封元件<100℃；石油裂解氣<100～110℃；強(qiáng)腐蝕氣體<90～100℃.壓比越高，排氣溫度越高；排氣溫度高，導(dǎo)致潤滑油性質(zhì)惡化，加速磨損；溫度高，易在氣缸級及氣閥積炭；特殊氣體，限制排氣溫度防止聚合反應(yīng)及發(fā)生爆炸。降低活塞力（降低作用在活塞上的最大氣體力）。壓縮比較高而采用單級壓縮時，氣缸直徑較大，就有較高的氣體終壓作用在較大的活塞面積上，活塞上的氣體力就較大。采用多級壓縮，能夠大大降低作用于活塞上的氣體力，因而有可能使機(jī)構(gòu)輕便，機(jī)械效率提高。

級數(shù)并非越多越好：經(jīng)濟(jì)性下降級數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；級數(shù)多，氣閥及氣路壓力損失增加；級數(shù)多，故障增加。（2）級數(shù)的選擇選擇原則：最省功的原則；結(jié)構(gòu)簡單，排氣溫度在允許的范圍內(nèi)。大型、中型壓縮機(jī)：最省功為原則。小型移動壓縮機(jī)：重量輕兼顧省功的原則。特殊氣體壓縮機(jī)：取決于排氣溫度。無油潤滑壓縮機(jī)：取決于排氣溫度。即：按各級壓力比相等的原則進(jìn)行分配，以保證各級消耗的功相等。實際考慮：平衡活塞力；第一級和末級壓力比適當(dāng)降低5%～10%；滿足工藝要求，按規(guī)定要求；每級壓力比不宜超過4。各級壓力比乘積應(yīng)等于總壓力比。前提：按最省功原則總壓力比終壓/MPa0.5～0.60.6～3.01.4～153.6～40級數(shù)1234終壓/MPa15～10020～10080～150級數(shù)567表2-5終壓和級數(shù)的關(guān)系（4）最大活塞力計算

活塞位于不同位置時，缸內(nèi)氣體壓力不同，每列活塞所受的載荷也不同。當(dāng)活塞處于內(nèi)、外止點(diǎn)時的活塞力為最大，簡稱最大活塞力(又稱最大氣體力)。這時列中總活塞力等于氣體壓力作用在蓋側(cè)和軸側(cè)活塞面積上的方向相反的氣體力之差。向軸行程終了時(內(nèi)止點(diǎn))：向蓋行程終了時(外止點(diǎn))

：（3）多級壓縮機(jī)的排氣量和行程容積計算*（自學(xué)）

活塞力的大小決定著運(yùn)動機(jī)構(gòu)的尺寸。在多列壓縮機(jī)中，各列活塞力應(yīng)接近，而且在同列中若向軸與向蓋行程的最大活塞力相等，從強(qiáng)度觀點(diǎn)來看，運(yùn)動機(jī)構(gòu)利用得最合理。2.2.4多級壓縮機(jī)的功率和排氣溫度計算多級壓縮機(jī)所消耗的總指示功率等于各級指示功率之總和：（1）多級壓縮的功率kW對于實際氣體：

多級壓縮機(jī)的軸功率和驅(qū)動功率的計算方法與單級壓縮機(jī)的計算方法相同。

壓縮機(jī)的排氣溫度不能過高。（2）排氣溫度對實際氣體：KT—溫度絕熱指數(shù)，一般計算中可用理想氣體的絕熱指數(shù)代替。

在多級壓縮機(jī)中，若發(fā)現(xiàn)某一級排氣溫度超過許用范圍時，則應(yīng)采取適當(dāng)措施：加強(qiáng)級前冷卻、降低進(jìn)氣溫度；增加該級的余隙容積，降低負(fù)荷，降低排氣溫度；增大氣缸直徑，減小該級壓比，降低排氣溫度；檢查氣閥故障?；钊t：

§2.3活塞式壓縮機(jī)的動力性能2.3.1壓縮機(jī)中作用力分析（1）十字頭銷（活塞銷）受力分析氣體力往復(fù)運(yùn)動慣性力往復(fù)運(yùn)動摩擦力活塞力Pt的兩個分力：連桿力Pc：側(cè)向力（法向力）N：（2）曲柄銷受力分析連桿力通過連桿作用在曲柄銷(D點(diǎn))上?？煞纸獬蓛蓚€分力：沿曲柄半徑方向的徑向力R：與曲柄垂直的切向力T：

根據(jù)力的平移原則，在主軸頸(O點(diǎn))將作用有力Pc和力偶矩M：

力矩M與原動機(jī)的驅(qū)動力矩的方向相反，起阻止曲軸旋轉(zhuǎn)的作用，稱為阻力矩。M

根據(jù)繞定軸轉(zhuǎn)動剛體的微分方程，對旋轉(zhuǎn)中心O的各外力矩的代數(shù)和等于剛體對旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積。即:一般不希望壓縮機(jī)在旋轉(zhuǎn)中角速度變化太多，因此需要用飛輪矩加以平衡。

主軸頸上作用的力Pc可分為兩個力：一是沿氣缸中心線作用的分力

P’：相當(dāng)于活塞力Pt直接從十字頭銷處傳過來。另一是垂直于氣缸中心線的分力N’：N’通過主軸承傳給機(jī)身，而同時側(cè)向力N又通過十字頭滑道傳給機(jī)身，兩者恰好大小相等，方向相反，彼此相隔距離為A，因而構(gòu)成一對力偶NA。此力偶作用在機(jī)身上，使機(jī)身有傾覆的趨勢，因而稱為傾覆力矩。傾覆力矩與阻力矩M大小相等，方向相反。（3）基礎(chǔ)受力分析氣體力在機(jī)身內(nèi)部平衡掉了，不會傳到基礎(chǔ)上。摩擦力：在機(jī)器內(nèi)部總是成對出現(xiàn)，相互平衡掉，因而不會傳到基礎(chǔ)上。氣體力：慣性力：

往復(fù)慣性力在沒有采取其他措施時未被平衡掉，通過機(jī)座與地腳螺釘傳給基礎(chǔ)。不平衡的旋轉(zhuǎn)慣性力，也將通過主軸承傳給基礎(chǔ)。慣性力隨曲軸的旋轉(zhuǎn)而周期地變化，因而引起機(jī)組的振動。為減少機(jī)器振動，應(yīng)力求采取措施平衡慣性力。力矩：

阻力矩作用在曲軸上，由驅(qū)動力矩平衡，二者瞬時值是不等的，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩Jε＝Mc－M

將影響機(jī)器的基礎(chǔ)。傾覆力矩NA有使機(jī)身傾覆的趨向，一般通過地腳螺釘傳到基礎(chǔ)上，其大小和方向均隨曲柄轉(zhuǎn)角而變化，因而引起機(jī)身搖擺與基礎(chǔ)振動。當(dāng)壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)固定在同一基礎(chǔ)上時，傳到基礎(chǔ)上的傾復(fù)力矩NA及慣性力矩

