项目二活塞式制冷压缩机主要知识点熟悉半封闭活塞式制冷压缩机的结构了解活塞式制冷压缩机的装配工艺模块2.1活塞式制冷压缩机的结构教学目标通过教学做一体化的教学,让学生掌握活塞式制冷压缩机的结构,重点理解活塞式制冷压缩机动力传递机构、润滑机构、密封机构、能量调节机构、机体及构造。机体组传递动力系统输汽系统密封装置润滑系统能量调节装置安全器件单机双级机2.1.1机体组一、作用二、结构三、主要技术要求一、机体组的作用1、支承各主要零部件,并使之保持准确的相对位置;2、组成制冷压缩机的各腔体(吸汽腔、排汽腔和曲轴箱);3、承受力和力矩的作用,并把不平衡的力和力矩传递给基础。(一)机体的结构有缸套结构无缸套结构整体式剖分式机体剖分式机体示例整体式机体示例整体式机体和剖分式机体区别整体式压缩机:指压缩机的吸、排汽腔和曲轴箱是一次铸造成型的。整体式有缸套结构:指汽缸套是一个独立的零件,压缩机的机体上只铸出用来安装汽缸套的座孔。整体式无缸套结构:指只有汽缸体,并且是直接加工在压缩机的机体上。剖分式压缩机:指压缩机的吸、排汽腔和曲轴箱是分两次加工的,通过紧固螺栓相联。汽缸盖的结构与机体、排汽阀组一起组成高压蒸汽的排汽腔,对压缩机的上部起密封作用。汽缸盖的形状为椭圆形汽缸盖有两种结构形式:A、有散热肋片B、铸成中空侧盖的结构其安放位置在机体下部的曲轴箱两侧,形状亦为椭圆形一侧的侧盖上有油冷却器另一侧的侧盖上为视油镜:单视油镜时油面应为13~23,双视油镜应为下镜的12~上镜的12三、机体组的主要技术要求1、材料:一般采用灰口铸铁HT200或HT250。良好的铸造性能不受制冷剂和润滑油的腐蚀足够的强度和刚度强度不足会造成机体的损坏钢度不足会导致机体过大的热变形2、机体应进行时效处理目的是消除内应力时效处理包括自然时效和人工时效两种3、机体应进行强度及密封性试验目的是为了确保压缩机出厂后的运行安全4、相关几何精度要求:如书中表4-1所示5、装、卸汽缸盖和侧盖时应注意:1)螺栓呈对称均匀松紧2)注意保护石棉垫片2.1.2传递动力系统曲轴连杆一、曲轴曲轴的作用曲轴的结构主要技术要求主轴承(一)曲轴的作用1、传递能量,将原动机的有效功率输入;2、输送润滑油并带动油泵3、其上的平衡块可平衡一部分惯性力(二)曲轴的结构曲拐轴曲柄轴偏心轴曲轴曲拐轴的结构主轴颈:与主轴承相配合的部分曲柄销:与连杆大头轴瓦相配合的部分曲柄:连接主轴颈与曲柄销或连接相邻两个曲柄销的部分平衡块:加在曲柄上,平衡惯性力和减小振动曲柄轴主轴承只有一个;主要用于滑管式全封闭式压缩机中。偏心轴曲柄销两侧无曲柄;广泛用于小型全封闭式压缩机中,与整体式连杆相配。(三)曲轴的主要技术要求1、材料:40号、45号优质碳素钢、或球墨铸铁和可锻铸铁;2、为消除应力集中现象,过渡角多为内圆角;3、曲轴加工后应经静平衡试验;4、主要尺寸和形状位置公差见书P66;5、曲轴表面应经氮化处理。(四)主轴承作用:支承主轴,减少磨损。结构:滑动轴承。技术要求:二、连杆作用结构主要技术要求(一)连杆的作用1、连接曲轴和活塞,把曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动;2、传递能量:将电动机通过联轴器传递到曲轴上的能量传递给活塞。(二)连杆的结构1、连杆小头与活塞销相连的一端结构为整体式,通常内部都压有衬套小头的润滑方式:压力润滑:从连杆体内油孔压上来飞溅润滑:小头上开有存油孔高压级连杆小头采用滚针轴承2、连杆大头与曲柄销相连的一端整体式直剖式斜剖式剖分式连杆3、连杆体4、连杆螺栓(三)连杆的主要技术要求1、材料:连杆通常采用30、40、45号优质碳素钢,小型压缩机采用铝合金连杆;连杆螺栓采用优质合金钢;2、形状位置公差:3、表面粗糙度:4、安装连杆大头时,应注意标号相同且在同一侧。