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常州ca88壓縮機有限公司
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活塞式製冷壓縮機基本構造
 
 活塞式製冷壓縮機主要由機體、曲軸、連杆、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調節裝置、油循環係統等部件組成。

機體

  機體:包括汽缸體和曲軸箱兩部分,一般采用高強度灰鑄鐵(HT20-40)鑄成一個整體。它是支承汽缸套、曲軸連杆機構及其它所有零部件重量並保證各零部件之間具有正確的相對位置的本體。汽缸采用汽缸套結構,安裝在汽缸體上的缸套座孔中,便於當汽缸套磨損時維修或更換。因而結構簡單,檢修方便。

曲軸

  曲軸:曲軸是活塞式製冷壓縮機的主要部件之一,傳遞著壓縮機的全部功率。其主要作用是將電動機的旋轉運動通過連杆改變為活塞的往複直線運動。曲軸在運動時,承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉的交變複合負載,工作條件惡劣,要求具有足夠的強度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采用40、45或50號優質碳素鋼鍛造,但現在已廣泛采用球墨鑄鐵(如QT50-1.5與QT60-2等)鑄造。

連杆

  連杆:連杆是曲軸與活塞間的連接件,它將曲軸的回轉運動轉化為活塞的往複運動,並把動力傳遞給活塞對汽體做功。連杆包括連杆體、連杆小頭襯套、連杆大頭軸瓦和連杆螺栓。
  連杆體在工作時承受拉、壓交變載荷,故一般用優質中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵(如QT40-10)鑄造,杆身多采用工字形截麵且中間鑽一長孔作為油道。
  連杆小頭通過活塞銷與活塞相連,銷孔中加襯套以提高耐磨、耐衝擊能力。連杆小頭襯套常用錫磷青銅ZQSn10-1做成整體筒狀,外圓麵車有環槽並鑽有油孔,內表麵開有軸向油槽。
  連杆大頭與曲軸連接。連杆大頭一般做成剖分式,以便於裝拆和檢修。為了改善連杆大頭與曲柄銷之間的磨損狀況,大頭孔內一般均裝有軸承合金軸瓦即連杆大頭軸瓦。連杆大頭軸瓦分薄壁和厚壁兩種,係列製冷壓縮機都采用薄壁軸瓦。軸瓦的上瓦與連杆油孔相應的地方也開有油孔。 連杆螺栓用於連接剖分式連杆大頭與大頭蓋。連杆螺栓是曲柄連杆機構中受力嚴重的零件,它不僅受反複的拉伸且受振動和衝擊作用,很容易鬆脫和斷裂,以致引起嚴重事故。所以對連杆螺栓的設計、加工、裝配均有嚴格要求。連杆螺栓常用40Cr、45Cr鋼等製造,且采用細牙螺紋,其安裝時要求有一定的預緊力,以免在載荷變化時連杆大頭上下瓦和曲柄銷之間鬆動敲擊,加速機器零件的損壞。

活塞組

  活塞組:活塞組是活塞、活塞銷及活塞環的總稱。活塞組在連杆帶動下,在汽缸內作往複直線運動,從而與汽缸等共同組成一個可變的工作容積,以實現吸氣、壓縮、排氣等過程。
  活塞——活塞可分為筒形和盤形兩大類。我國係列製冷壓縮機的活塞均采用筒形結構,它由頂部、環部和裙部三部分組成。活塞頂部組成封閉汽缸的工作麵。活塞環部的外圓上開有安裝活塞環的環槽,環槽的深度略大於活塞環的徑向厚度,使活塞環有一定的活動餘地。活塞裙部在汽缸中起導向作用並承受側壓力。
  活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵。灰鑄鐵活塞過去在製冷壓縮機中應用較廣,但由於鑄鐵活塞的質量大且導熱性能差,因此,近年來係列製冷壓縮機的活塞都采用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優點是質量輕、導熱性能好,表麵經陽極處理後具有良好的耐磨性。但鋁合金活塞比鑄鐵活塞的機械強度低、耐磨性差也差。
  活塞銷——活塞銷是用來連接活塞和連杆小頭的零件,在工作時承受複雜的交變載荷。活塞銷的損壞將會造成嚴重的事故,故要求其有足夠的強度、耐磨性和抗疲勞、抗衝擊的性能。因此,活塞銷通常用20號鋼、20Cr鋼或45號鋼製造。
  活塞環——活塞環包括汽環和油環。汽環的主要作用是使活塞和汽缸壁之間形成密封,防止被壓縮蒸氣從活塞和汽缸壁之間的間隙中泄漏。為了減少壓縮汽體從環的鎖口泄漏,多道汽環安裝時鎖口應相互錯開。油環的作用是布油和刮去汽缸壁上多餘的潤滑油。汽環可裝一至三道,油環通常隻裝一道且裝在汽環的下麵,常見的油環斷麵形狀有斜麵式和槽式兩種,斜麵式油環安裝時斜麵應向上。