Jε將與驅(qū)動機(jī)給基礎(chǔ)的反力矩–Mc

彼此抵消。多列壓縮機(jī)，由于各列的慣性力不在同一直線上，還將引起列間慣性力矩等。與曲柄垂直的切向力T：切向力的數(shù)值隨轉(zhuǎn)角而周期性變化，且規(guī)定凡是構(gòu)成與驅(qū)動力矩方向相反的阻力矩的切向力為正值，反之為負(fù)。2.3.2切向力及其均衡：V型空氣壓縮機(jī)（1）切向力T

圖繪制：計算切向力；……同理計算II列切向力求合成切向力：將各列切向力疊加。疊加時必須注意各列的相位關(guān)系。選I級缸的曲柄轉(zhuǎn)角α為基準(zhǔn)，把Ⅱ級缸的轉(zhuǎn)角β（β角是指從該列氣缸中心線算起順旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)到曲柄所在位置的角度）折算成的函數(shù)(即β＝γ＋α)，再將同一瞬時的切向力疊加成合成切向力。平均切向力Tm阻力矩小于驅(qū)動力矩阻力矩大于驅(qū)動力矩平均切向力Tm（2）切向力的均衡：切向力相位差90°切向力相位差180°影響切向力均衡的因素：曲柄錯角與氣缸夾角（相位差90°比180°的均衡）；氣體力的均衡（雙作用活塞，級差式活塞）。（3）飛輪平衡切向力什么是飛輪？

由于切向力總是不可能完全均衡的，這種瞬時切向力的變化，必引起瞬時阻力矩的變化，但驅(qū)動力矩則可看作是基本不變的(如常用的電動機(jī))。當(dāng)驅(qū)動機(jī)的能量不夠，壓縮機(jī)就會減速；反之驅(qū)動機(jī)能量富裕，壓縮機(jī)就會增速。這種角速度的變化可用旋轉(zhuǎn)不均勻度來表示。為了使機(jī)器的旋轉(zhuǎn)不均勻度適當(dāng)，必須在機(jī)器設(shè)計時采取相應(yīng)的措施，除了合理配置多列壓縮機(jī)各列的排列外，通常還利用增大機(jī)器轉(zhuǎn)動慣量的方法予以解決。機(jī)器的轉(zhuǎn)動慣量包括曲軸、聯(lián)軸器、飛輪(或皮帶輪)等的轉(zhuǎn)動慣量。由于在以上各種轉(zhuǎn)動慣量中飛輪是專門設(shè)置的，其轉(zhuǎn)動慣量最大，在工程中常常只取飛輪(包括剛性聯(lián)接時電動機(jī)轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)動慣量——飛輪矩進(jìn)行計算。

飛輪是一種慣性裝置，是連接在曲軸上的一個盤狀的構(gòu)件。它依靠較大的轉(zhuǎn)動慣性來維持發(fā)動機(jī)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。

中、小型壓縮機(jī)，常由皮帶輪或聯(lián)軸器兼作飛輪。大型壓縮機(jī)的飛輪多是用同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子代替。用飛輪矩表示飛輪的轉(zhuǎn)動慣量：——一轉(zhuǎn)中的最大、最小和平均角速度。2.3.3壓縮機(jī)的運(yùn)動分析與慣性力計算（1）運(yùn)動分析活塞位移x：活塞速度：活塞加速度：（2）質(zhì)量的簡化和計算：習(xí)慣上把壓縮機(jī)中運(yùn)動零件的質(zhì)量按運(yùn)動情況簡化為質(zhì)點(diǎn)，從而將它們的運(yùn)動按質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)進(jìn)行計算。壓縮機(jī)中所有運(yùn)動零件的質(zhì)量簡化為兩類：另一類質(zhì)量集中在曲柄銷中心點(diǎn)B處，只作繞曲軸中心O點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動一類質(zhì)量集中在活塞銷或十字頭銷中心點(diǎn)A處，只做往復(fù)運(yùn)動；

活塞、活塞桿、十字頭部件作往復(fù)運(yùn)動，簡單認(rèn)為質(zhì)量集中在質(zhì)點(diǎn)A上，質(zhì)量總和用mp

表示。曲柄作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，簡單認(rèn)為質(zhì)量集中在B上，質(zhì)量總和用mr表示。mpms——作直線往復(fù)運(yùn)動的活塞組件、十字頭組件的質(zhì)量。m’l——連桿的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量。作往復(fù)運(yùn)動部件的總質(zhì)量mp：擺動的連桿，質(zhì)量為ml，可把一部分轉(zhuǎn)化于點(diǎn)A的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量ml’；另一部分轉(zhuǎn)化于點(diǎn)B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量ml’’。根據(jù)已有連桿的統(tǒng)計，可取：

高速壓縮機(jī)，連桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部分的質(zhì)量ml’’應(yīng)取較大的系數(shù)值。mc——曲拐的不平衡質(zhì)量。

ml’’——連桿轉(zhuǎn)化于曲柄銷旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量。作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部件的總質(zhì)量mr：

曲拐部分可以根據(jù)慣性力相等的條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化。質(zhì)量mc1和mc2相對于點(diǎn)O不對稱，故在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力，轉(zhuǎn)化到曲柄銷中心的不平衡質(zhì)量mc為：（3）往復(fù)慣性力I的計算：一階慣性力：二階慣性力：在0～90°范圍內(nèi)，加速度為正值，慣性力方向與運(yùn)動方向相反，指向蓋側(cè)，使連桿受拉，取為正值；在90～180°范圍內(nèi)，作減速運(yùn)動，即為負(fù)值，慣性力方向與運(yùn)動方向一致，指向軸側(cè)，使連桿受壓，取為負(fù)值。ω-曲軸角速度，l／秒：可認(rèn)為往復(fù)慣性力是沿氣缸中心線，集中作用在十字頭銷上。規(guī)定使連桿受拉時力取為“＋”值；連桿受壓時力取為“－”值。mp——作往復(fù)運(yùn)動部件的總質(zhì)量，kg。一階慣性力二階慣性力往復(fù)慣性力指向蓋側(cè)，連桿受拉，正值往復(fù)慣性力指向軸側(cè)，連桿受壓，副值（4）旋轉(zhuǎn)慣性力Ir

的計算：mr——旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時集中在曲柄銷中心的不平衡質(zhì)量，kg向心加速度：旋轉(zhuǎn)慣性力：