2.1.3输汽系统活塞组气阀缸套(一)活塞组1、活塞组的作用2、活塞组的结构3、主要技术要求1、活塞组的作用与汽阀组、汽缸一起组成制冷压缩机的可变工作容积;直接对汽体作功,以完成工质气体吸汽、压缩、排汽和余隙膨胀的工作过程。2、活塞组的结构活塞环活塞销活塞体活塞体的结构—顶部定义:活塞上面与汽缸壁组成封闭工作容积的部分。形状:顶部形状为盆状锥形与吸、排汽阀的结构相适应;减小余隙容积。适应热膨胀量的变化.活塞体的结构—环部定义:顶部下面设置活塞环的部分。其上开设容纳活塞环的环槽汽环环槽:装在上部,为1~3个油环环槽:装在下部,通常为1个在油环环槽的槽底及环槽下环岸四周均设有回油孔。活塞体的结构—裙部定义:环部以下的导向承压部分。作用:对作往复运动的活塞起导向、导热的作用;因而活塞裙部与缸壁之间的间隙要适中,约为缸径的1/1000承受连杆力的侧向分力;且下部有活塞销座,用以安放活塞销。活塞环的结构定义:具有开口和弹性的金属圆环分类:汽环:密封,防止被压缩的高压汽体漏入曲轴箱油环:刮油,将粘附在汽缸壁上的过多的润滑油刮回曲轴箱汽环形状:截面多为矩形,切口有三种形式—直切口、斜切口和搭切口,如书中图4-22所示切口间隙:自由状态时,切口间距为环径向宽度的3~5倍;装入汽缸后,靠向外胀的弹力而使其外表面紧贴在缸壁上,此时其切口间隙也缩小,常温时应为缸径的0.004~0.007倍;安装时,应将各环的切口错开。汽环的密封作用第一密封面:在活塞环与汽缸壁之间由汽环的弹性而产生的预紧力,且汽体的压力差又加强了它的密封性第二密封面:在环与环槽之间由汽体的压力差而产生气体力径向力轴向力弹力汽环的泵油作用油环常见油环的结构形式有两种:外圆柱面做成圆锥形;外圆柱面中央开槽。油环的刮油作用(三)活塞销活塞销是联接活塞和连杆的零件活塞销具有简单的圆柱体外形,中间采用中空结构。活塞销的联接有浮式和半浮式两种:浮式:活塞销相对于销座和连杆小头衬套都能自由转动,销座两端环槽内应装弹簧挡圈;半浮式:活塞销固定于销座或连杆小头上。三、活塞组的技术要求活塞体的技术要求1、活塞体的材料:铸铁活塞:用于不采用活塞环的全封闭式压缩机中;铝合金活塞:大多采用Al-Si-Cu-Mg系列2、活塞外圆柱面的粗糙度为0.83、活塞与汽缸装配的配合间隙范围为(0.0015~0.0035)D4、直线余隙一般为0.5~1.5mm活塞环的技术要求活塞环的材料:要求:具备足够高的机械强度、耐磨性、耐热性和良好的初期磨合性,且要求成本低廉;目前应用最多的是合金铸铁,近来也出现含有填充剂的聚四氟乙烯活塞环通常第一道环采用多孔性镀铬处理,延长和自身的寿命,也有效地保护了下面的环;3、汽环切口间隙:自由状态下为径向宽度的3~5倍,装入汽缸后常温下为缸径的0.004~0.007倍;4、活塞环与汽缸壁的漏光间隙不大于0.03mm;5、活塞环安装时应把切口错开成120º角。(二)气阀组1、气阀组的作用2、气阀组的结构3、气阀组的主要技术指标2.1气阀组的作用及分类气阀是压缩机的重要部件之一。它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨胀四个工作过程。气阀性能的好坏,直接影响到压缩机的制冷量和功率消耗。阀片的寿命是关系到压缩机连续运转期限的重要因素。气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖(阀片的升高限制器)组成,如图2-25所示。气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。气阀实质上是一自动阀。气阀的结构型式也是多种多样,最常见的有环片阀、簧片阀两种。气体力阀片弹簧阀座通道阀线阀座升程限制器气阀组成和阀片的受力弹簧力气阀的工作原理1)环片阀这是日前应用最广泛的一种。我国缸径在70mm以上的中小型活塞式制冷压缩机系列,均采用如图2-26所示这种型式。