汽閥與軸封

  汽閥與軸封:汽閥是壓縮機的一個重要部件,屬於易損件。它的質量及工作的好壞直接影響壓縮機的輸汽量、功率損耗和運轉的可*性。汽閥包括吸氣閥和排氣閥,活塞每上下往複運動一次,吸、排氣閥各啟閉一次,從而控製壓縮機並使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個工作過程。由於閥門啟閉工作頻繁且對壓縮機的性能影響很大,因此汽閥需滿足如下要求:氣體流過閥門時的流動阻力要小,要有足夠的通道截麵,通道表麵應光滑,啟閉及時、關閉嚴密,堅韌、耐磨。
  軸封——軸封的作用在於防止製冷劑蒸汽沿曲軸伸出端向外泄漏,或者是當曲軸箱內壓力低於大氣壓時,防止外界空氣漏入。因此,軸封應具有良好的密封性和安全可*性、且結構簡單、裝拆方便、並具有一定的使用壽命。
  軸封裝置主要有機械式和填料式兩種。目前常用的機械式軸封主要有摩擦環式和波紋管式。其中,國產係列活塞式製冷壓縮機大都采用摩擦環式軸封,這種軸封由活動環(摩擦環)、固定環、彈簧及彈簧座、壓圈和兩個“0”形耐油橡膠圈所組成。活動環槽內嵌一橡膠密封圈並與活動環一同套裝在軸上,在彈簧力和壓圈的作用下,活動環與橡膠圈一同被壓緊在軸上且使活動環緊貼在固定環上。工作時彈簧座與彈簧、軸上橡膠密封圈及活動環隨同曲軸一起轉動,固定環及其上的橡膠圈則固定不動。故工作時活動環和固定環作相對運動,緊貼的摩擦麵起防止製冷劑往外泄漏的密封作用,軸上橡膠圈用來密封軸與活動環之間的間隙,固定環上的耐油橡膠密封圈起防止軸封室內潤滑油外泄的作用。

能量調節裝置

  能量調節裝置:在製冷係統中,隨著冷間熱負荷的變化,其耗冷量亦有變化,因此壓縮機的製冷量亦應作必要的調整。壓縮機製冷量的調節是由能量調節裝置來實現的,所謂壓縮機的能量調節裝置實際上就是排氣量調節裝置。它的作用有二,一是實現壓縮機的空載啟動或在較小負荷狀態下啟動,二是調節壓縮機的製冷量。壓縮機排氣量的調節方法有:1°頂開部分汽缸的吸氣閥片;2°改變壓縮機的轉速;3°用旁通閥使部分缸的排氣旁通回吸氣腔,這種方法用於順流式壓縮機;4°改變附加餘隙容積的大小。頂開汽缸吸氣閥片的調節方法是一種廣泛應用的調節方法,國產係列活塞式製冷壓縮機,均采用頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調節裝置
  頂開部分汽缸吸氣閥片的輸氣量調節裝置的原理很簡單,即用頂杆將部分汽缸的吸氣閥片頂起,使之常開,使活塞在壓縮過程中,壓力不能升高,吸入蒸汽又通過吸氣閥排回吸氣側,故該汽缸無排氣量,從而達到調節輸氣量的目的即能量調節。
  頂開吸氣閥片能量調節裝置可分為執行機構、傳動機構和油分配機構三部分,主要由油分配閥、油缸、油活塞、拉杆、轉動環、頂杆和彈簧等部件組成。拉杆上有兩個凸圓,分別嵌在兩個汽缸套外部的轉動環中。若不向油缸中供油,由於油活塞左側彈簧的作用,油活塞處於油缸的右端位置,汽缸套外部的頂杆都是處在轉動環斜槽的最高位置,將吸汽閥片頂開,於是該汽缸卸載。當壓力油經油分配閥向油缸供油時,因油壓的作用,克服彈簧力使油活塞及拉杆向左移動,並通過拉杆上的凸圓使轉動環轉動一定角度,相應地使頂杆在頂杆彈簧作用放下而下滑到斜槽的最低處,這時吸汽閥片在重力和彈簧力作用下降落在閥座上並可以自由啟閉,則該汽缸處於工作狀態。
  壓縮機起動時,由於機器尚未轉動,油壓為零,因而全部汽缸的吸汽閥片都被頂杆頂開,汽缸不起壓縮作用,從而實現了空載啟動。