旋轉(zhuǎn)慣性力作用在曲柄上，與向心加速度方向相反，即沿曲柄離心外指，其大小為常數(shù)，不隨曲柄轉(zhuǎn)角而變化。（1）單列壓縮機(jī)：2.3.4慣性力的平衡：旋轉(zhuǎn)慣性力Ir的平衡：在曲柄的反方向，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心r的地方加平衡重質(zhì)量mr。平衡重的旋轉(zhuǎn)慣性力與壓縮機(jī)的大小相等、方向相反。往復(fù)慣性力的平衡：垂直分力m’prω2cosα與一階往復(fù)慣性力I’恰好大小相等，方向相反，能得到平衡。水平方向分力m’prω2sinα無法平衡。在曲柄的反方向，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心r的地方加平衡重質(zhì)量m’p。平衡重形成反向離心力m’prω2，

可分解為水平和垂直兩個方向的分力：往復(fù)慣性力的平衡：總平衡重m0滿足：平衡重應(yīng)在兩個曲柄上均勻配置。（2）多列壓縮機(jī)：列數(shù)i

：幾個氣缸在同一中心線上串連的為一列。有單列、多列之分。氣缸中心線夾角γ：任一列氣缸的中心線相對于第一列氣缸中心線的夾角(γ＝0°稱為直列式；γ＝180°稱對置式，0°＜γ＜180°稱角度式)。曲軸上曲柄的錯角θ：有0°，60°，90°，120°，180°等。①曲柄錯角為90°（θ＝90°）的直列式壓縮機(jī)

直列式壓縮機(jī)γ＝0°一階往復(fù)慣性力I’：第一列：第二列：合成：無法平衡。二階往復(fù)慣性力I”：第一列：第二列：若使mp1＝mp2，則合成：可完全平衡。往復(fù)慣性力矩M（y－y軸）：一階慣性力矩：二階慣性力矩：都不能平衡。第一列：第二列：合成：合成慣性力方向與各列曲柄均差45°，只能采用在每列曲柄對側(cè)加置平衡重的辦法來平衡，每列平衡重：旋轉(zhuǎn)慣性力Ir：②曲柄錯角為180°（θ＝180°）的雙列立式壓縮機(jī)

一階往復(fù)慣性力I’：第一列：第二列：可完全平衡。若使mp1＝mp2，則合成：二階往復(fù)慣性力I”：第一列：第二列：合成：無法平衡。往復(fù)慣性力矩M（y－y軸）：一階慣性力矩：二階慣性力矩：一階慣性力矩?zé)o法平衡。兩列的旋轉(zhuǎn)慣性力恰好大小相等，方向相反，可完全平衡掉，但存在旋轉(zhuǎn)慣性力矩。應(yīng)在每列曲柄對面，離旋轉(zhuǎn)中心為r0處加置平衡重以平衡旋轉(zhuǎn)慣性力矩，平衡重為：旋轉(zhuǎn)慣性力Ir：對比以上兩種立式壓縮機(jī)，θ＝90°時，只能平衡數(shù)值較小的二階往復(fù)慣性力，而θ＝180°時，則可將較大的一階往復(fù)慣性力平衡掉，較為有利。曲柄錯角θ氣缸中心線夾角γ一階往復(fù)慣性力I’二階往復(fù)慣性力I”一階往復(fù)慣性力矩M’二階往復(fù)慣性力矩M”旋轉(zhuǎn)慣性力Ir90°0°不平衡0不平衡不平衡加平衡重180°0°0不平衡不平衡00但在雙作用或級差式壓縮機(jī)中，θ＝90°的型式在切向力均衡性方面卻要比的θ＝180°為好，飛輪可取得小些，故大型雙列立式壓縮機(jī)常采用θ＝90°。①雙列對稱平衡式M型壓縮機(jī)

對置式壓縮機(jī)γ＝180°一階往復(fù)慣性力I’：第一列：第二列：可完全平衡。由于氣缸在兩側(cè)，慣性力方向恰好相反，故合成時數(shù)值應(yīng)相減，若使mp1＝mp2，則合成：二階往復(fù)慣性力I”：第一列：第二列：合成：可完全平衡。往復(fù)慣性力矩M（x－x軸）：一階慣性力矩：二階慣性力矩：往復(fù)慣性力矩?zé)o法平衡。兩列的旋轉(zhuǎn)慣性力大小相等，方向相反，可完全平衡掉，但存在旋轉(zhuǎn)慣性力矩，可用平衡重平衡掉。旋轉(zhuǎn)慣性力Ir：對稱平衡型壓縮機(jī)的一階，二階往復(fù)慣性力及旋轉(zhuǎn)慣性力都可完全平衡掉，因此從動力平衡來看，是較好的型式。曲柄錯角θ氣缸中心線夾角γ一階往復(fù)慣性力I’二階往復(fù)慣性力I”一階往復(fù)慣性力矩M’二階往復(fù)慣性力矩M”旋轉(zhuǎn)慣性力Ir180°180°00不平衡不平衡0雖然其切向力均衡性較差，但由于慣性力平衡好，轉(zhuǎn)數(shù)可提高，飛輪也不致太大。目前大型壓縮機(jī)廣泛采用這種型式。角度式壓縮機(jī)90°≤γ＜180°按氣缸中心線的位置不同，可分為L型，W型，V型，扇型等。對于單重(單曲拐)角式壓縮機(jī)，幾個氣缸的連桿都裝在同一曲柄銷上，故曲柄錯角θ＝0°；對雙重(雙曲拐)角式壓縮機(jī)，曲柄錯角可為θ＝90°，θ＝180°等。①雙列L型壓縮機(jī)

一階往復(fù)慣性力I’：第一列：第二列：兩者相差90°，若使mp1＝mp2，合成：不隨曲柄轉(zhuǎn)角而變化，方向沿曲柄外指，可以用加平衡重mp的辦法來平衡掉二階往復(fù)慣性力I”：第一列：第二列：若使mp1＝mp2，則合成：無法平衡。往復(fù)慣性力矩：因兩列連桿裝在同一個曲柄銷上，列間距甚小，可忽略不計。由于只有一個曲柄銷，只有一個作用在曲柄銷上，可用加平衡重的辦法來平衡之。由此可見，L型壓縮機(jī)可以用平衡重來平衡掉一階往復(fù)慣性力及旋轉(zhuǎn)慣性力。平衡重的質(zhì)量：旋轉(zhuǎn)慣性力Ir：雙列L型壓縮機(jī)動力平衡性能較好，且切向力較均衡，我國空壓機(jī)大部分采用此種型式。曲柄錯角θ氣缸中心線夾角γ一階往復(fù)慣性力I’二階往復(fù)慣性力I”一階往復(fù)慣性力矩M’二階往復(fù)慣性力矩M”旋轉(zhuǎn)慣性力Ir0°90°加平衡重不平衡忽略忽略加平衡重②三列W型壓縮機(jī)

