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          新聞動態

           

          活塞式制冷壓縮機的工作原理及基本構造


          活塞式制冷壓縮機的工作原理

          活塞式壓縮機的工作是*氣缸、氣閥和在氣缸中作往復運動的活塞所構成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機實際工作中的容積損失和能量損失(即理想工作過程),則活塞式壓縮機曲軸每旋轉一周所完成的工作,可分為吸氣、壓縮和
          壓縮過程1-2: 活塞從下止點向上運動,吸、排汽閥處于關閉狀態,氣體在密閉的氣缸中被壓縮,由于氣缸容積逐漸縮小,則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸內氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過程一般被看作是等熵過程。
          排氣過程2-3: 活塞繼續向上移動,致使氣缸內的氣體壓力大于排氣壓力,則排氣閥開啟,氣缸內的氣體在活塞的推動下等壓排出氣缸進入排氣管道,直至活塞運動到上止點。此時由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用,排氣閥關閉排氣結束。
          至此,壓縮機完成了一個由吸氣、壓縮和排氣三個過程組成的工作循環。此后,活塞又向下運動,重復上述三個過程,如此周而復始地進行循環。這就是活塞式制冷壓縮機的理想工作過程與原理。


          活塞式制冷壓縮機產品型號的表示方法

          每一臺壓縮機的基本型式都用一定的符號表示。這些符號亦稱為型號,單級產品型號主要由氣缸數目、所用制冷劑的種類、氣缸布置形式與氣缸直徑四個方面的內容組成。


          活塞式制冷壓縮機的基本構造

          活塞式制冷壓縮機主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調節裝置、油循環系統等部件組成。
          1、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、曲軸連桿機構及其它所有零部件重量并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,便于當汽缸套磨損時維修或更換。因而結構簡單,檢修方便。
          2、曲軸:曲軸是活塞式制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桿改變為活塞的往復直線運動。曲軸在運動時,承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉的交變復合負載,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。
          3、連桿:連桿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復運動,并把動力傳遞給活塞對汽體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。
          連桿體在工作時承受拉、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,桿身多采用工字形截面且中間鉆一長孔作為油道。
          連桿小頭通過活塞銷與活塞相連,銷孔中加襯套以提高耐磨、耐沖擊能力。連桿小頭襯套常用錫磷青銅ZQSn10-1做成整體筒狀,外圓面車有環槽并鉆有油孔,內表面開有軸向油槽。
          連桿大頭與曲軸連接。連桿大頭一般做成剖分式,以便于裝拆和檢修。為了改善連桿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桿大頭軸瓦。連桿大頭軸瓦分薄壁和厚壁兩種,系列制冷壓縮機都采用薄壁軸瓦。軸瓦的上瓦與連桿油孔相應的地方也開有油孔。
          連桿螺栓用于連接剖分式連桿大頭與大頭蓋。連桿螺栓是曲柄連桿機構中受力嚴重的零件,它不僅受反復的拉伸且受振動和沖擊作用,很容易松脫和斷裂,以致引起嚴重事故。所以對連桿螺栓的設計、加工、裝配均有嚴格要求。連桿螺栓常用40Cr、45Cr鋼等制造,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桿大頭上下瓦和曲柄銷之間松動敲擊,加速機器零件的損壞。但預緊力過大也是不利的。所以在上緊連桿螺栓時,最好用扭力扳手按說明書規定施力。
          當8≤d≤18時,連桿螺栓上緊力:
          F=977.2-397.613d+63.2d2-4.91042d3+0.1875d4-0.0028125d5
          4、活塞組:活塞組是活塞、活塞銷及活塞環的總稱。活塞組在連桿帶動下,在汽缸內作往復直線運動,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。我國系列制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面。活塞環部的外圓上開有安裝活塞環的環槽,環槽的深度略大于活塞環的徑向厚度,使活塞環有一定的活動余地。活塞裙部在汽缸中起導向作用并承受側壓力。
          活塞的材料一般為鋁合金或鑄鐵。灰鑄鐵活塞過去在制冷壓縮機中應用較廣,但由于鑄鐵活塞的質量大且導熱性能差,因此,近年來系列制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,表面經陽極處理后具有良好的耐磨性。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桿小頭的零件,在工作時承受復雜的交變載荷。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、抗沖擊的性能。因此,活塞銷通常用20號鋼、20Cr鋼或45號鋼制造。

          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余的潤滑油。汽環可裝一至三道,油環通常只裝一道且裝在汽環的下面,常見的油環斷面形狀有斜面式和槽式兩種,斜面式油環安裝時斜面應向上。

          5、汽閥與軸封:汽閥是壓縮機的一個重要部件,屬于易損件。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,活塞每上下往復運動一次,吸、排氣閥各啟閉一次,從而控制壓縮機并使其完成吸氣、壓縮、排氣等四個工作過程。由于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,要有足夠的通道截面,通道表面應光滑,啟閉及時、關閉嚴密,堅韌、耐磨,工作可*。
          軸封---軸封的作用在于防止制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于大氣壓時,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、并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,國產系列活塞式制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并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,緊貼的摩擦面起防止制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。

          6、能量調節裝置:在制冷系統中,隨著冷間熱負荷的變化,其耗冷量亦有變化,因此壓縮機的制冷量亦應作必要的調整。壓縮機制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,二是調節壓縮機的制冷量。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,這種方法用于順流式壓縮機;4°改變附加余隙容積的大小。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,國產系列活塞式制冷壓縮機,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,即用頂桿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、拉桿、轉動環、頂桿和彈簧等部件組成。拉桿上有兩個凸圓,分別嵌在兩個汽缸套外部的轉動環中。若不向油缸中供油,由于油活塞左側彈簧的作用,油活塞處于油缸的右端位置,汽缸套外部的頂桿都是處在轉動環斜槽的最高位置,將吸汽閥片頂開,于是該汽缸卸載。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桿向左移動,并通過拉桿上的凸圓使轉動環轉動一定角度,相應地使頂桿在頂桿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并可以自由啟閉,則該汽缸處于工作狀態。
          壓縮機起動時,由于機器尚未轉動,油壓為零,因而全部汽缸的吸汽閥片都被頂桿頂開,汽缸不起壓縮作用,從而實現了空載啟動。
          我國系列活塞式制冷壓縮機,以兩個汽缸為一組,即每一個油活塞和拉桿控制兩個汽缸。8AS—12.5型壓縮機的油分配閥上標有0、1/4、1/2、和1五個擋位,也就是說可以根據制冷量的需要,使制冷量按0、25%、50%、75%及100%來進行調節。
          利用卸載裝置來調節壓縮機的制冷量,比采用溫度控制器和低壓繼電器來控制壓縮機的停、開要好得多。特別是大功率的電動機,停開過于頻繁是電源所不允許的。



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