編輯本段活塞式壓縮機常見故障及處理措施

  一、曲柄銷軸瓦的偏磨
  連杆將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸,又將曲軸的旋轉運動轉換為活塞的往複運動,我公司一台壓縮機在一段時間內頻繁出現一級曲柄銷瓦偏磨損壞烏金脫落的事故,且偏磨的方向一直不變,主要從以下幾方麵進行了分析處理。
  1、仔細檢測了曲柄銷軸承的間隙,十字頭銷與十字頭及連杆大、小頭瓦的間隙,十字頭與滑道的六點間隙,以及曲柄銷軸的橢圓度,更換了新的十字頭銷,保證了各部間隙。
  2、連杆大小頭孔的平行度,利用專用工具檢測,十字頭銷孔對於一級曲柄銷軸的平行度,也利用專用工具進行了檢測。平行度均不超0.02—0.03mm,在允許範圍內。
  3、活塞杆的跳動, 設計值不超過0.07mm/全行程,也在設計範圍內在以上三點均得到確認無誤後,檢修機組後開車僅3天,仍發生曲柄銷瓦的偏磨,最後發現由於曲軸聯軸器的對中存在著問題,導致曲軸的最遠端發生偏斜,最為明顯,從而造成了曲軸銷瓦的偏磨,通過重新找正曲軸與電機的同軸度及調整主軸瓦的間隙,徹底解決了曲軸銷瓦偏磨的問題。
  二、曲柄銷軸頸的損壞
  壓縮機由於原始設計有誤,改造後造成運行一級活塞力的偏大,一級曲柄銷瓦的比壓偏大。頻繁損壞一級瓦、一級活塞及連杆。
  對於大中型壓縮機,主軸頸及曲柄銷軸頸軸承的許用最大比壓分別為4—5MPa;9.0MPa。在檢修質量保證的情況下,通過調節曲柄銷瓦的合理間隙,改善供油狀況油路及油壓調節,形成有效油膜,並通過對一進壓力的調整,選用合適比壓的軸瓦,解決了由於不平衡導致的軸瓦的損壞,也進而解決了曲柄銷軸頸的損壞。
  三、十字頭銷的處理
  壓縮機運行中十字頭銷端麵壓緊螺釘斷裂及十字頭銷的脫落,會造成十分嚴重的事故,因而對於十字頭銷與連杆小頭瓦的間隙應十分注意,另外更為關鍵的是十字頭銷錐麵與十字頭體的配合應無間隙,因為在理論上講一旦存在間隙,接觸便為線接觸,對傳遞力及機組穩定性影響很大,因而要求配研接觸麵積應在80%以上,如新進的備件銷子與十字頭銷孔存在間隙一定要按十字頭銷孔的錐度修配十字頭銷子。對於十字頭錐孔切不可修研,因為一旦修研十字頭錐孔,很可能造成以後銷子的軸向位置的改動,對定位及潤滑油的供給產生影響,如銷子的偏差過大可通過測量徑向尺寸,於車床上進行定位修銼,再行研磨,但最好還是采用合適的備件錐銷。
  、活塞及活塞杆的損壞
  壓縮機在使用中均出現了一級活塞碎裂及活塞杆的斷裂情況,活塞杆與活塞的連接一定要牢固準確,活塞杆的定位台肩與活塞的中心線垂直度符合要求,活塞的兩端軸肩與活塞杆支撐麵要配研,並按規定的緊固力矩緊固,兩半活塞(鑄鋁)的結合麵應貼合緊密不得出現內外圈的結合麵的間隙,此點應十分注意,因為內圈結合麵的間隙會產生交變應力,縮短活塞的壽命,而外圈的間隙造成活塞內部腔內進入壓縮氣體,使內部容積在一定程度上成為氣缸的餘隙容積,對壓縮機的效率及活塞的壽命均有不良影響,因而組裝活塞各部應仔細檢查研合。另外活塞尾杆端麵受力麵的機械性能及光潔度也對活塞杆的壽命影響較大。
  五、活塞杆跳動的異常處理
  一般情況下活塞杆的跳動作為壓縮機找正的最終驗證結果,應在允許範圍內,在氣缸與十字頭滑道正確對中的情況下,允許的活塞杆水平徑向跳動量應為一個公差帶即:±0.00015mm/mm行程,最大不超±0.064mm,而垂直徑向跳動也應考慮活塞杆的撓度等情況略有變化。即使超差也是在打表過程中由一側到另一側,數值持續增減變化,隻要采用重新調節水平及各方向串動定位即可給予消除。而在檢測過程中發現如下異常情況,在活塞運動過程中,活塞杆垂直方向跳動量一直較好,而僅在兩側死點突然發生大範圍跳動變化,水平跳動較好,在排除各部間隙連杆大小頭瓦間隙、十字頭間隙、氣缸死點間隙等的影響後,發現活塞環越程出現問題導致了活塞杆跳動量的突變,處理方法為將氣缸內壁的磨損台肩磨削去除,調節好活塞環越程值,進而消除了活塞杆跳動量的異常現象。
 
 
 
 

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