一階往復(fù)慣性力I’：第一列：在x軸的投影：在y軸的投影：一階往復(fù)慣性力I’：第二列：沿y軸，在x軸的投影為0。一階往復(fù)慣性力I’：第三列：在x軸的投影：在y軸的投影：（沿O3線）一階往復(fù)慣性力I’：取mp1＝mp2＝mp3，則x向合成慣性力：y向合成慣性力：一階往復(fù)慣性力I’：則合成慣性力：合成慣性力方向：一階慣性力的合力方向與y軸夾角ψ＝α－60°，即是沿曲柄OA的方向。合成的一階慣性力是沿曲柄半徑離心外指的不變值，可用加平衡重的辦法來平衡。二階往復(fù)慣性力I”：第一列：在x軸的投影：在y軸的投影：二階往復(fù)慣性力I”：第二列：此力沿y軸方向作用，在x軸的投影為0。二階往復(fù)慣性力I”：第三列：在x軸的投影：在y軸的投影：二階往復(fù)慣性力I”：合成慣性力：往復(fù)慣性力矩：列間距甚小，可忽略不計。由于只有一個曲柄銷，只有一個作用在曲柄銷上，可用加平衡重的辦法來平衡之。平衡重的質(zhì)量：旋轉(zhuǎn)慣性力Ir：若用雙重式(即兩個曲拐，θ＝180°)，則一階往復(fù)慣性力也可自行平衡掉，旋轉(zhuǎn)慣性力亦可自行平衡掉。慣性力矩則用平衡重來平衡。所以總的動力平衡性能較好，一般常用于小型高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)。曲柄錯角θ氣缸中心線夾角γ一階往復(fù)慣性力I’二階往復(fù)慣性力I”一階往復(fù)慣性力矩M’二階往復(fù)慣性力矩M”旋轉(zhuǎn)慣性力Ir0°60°加平衡重不平衡忽略忽略加平衡重慣性力合成時要注意各列的相位差關(guān)系。慣性力是一矢量，必須按矢量來合成。單列壓縮機(jī)的動力平衡性能較差。多列壓縮機(jī)，當(dāng)合理布置氣缸及曲柄位置時，就能得到較好的動力平衡性能。在進(jìn)行動力平衡分析時，都要求各列往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量相等，所以應(yīng)力求使各列活塞、十字頭組件的重量相差小些。在選擇結(jié)構(gòu)型式時，一般應(yīng)先解決影響較大的一階往復(fù)慣性力。高轉(zhuǎn)速時，對二階往復(fù)慣性力也要力求平衡。當(dāng)往復(fù)慣性力矩不能得到平衡時，應(yīng)盡量減小列間距，以減小慣性力矩值。提高轉(zhuǎn)速可以提高壓縮機(jī)的排氣量。轉(zhuǎn)速提高以后出現(xiàn)的問題是：氣閥壽命縮短；活塞平均速度增加，氣閥阻力損失增大；運(yùn)動件的磨損加劇，對于動力平衡性不良的機(jī)器，慣性力增大，使基礎(chǔ)振動的振幅值增加。

§2.4活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件2.4.1壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取（1）轉(zhuǎn)速nn→Vm在確定轉(zhuǎn)速時，應(yīng)首先考慮選擇適當(dāng)?shù)幕钊骄俣?，并將其控制在允許的范國內(nèi)。當(dāng)壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)直聯(lián)時，還應(yīng)顧及驅(qū)動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。一般活塞力較大的機(jī)器，轉(zhuǎn)速相應(yīng)地較低，因為活塞力較大則運(yùn)動部件尺寸和重量也相應(yīng)地增加，慣性力增長的速度往往顯著地超過活塞力增長的程度?，F(xiàn)有壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，一般在下列范圍內(nèi)：大型200～500r／min；中型500～1000r／min；小型1000～1500r／min。在一定的活塞平均速度下，高轉(zhuǎn)速的機(jī)器，勢必取短行程。行程縮短到一定程度時，將會使氣缸相對余隙增加，氣缸直徑增大，活塞環(huán)密封周長以及曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力增大，氣閥沿氣缸徑向布置發(fā)生困難，而不得不將氣閥布置在缸蓋或缸座上。（2）活塞行程sCm——活塞平均速度，m/s高轉(zhuǎn)速、短行程是有一定限制的。行程與第一級缸徑是保持合適比例的，S/D1=0.3～1.2，上限多為老式低轉(zhuǎn)速臥式大型壓縮機(jī)，下限多為新型高速無十字頭小型壓縮機(jī)；大型對稱平衡式壓縮機(jī)S/D1=0.40～0.55；高壓壓循環(huán)壓縮機(jī)S/D1=1.20～1.72，超高壓壓縮機(jī)S/D1=4～6。（3）活塞平均速度cm活塞平均速度與轉(zhuǎn)速和行程有關(guān)．其數(shù)值的大小將影響運(yùn)動部件的摩擦和磨損，也影響氣缸內(nèi)的工作過程?；钊骄俣冗^高，氣閥在氣缸上安裝時難以得到足夠的安裝面積，從而氣閥、管道中的阻力損失增加，功率消耗及排氣溫度將會過高，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和使用可靠性將隨之下降。對采用一般環(huán)狀，網(wǎng)狀閥的大、中型壓縮機(jī)，可取cm=3.5～4.5m/s對采用直流閥的大、中型低壓壓縮機(jī)，cm=5～6m/s；動力用空壓機(jī)，cm=3～4m/s；移動式壓縮機(jī)，cm=3～5m/s；微型和小型壓縮機(jī)，cm≈2m/s；用聚四氟乙烯或石墨環(huán)等無油潤滑材料作活塞和填料的壓縮機(jī)，cm≤3.5m/s；無油潤滑迷宮式壓縮機(jī)，為減少泄漏，要求cm≥4m/s；乙炔等具有爆炸危險的壓縮機(jī)，為安全計，cm≈1m/s；超高壓壓縮機(jī)，顧及活塞和填料的壽命，cm≤2.5m/s（4）列數(shù)的選擇和級在列中的配置單列只在一些微型的低壓或高壓壓縮機(jī)

。一般采用多列結(jié)構(gòu)。其列數(shù)與排氣量、排氣壓力、級數(shù)、活塞力、總體結(jié)構(gòu)型式、運(yùn)轉(zhuǎn)維修以及是否采用級差式氣缸和活塞等因素有關(guān)。