少数没有气化的制冷剂液体进入汽缸,导致缸内压力急剧增高,此时安全盖起跳,压缩机内发出沉重的撞击声,此现象称为“液击”环片阀的结构简单、加工方便、工作可靠,但由于阀片较厚,运动质量较大,阀片经常与导向面摩擦,工作时冲击性较大,阀片启闭不易做到迅速、及时,而使气体在阀中容易产生涡流,增大损失,故环状阀片适用于转速低于1500r/min的压缩机中。液击刚性环片阀刚性环片阀特点:中大型往复制冷压缩机中采用,结构简单,易于制造,工作可靠,可实现顶开吸气阀片输气量调节,但余隙容积较大,损失也较大.2)簧片阀又称舌簧阀或翼状阀。阀片一端固定在阀座上,另一端可以上下运动,以达到启闭的目的。阀片由厚度为0.1~0.3mm的弹性薄钢片制成,因此质量轻、惯性小、启闭迅速,适用于小型高转速压缩机。簧片阀的结构如图2-27的所示。吸、排气阀片均为簧片式,分装于阀板1的下、上两侧。吸气阀呈舌形,它的一端用销钉8固定在阀板1上,另一端可以自由运动,并伸入气缸端面相应的凹槽中,凹槽的深度限制了阀片的升程,起到升高限制器的作用。簧片阀阀片的形状很多,随阀座上气流通道和阀片的固定位置而异。现列举数种示于图2-28。簧片阀吸气孔与吸气腔相连排气阀片吸气阀片BB向C向C排气孔与气缸相连阀片为弹性薄刚片,具有一定的弹性,若弹力不够,可加弹力片。吸气阀一般不需升程限制器。结构简单,余隙容积小,阀片质量轻,启闭迅速,用于小型高速全封闭式压缩机中。特点簧片阀构件2.2汽阀的主要技术要求(一)阀片材料及选择选择依据:1、高疲劳强度:实践证明,阀片的断裂主要是疲劳破坏;2、非金属夹杂物含量和带状组织级别要低:3、其它要求:持久的弹性,良好的耐腐蚀性,良好的表面粗糙度和平整度。材料:高强度合金钢:30CrMnSiA不锈钢:马氏体不锈钢3Cr13碳素工具钢:T8A,T10A其它材料:钛合金汽阀弹簧材料:合金弹簧钢丝阀座材料:视汽阀两侧的压力差来选择低压差—灰口铸铁HT20~40中压差—HT25~47,稀土球墨铸铁或35号、45号钢且密封面应具有特别细密的金相组织升程限制器材料:与阀座相同相关技术要求阀片表面粗糙度:不低于Ra0.2μm汽流速度:系列化压缩机的汽流速度为53m/s汽密性试验:煤油,时间5min阀片升程要合适汽阀弹簧力:应保证阀片在止点上恰好完全关闭一、汽缸套的作用二、汽缸套的结构三、主要技术要求输汽系统——汽缸套一、汽缸套的作用1、与汽阀组、活塞组一起组成制冷压缩机的可变工作容积,并且对活塞起导向作用;2、汽缸套上的转动环和小顶杆等是能量调节装置的执行机构;3、汽缸套上部的两条阀线兼作吸汽阀的阀座。二、汽缸套的结构形式1、带能量调节装置的低压缸套;2、不带能量调节装置的低压缸套;3、带能量调节装置的高压缸套;4、不带能量调节装置的高压缸套;5、直接固定在机体上隔板上的汽缸套。A、带与不带能量调节的区别带能量调节的汽缸套上为装转动环和小顶杆而加设凸缘和挡环槽等结构;而不带能量调节的汽缸套上则没有。B、高压缸套与低压缸套的区别高压缸套的下部(即安装时与下隔板接触的部位)有一道凹槽,内嵌橡胶密封圈,用以把压力不同的高压吸汽腔和曲轴箱隔开;低压缸套因为低压吸汽腔的压力与曲轴箱的压力相同,因而没有此结构。C、固定与不固定在机体上隔板上的汽缸套的区别不固定在机体上隔板上的汽缸套:如125系列其整个排汽阀组等构成一个整体直接固定在机体上隔板上的汽缸套:如170和100系列其排汽阀组的压套、外阀座和汽缸套这三个组件通过三个螺栓固定在上隔板上三、汽缸套的主要技术要求(一)1、汽缸套的材料一般选用灰口铸铁,也可采用高磷铸铁或球墨铸铁;2、汽缸套的内表面活塞环行程范围内的硬度规定值不低于HV600;三、汽缸套的主要技术要求(二)3、汽缸套内表面应进行多孔性镀铬或氮化处理,并进行珩磨;多孔性镀铬或氮化处理:为了提高其耐磨性珩磨:指用若干油石或砂条组成磨具,在工作件内作旋转和往复运动,以提高其精度和光洁度三、汽缸套的主要技术要求(三)4、汽缸套的内径和外圆配合面直径的公差等级不低于IT7级;5、汽缸