①列數(shù)的選擇通?；钊?20～220)kN時取2～4列，大于220kN取3～8列。國外大型壓縮機(jī)多達(dá)12列。對于活塞力小于20kN時，大都為無十字頭的壓縮機(jī)，一般取2～4列。立式壓縮機(jī)可制成單列或多列。一般臥式壓縮機(jī)可制成單列或雙列，對稱平衡式和對置式可制成多列結(jié)構(gòu)，V型只能制成兩列(單重)或四列(雙重)。W型只能制成三列(單重)或六列(雙重)，L型可制成兩列或雙L型四列。H型壓縮機(jī)的電機(jī)在中間，使兩列之間有足夠的距離，便于裝拆、維修；對稱平衡式壓縮機(jī)，列與列之間有相當(dāng)大的空間可供利用；立式壓縮機(jī)各列間比較擁擠，通常把氣閥安裝位置較小的高壓列放在中間列的位置。②級在列中的配置為充分利用運(yùn)動機(jī)構(gòu)的材料強(qiáng)度，減輕其重量，力求各列在內(nèi)、外死點(diǎn)時，最大活塞力相等。在高壓時，希望往返行程中的功耗大致相等。力求減少氣體泄漏。盡可能使每一級活塞密封周長減小。級間管道布置應(yīng)短，并且裝拆方便。同級若分幾個氣缸容積時，應(yīng)使各氣缸的進(jìn)氣和排氣按時間錯開，以減小級間管道與設(shè)備中的氣流脈動。在多列壓縮機(jī)中，通常每列僅配置l～2級，個別達(dá)3級以上。無十字頭壓縮機(jī)只能做成單作用；而有十字頭壓縮機(jī)，在低中壓時大都做成雙作用。當(dāng)一列中級數(shù)較多時，常采用級差式氣缸，此時氣缸結(jié)構(gòu)簡單,利用率高，填料函也少，但活塞組較重，慣性力大，對臥式氣缸磨損也較大。在級差式結(jié)構(gòu)中，當(dāng)一列中的級數(shù)為奇數(shù)時，常將壓力最低的一級作成雙作用，以利于活塞力的均衡。如果一列中的級數(shù)為偶數(shù)，為使活塞力均衡，可以設(shè)平衡室。平衡室不設(shè)閥門，而與某一級的吸入管連通，以保持一定的壓力。設(shè)置平衡室占去了氣缸的一部缺有效空間，且會增加氣體的泄漏。在大型壓縮機(jī)中，最好每一列只設(shè)置1～2個氣缸，臥式壓縮機(jī)當(dāng)活塞直徑超過1米時，常采用懸掛式活塞，此時，氣缸和活塞的磨損減小，功率消耗減小，但填料函的數(shù)目增加，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。按氣缸中心線的相對位置分類：直列式：各列氣缸中心線夾角γ＝0°。其中包括立式（氣缸中心線與地面垂直）和臥式（氣缸中心線與地面平行）。

對置式：各列氣缸中心線夾角為γ＝180°，其中包括對稱平衡型和對置型。角度式：氣缸中心線彼此成一定角度，其中包括L型、V型、W型、扇型和星型等。2.4.2活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)分析立式壓縮機(jī)特點(diǎn)：活塞工作表現(xiàn)不承受活塞重量，因而氣缸和活塞的磨損比臥式的小且均勻?；钊h(huán)的工作條件有所改善，能延長機(jī)器的使用壽命。占地面積比較小。因為載荷使機(jī)身主要產(chǎn)生拉伸和壓縮應(yīng)力，所以機(jī)身的形狀簡單，重量輕。往復(fù)運(yùn)動部件的慣性力垂直作用在基礎(chǔ)上，而基礎(chǔ)抗垂直振動的能力較強(qiáng)。所以它的尺寸較小。氣缸與活塞拆裝方便。

（1）直列式壓縮機(jī)①立式壓縮機(jī)（Z型）立式壓縮機(jī)缺點(diǎn)：氣缸列間距較小，幾列氣缸做成一體，加工要求高，安裝調(diào)整較難。同時受到列間距的限制，氣閥和級間管道不易布置；當(dāng)做成級差式活塞而多級串聯(lián)時，壓縮機(jī)組較高，為拆裝活塞，廠房要求大高度；大型壓縮機(jī)時機(jī)身太高，操作維修不便。

因此，小型壓縮機(jī)常做成立式，中型固定式壓縮機(jī)有時也可用立式。無油潤滑壓縮機(jī)，尤其是迷宮式無油潤滑壓縮機(jī)，采用立式，對活塞環(huán)和填料工作是較為有利。國內(nèi)大型壓縮機(jī)很少用立式。什么是無油潤滑壓縮機(jī)？無油潤滑壓縮機(jī)主要特點(diǎn):無油潤滑壓縮機(jī)是指被壓縮氣體不含油，即指被壓縮的氣體所接觸的零部件無油，活塞環(huán)和填料一般為自潤滑的聚四氟乙烯（聚四氟乙烯為基體，加入銅粉、石墨粉、玻璃纖維等材料壓制成型燒結(jié)而成）。其主要特點(diǎn)：（1）被壓縮氣體不含油，不需要脫油處理，不污染環(huán)境；（2）能耗低，節(jié)省潤滑油；（3）壓縮機(jī)取消注油器、油分離器，不但降低系統(tǒng)的阻力，有利于提高產(chǎn)氣量，而且降低成本及維修檢修工作量；（4）無油壓縮機(jī)由于密封件摩擦系數(shù)小，從而使用壽命長、效益高。

臥式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)：整個機(jī)器都處在操作者的視線范圍內(nèi)，所以管理維護(hù)方便。曲軸、連桿的安裝、拆卸都比較方便。臥式壓縮機(jī)最多只有兩列，所以運(yùn)動部件和填料的數(shù)量較少，機(jī)身、曲軸的結(jié)構(gòu)也比較簡單。臥式壓縮機(jī)的廠房可以比立式的低。②臥式壓縮機(jī)（P型）臥式壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)臥式壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)是慣性力不能平衡，所以轉(zhuǎn)數(shù)的增加受到很大限制，導(dǎo)致機(jī)器、驅(qū)動機(jī)和基礎(chǔ)的重量、尺寸較大。臥式壓縮機(jī)在多級壓縮時，只能采用多缸串聯(lián)，因而氣缸活塞的安裝也較麻煩；特別是大型壓縮機(jī)活塞往往很重，氣缸和活塞易磨損。氣缸水平布置，活塞和十字頭重量作用在氣缸缸壁及滑道上，磨損較大。

所以臥式壓縮機(jī)在大、中型壓縮機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)已被淘汰，但在小型高壓的場合，采用臥式結(jié)構(gòu)，仍能發(fā)揮結(jié)構(gòu)緊湊、零件少和可避免高壓填料的優(yōu)點(diǎn)。對稱平衡型

壓縮機(jī)

氣缸作水平布置，并分布在曲軸兩側(cè)，在兩主軸承之間，相對兩列氣缸的曲柄錯角為180度。這種結(jié)構(gòu)型式是20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)的，由于優(yōu)點(diǎn)顯著，發(fā)展迅速?，F(xiàn)代的大型活塞式壓縮機(jī)絕大部分均為對稱平衡結(jié)構(gòu)。（2）對置式壓縮機(jī)①對稱平衡型壓縮機(jī)（θ＝180°）對稱平衡型壓縮機(jī)慣性力（一階和二階慣性力）可以完全平衡，慣性力矩也很小，甚至為零。因此機(jī)器的轉(zhuǎn)數(shù)可以大大提高，使得機(jī)器、驅(qū)動機(jī)和基礎(chǔ)的尺寸、重量都能減小。由于相對兩列的活塞力方向相反，能互相抵消，因而改善了主軸頸的受力情況，減小主軸頸與主軸承之間的磨損?？梢圆捎幂^多的列數(shù)，使得每列串聯(lián)的氣缸數(shù)較少，安裝方便。其缺點(diǎn)是運(yùn)動部件和填料的數(shù)量較多，機(jī)身和曲軸的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。兩列對稱平衡壓縮機(jī)切向力的均勻性較差。四列以上的對稱平衡型壓縮機(jī)，根據(jù)電機(jī)設(shè)置的位置，區(qū)分為M形和H形兩種。對稱平衡M形壓縮機(jī)對稱平衡M形壓縮機(jī)，電機(jī)設(shè)置在機(jī)身一側(cè)。主要優(yōu)點(diǎn)是安裝簡單，增加列數(shù)的可能性較大，利于改變。缺點(diǎn)是機(jī)身和曲軸的剛度不如H形，且機(jī)身曲軸的制造也比H形困難。對稱平衡H形壓縮機(jī)對稱平衡H形壓縮機(jī)，電機(jī)設(shè)置在兩個機(jī)身之間，其優(yōu)點(diǎn)是列間距較大，便于操作檢修。機(jī)身和曲軸的結(jié)構(gòu)和制造較簡單。缺點(diǎn)是列數(shù)只能成4列、8列或12列配置，所以改型不及M形方便，兩機(jī)身的安裝找正較困難。大、中型壓縮機(jī)采用對稱平衡型，其優(yōu)點(diǎn)很明顯，特別是對于大型高壓多級壓縮機(jī)，是較合理的結(jié)構(gòu)型式。小型的對稱平衡型結(jié)構(gòu)，機(jī)器的重量較立式和角度式結(jié)構(gòu)大，所以不能充分顯示其優(yōu)點(diǎn)，反而會增加制造上的困難。對稱平衡H形壓縮機(jī)

氣缸作水平布置，并分布在曲軸兩側(cè)，相鄰的兩列曲柄錯角不等于180度。但是根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分兩種情況：第一種，相對的氣缸中心線不在一直線上，制造3、5、7、9等奇數(shù)列。第二種，曲軸兩側(cè)相對的氣缸中心線在一直線上，制成偶數(shù)列。對置型壓縮機(jī)具有臥式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)身與曲軸的剛性比對稱平衡型好；主要缺點(diǎn)是慣性力的平衡性較差，而且主軸承的數(shù)目較多，曲軸和機(jī)身的制造精度相應(yīng)地要求較高。②對置型壓縮機(jī)（θ≠180°）

角度式壓縮機(jī)共同的優(yōu)點(diǎn)如下：1、各列的一階慣性力的合力，可用裝在曲軸上的平衡重達(dá)到大部分或完全平衡，因此機(jī)器可取較高的轉(zhuǎn)數(shù)。2、氣缸彼此錯開一定角度，有利于氣閥的安裝與布置，因而使氣閥的流通面積有可能增加，中間冷卻器和級間管道可以直接裝在機(jī)器上，結(jié)構(gòu)緊湊。3、角度式壓縮機(jī)可以將若干列的連桿連接在同一曲拐上，曲軸的拐數(shù)可減少，機(jī)器的軸向長度可縮短，因此主軸頸能采用滾動軸承。（3）角度式壓縮機(jī)L形壓縮機(jī)

L形壓縮機(jī)除具有角度式的共同優(yōu)點(diǎn)外，還有如下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)兩列往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量相等時，二階往復(fù)慣性力作用在與水平成45度夾角的方向，所以，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)比V形還要平穩(wěn)。機(jī)身受力情況比其余角度式有利，中間冷卻器和級間管道直接安裝在機(jī)器上的條件更優(yōu)越。大直徑的氣缸成垂直布置，小氣缸成水平布置，因而可避免較重的活塞對氣缸磨損的影響。2.4.3活塞式壓縮機(jī)的型號

活塞式壓縮機(jī)的型號表示了壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流量、壓力等參數(shù)及結(jié)構(gòu)上的差異，GB2589-1986規(guī)定的表示方法：命名舉例：2D80－53.4/11.5-68-BX2——兩列D——對稱平衡型80——最大活塞力80×104N53.4——額定排氣量53.4m3/min11.5——額定進(jìn)氣壓力11.5bar68——額定排氣壓力68barBX——沈汽引進(jìn)德國西門子技術(shù)的產(chǎn)品代號2.4.4石化過程用壓縮機(jī)特點(diǎn)及選用（1）氣體性質(zhì)的影響氣體絕熱指數(shù)k的大小直接影響壓縮機(jī)的壓縮與膨脹過程，從而也影響排氣量、功率與排氣溫度。對于雙原子氣體(H2、O2、N2、Cl2、CO等)，絕熱指數(shù)與空氣接近，k=1.4，所以影響不大。但多原子氣體(NH3，烴類)的絕熱指數(shù)比空氣小，k=1.3～1.1，壓縮這類氣體的排氣量、功率與排氣溫度比壓縮空氣時為低。氣體的密度和導(dǎo)熱率的影響。氫的密度比空氣小，導(dǎo)熱率比空氣高，所以壓縮氫氣時的壓力系數(shù)和溫度系數(shù)均比空氣為高，使排氣量也大。同時，由于密度小，氣體流動阻力小，故功耗也較省。這點(diǎn)在用空氣來作氫氣壓縮機(jī)試車時必須注意，防止電流超載。相反，丙烷、丁烷等都比空氣為重，則功耗也會增大，排氣量則有所減小。氣體的壓縮系數(shù)對功率的影響。如N2+3H2的混合氣在壓縮終了時的壓縮系數(shù)ξd比壓縮開始時的壓縮系數(shù)ξs大，與理想氣體相比，其排氣量及功耗均要變大。相反，對于丙烷，其ξd＜ξs

，情況就恰好相反。氣體的飽和蒸汽壓的影響。當(dāng)濕氣內(nèi)某組份的分壓等于或高于其飽和蒸汽壓時，該組份便凝成液體而析出，相對地使排氣量減小而功率增大。注意石化氣體的爆炸極限，采取良好的密封措施。注意石化氣體的毒性，采取良好的密封和通風(fēng)措施。注意壓縮氣體不飽和組分在低溫高壓下的液化，玷污氣缸潤滑油?？上拗聘滋桌鋮s水溫度；提高潤滑油粘度和油量；采用無油潤滑壓縮機(jī)；采用液體分離設(shè)備。CO、CO2、Cl2含水分時產(chǎn)生酸腐蝕。氣體中含有NH3時，對銅制零部件腐蝕。純氨不腐蝕鋼鐵，但氨在有水存在時，會腐蝕鋅、銅、青銅及其它銅合金（磷青銅例外）。因此氨制冷機(jī)系統(tǒng)不允許使用銅構(gòu)件；耐磨件和密封件(如活塞銷、軸瓦、密封環(huán)等)限定使用高錫磷青銅材料。壓縮溫度超90～120℃時，不飽和烴與芳烴膠化或積炭。采用多級壓縮控制壓縮終溫。（2）石化過程用壓縮機(jī)的要求（一）安全可靠（二）具有較好的適應(yīng)性（三）易損件壽命長（四）能耗低（五）壽命周期費(fèi)用低（六）自動化水平高（七）安裝維修方便石油氣壓縮機(jī)石油氣中含高碳不飽和烴化合物，易發(fā)生聚合，形成高分子聚合物，粘附閥片、活塞環(huán)及填料?？刂瞥隹跍囟炔怀^130℃。某些烴類化合物壓縮過程中有冷凝液，排氣閥設(shè)置在氣缸下部，有的設(shè)排凝閥定期排凝，防止氣缸發(fā)生液擊。易燃易爆有毒有害氣體要有可靠的密封措施，電機(jī)防爆。氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)壓力高，級數(shù)多，密封要求相當(dāng)嚴(yán)格。通常設(shè)置中體，有利于封阻氣體排放和檢修。活塞力較大，缸徑較小，活塞桿直徑相對較大。二氧化碳壓縮機(jī)氣體密度大，不宜選擇過高活塞平均速度，否則氣體阻力損失大，功耗增加。氣體中有一定水分，具有強(qiáng)腐蝕性，氣閥的彈簧、閥片應(yīng)有特殊要求。冬季使用時，冷卻水溫度不宜太低，防止產(chǎn)生冷凝液而液擊。氨壓機(jī)氨臨界溫度高，吸氣溫度低，缸套可不用水冷卻，只在排氣通道周圍才用水冷卻。采取措施防止氨液化產(chǎn)生液擊（定期排液）。氨有毒，與空氣混合易燃燒，密封要求高。選材不可用銅。氧壓機(jī)氣缸不用油潤滑，否則易爆炸。通常用蒸餾水或皂鉀液等潤滑劑，也可用無油潤滑。氣缸內(nèi)摩擦零件選材有嚴(yán)格要求，防止火花、氧化或靜電。輔助設(shè)備中冷卻器宜用銅管或不銹鋼管，避免由于氧化產(chǎn)生火花，溫度較高的出口管線尤為重要。乙烯超高壓壓縮機(jī)隨壓力增加，氣體比容減小變得越來越不明顯，氣體幾乎接近液態(tài)，氣缸余隙容積對效率影響不大。雖壓比高，但效率下降不多。乙烯絕熱指數(shù)小，壓縮后溫度上升緩慢?；钊Υ?，可達(dá)100×104N以上，交變應(yīng)力下，疲勞破壞問題突出。零部件應(yīng)盡量避免凹口、溝槽、階梯、銳角。加工、安裝精度要求高。動密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封難度大。（3）活塞式壓縮機(jī)的選用原則滿足工藝條件，氣量、氣體壓力。力求機(jī)組效率高，占用廠房面積小，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，維修方便。根據(jù)排氣壓力和排氣量，可在國產(chǎn)壓縮機(jī)產(chǎn)品樣本里選取?？紤]必要的備用機(jī)組，即采用適當(dāng)?shù)谋ＷC系數(shù)。為使壓縮機(jī)操作、維護(hù)方便，應(yīng)力求選用同一型號的。當(dāng)用氣量不同，應(yīng)選容量大小不同的機(jī)組,以免經(jīng)常停車啟動。同一壓力參數(shù)時，不要超過二種型號。應(yīng)當(dāng)充分利用庫存和調(diào)撥的設(shè)備，以免積壓浪費(fèi)。當(dāng)壓縮機(jī)使用地點(diǎn)在高原地區(qū)，因大氣壓力降低，將影響壓縮機(jī)的排氣量。應(yīng)使用修正系數(shù)修正。2.4.5活塞式壓縮機(jī)的主要零部件（1）曲軸曲軸是活塞式壓縮機(jī)的重要部件之一。外界輸入的轉(zhuǎn)矩通過曲軸傳給連桿、十字頭，從而推動活塞作往復(fù)運(yùn)動。它又承受從連桿傳來的周期變化的氣體力與慣性力等。它承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)等交變復(fù)合作用力。曲軸各部份幾何形狀應(yīng)盡量避免形狀突變，使應(yīng)力分布均勻，提高抗疲勞強(qiáng)度，且應(yīng)有足夠的剛度。每個曲軸由主軸頸、曲柄銷、曲柄所組成。根據(jù)氣缸數(shù)目不同，可以是單拐曲軸或多拐曲軸。曲柄上裝置的平衡鐵，用以平衡慣性力。曲軸可以鍛造或鑄造。曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)中，曲軸軸頸與軸瓦間、曲柄銷與連桿大頭瓦間由于相對運(yùn)動而產(chǎn)生磨損，故應(yīng)有良好的潤滑。所需壓力潤滑油的油道，多在曲軸內(nèi)鉆成。由曲軸軸頭潤滑油泵將壓力潤滑油分別送到軸瓦和曲柄銷處。曲軸只有兩點(diǎn)支承時，可用滾動軸承。多曲拐曲軸采用多點(diǎn)支承時，就必須用滑動軸承。一般在相鄰兩主軸承間，只配置1～2個曲拐，以免曲軸產(chǎn)生過大撓度而導(dǎo)致軸承的不均勻磨損。（2）連桿連桿的作用是將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動，同時又將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸的部件。桿身截面形式有圓形、矩形和工字形幾種，其中以工字形截面受力較好，節(jié)省金屬材料，最為經(jīng)濟(jì)合理。大頭常用剖分結(jié)構(gòu)，裝配時用連桿螺栓固緊。小頭一端與十字頭銷(或活塞銷)相連?？紤]到潤滑的要求，連桿小頭所需的潤滑油，大多數(shù)均自連桿大頭軸承處引來，故桿身中往往鉆有油孔。（3）十字頭十字頭是連接活塞桿與連桿的零件，具有導(dǎo)向作用。十字頭與連桿的連接由十字頭銷來完成。十字頭與活塞桿的連接型式分為螺紋連接、聯(lián)接器連接、法蘭連接等。螺紋連接方式，結(jié)構(gòu)簡單，易調(diào)氣缸中死點(diǎn)間隙。但調(diào)整時需轉(zhuǎn)動活塞，且在十字頭體上切削螺紋時，經(jīng)數(shù)次拆裝后極易磨損，不易保證精度要求。故這種結(jié)構(gòu)只適用于小型壓縮機(jī)上。當(dāng)不在十字頭體上切削螺紋，而采用兩螺母夾持固定的結(jié)構(gòu)時，常用于大、中型壓縮機(jī)中。聯(lián)接器連接和法蘭連接結(jié)構(gòu)，使用可靠，調(diào)整方便，使活塞桿與十字頭容易對中。但結(jié)構(gòu)笨重，故多用在大型壓縮機(jī)上。壓力體（4）氣缸（一）氣缸的作用及性能要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度；應(yīng)具有良好的冷卻、潤滑及耐磨性；應(yīng)盡可能地減少余隙容積和氣體阻力；應(yīng)有利于制造和方便檢修。（二）氣缸的結(jié)構(gòu)形式按冷卻方式分，有風(fēng)冷氣缸與水冷氣缸；按活塞在氣缸中的作用方式分，有單作用、雙作用及級差式氣缸；按氣缸的排氣壓力分，有低壓、中壓、高壓、超高壓氣缸等。

氣閥配置在氣缸蓋上（三）氣閥在氣缸上的布置方式

氣閥配置在氣缸體上

氣閥配置在氣缸體/氣缸蓋混合布置常用于雙作用氣缸，蓋側(cè)的氣閥采用軸向配置，軸側(cè)的氣閥采用徑向布置，以減小余隙容積和氣缸長度。氣缸的常見缺陷：氣缸鏡面（或缸套）的磨損?；钊麅?nèi)外止點(diǎn)磨損量不同，使氣缸成為“錐形”。缸壁不與活塞環(huán)接觸的部位，幾乎沒有磨損，形成一個明顯的臺階，即“缸肩”。由于機(jī)油中未被濾清的金屬和雜質(zhì)隨機(jī)油濺到氣缸表面產(chǎn)生磨料磨損而形成“腰鼓形”。對于輕微“缸肩”，可用刮刀刮去；對于“失圓”和“錐體”的氣缸，如超出極限尺寸，可用鏜缸等辦法處理，再壓進(jìn)一個薄壁缸套。對于帶有缸套的氣缸，一旦缸壁磨損，只要換一個新缸套即可。（5）氣閥

氣閥是活塞式壓縮機(jī)中的重要部件，也是易損壞的部件之一。氣閥的好壞直接影響壓縮機(jī)的排氣量與功率消耗以及運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。目前壓縮機(jī)正向高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展，而限制轉(zhuǎn)速提高的關(guān)鍵問題之一就是氣閥。

由于氣閥損壞引起的停車占非計劃停車的40%以上。進(jìn)氣閥工作原理：存在壓力差，進(jìn)氣閥打開氣閥兩側(cè)形成的壓力差△p大于彈簧壓緊力、閥片和部分彈簧的運(yùn)動質(zhì)量慣性力之和時，閥片開啟，氣體進(jìn)入氣缸，吸氣開始；閥片在氣流推力的作用下，繼續(xù)上升，到達(dá)升程限制器；進(jìn)氣閥關(guān)閉活塞速度降低，氣流推力減小，氣流推力不足以克服彈簧力時，閥片離開升程限制器，向閥座方向運(yùn)動，當(dāng)活塞到達(dá)止點(diǎn)位置時，閥片恰好落在閥座上，吸氣閥關(guān)閉，吸氣過程結(jié)束?；具^程即在兩側(cè)壓力差作用下開啟，在彈簧力作用下關(guān)閉。排氣閥工作過程與其相同。單向閥、自動閥（一）氣閥的工作原理注意：氣閥工作中由彈簧力的大小不合適，出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象：閥片振顫；滯后關(guān)閉。使得閥片對升程限制器（或閥座）產(chǎn)生猛烈撞擊，引起閥片提前損壞。閥片：目前國內(nèi)氣閥閥片材料多用30CrMnSiA。對于腐蝕性氣體如二氧化碳、氧氣等，常用1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr18Ni9Ti等材料。非金屬閥片（抗雜質(zhì)、抗沖擊、抗油粘滯，不適于腐蝕性強(qiáng)、壓差大的場合）氣閥常用材料閥座：鑄鐵或鍛鋼，（氧壓機(jī)用黃銅或不銹鋼）對氣閥的要求：工作可靠（設(shè)計壽命8000h）高效節(jié)能（功率損失占軸功率3～7%）氣密性與動作及時性完美結(jié)合噪音低，溫升小可重復(fù)翻新使用更好

組成:由閥座、閥片、彈簧與升程限制器四部分組成。分類：按職能分為：進(jìn)氣閥和排氣閥氣閥的結(jié)構(gòu)注意區(qū)分進(jìn)氣閥和排氣閥按啟閉原件（閥片）結(jié)構(gòu)分為：環(huán)狀閥（環(huán)閥）、網(wǎng)狀閥（環(huán)閥）、碟形閥（孔閥）、條形閥、舌簧閥等環(huán)狀閥環(huán)狀閥的優(yōu)點(diǎn)環(huán)狀閥的閥片呈環(huán)狀，形狀簡單，應(yīng)力集中部位少，抗疲勞好。加工簡單，成本低，材料可套用，環(huán)可單獨(dú)更換，經(jīng)濟(jì)性好。環(huán)狀閥的缺點(diǎn)各環(huán)動作不易一致，阻力大。無緩沖片，壽命差，導(dǎo)向部位易磨損。網(wǎng)狀閥網(wǎng)狀閥的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)狀閥的閥片呈網(wǎng)狀，閥片動作一致，阻力比環(huán)狀閥小，有緩沖片，無導(dǎo)向部分磨損。網(wǎng)狀閥的缺點(diǎn)形狀復(fù)雜，易引起應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，閥片上有一點(diǎn)壞，即全部報廢，經(jīng)濟(jì)性差。閥型結(jié)構(gòu)特征優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場合環(huán)狀閥閥片呈環(huán)狀形狀簡單，應(yīng)力集中部位少，抗疲勞好。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，材料可套用，壞一環(huán)換一環(huán)，經(jīng)濟(jì)性好。各環(huán)動作不易一致，阻力大，壽命差，導(dǎo)向部位易磨損適用于大、中、小氣量，高低壓壓縮機(jī)。不宜用于無油潤滑網(wǎng)狀閥閥片呈網(wǎng)狀閥片動