Конструкція і експлуатація поршневого компресора - студопедія

Поршневі компресори можуть бути розділені на два типи: бескрейцкопфние і крейцкопфні (рис. 8.1).

Мал. 8.1. Схеми поршневих компресорів:

а - крейцкопфний; б - бескрейцкопфние:

1 - кривошип; 2 - шатун; 3 - повзун (крейцкопф); 4 - поршень; 5 - циліндр склапанамі

Компресори низького і середнього тиску зазвичай виконують по бескрейцкопфние схемою. Роль крейцкопфа (повзуна) в них виконує сам поршнеь, що має подовжену циліндричну по-поверхню.

Крейцкопфний схема (рис. 8.1, а) характерна для багатоступеневих компресорів, що стискають газ до високого дав-лення. При цьому в останніх щаблях виникають значні за величиною поперечні сили, сприйняття яких поверхнями поршнів виявляється неприпустимим.

Бескрейцкопфние компресори (рис. 8.1, б) відрізняються простотою конструкції, мають кращі масогабаритні характеристики. Цей тип компресорів виконується з тронкових і диференціальними поршнями. Площа поверхні поршня, звернена до картера, при тронкових поршні залишається неробочої (рис. 8.2), а при диференціальному - може бути використана лише частково (рис. 8.3).

Мал. 8.2.Тронковий пор-шень: А - робоча пло-кістка; Б - робоча поверх-ність

Мал. 8.3.Діфференціальний поршень життєзабезпечення

Оскільки в бескрейцкопфние компресорах роль крейцкопфа грає сам поршень, нормальна складова поршневий сили діє через нього на стінки циліндра, що веде до підвищеного зношування поршня і циліндра і зростання витоків газу через порш-невие ущільнення, які надходять в картер. У бескрейцкопф-них компресорах для змащування циліндрів і механізму руху використовують компресорні масла, що володіють достатньою в'язкістю при високій температурі стінок робочої камери, але вони надмірно в'язкі для механізму руху, що веде до додат-ково витрат роботи на механічне тертя.

Бескрейцкопфние компресори поступаються крейцкопфний по по-терям на тертя, крім того, при рівних подачах вони мають біль-шие діаметри поршнів. Основні переваги бескрейцкопф-них компресорів - мала маса і габаритні розміри. Найбільш раціональна область їх застосування обмежується потужно-стю 40. 50 кВт. Більші компресори доцільно ви-конувати крейцкопфний. У системах життєзабезпечення застосо- ють виключно бескрейцкопфние компресори.

Поршневі компресори по розташуванню осей циліндрів в просторі ділять на вертикальні, горизонтальні та кутові.

Вертикальні компресори займають меншу площу, але при великій подачі мають значну висоту і складні в обслуговуванні. У вертикальних компресорах смазоч-ний матеріал, що надходить в циліндр, рівномірно розподіляє-ся по робочій поверхні, а потрапляють разом з ним або газом тверді частинки осідають нема на циліндричної, а на торцевій поверхні поршня, яка не стикається з внутрішньої по-поверхнею циліндра. Тому вертикальні компресори мен-ше зношуються і мають кращу герметичність ущільнень.

Сили інерції зворотно-поступально рухомих мас в вер-тікальних компресорах діють на фундамент вертикально, що підвищує стійкість компресорів і дозволяє використовувати фундаменти меншої маси, а також виконувати вертикальні когось компресорів більш швидкохідними.

Горизонтальні компресори призначені для забезпечення високої продуктивності. Вони позбавлені переваж-вин вертикальних машин, однак більш прості в обслужива-ванні. Широке поширення в останні роки отримали гори-зонтальним компресори з розташуванням циліндрів по обидві сто-ку вала, так звані оппозітниє компресори, які про-ладают істотні переваги перед компресорами дру-гих типів.

Основною перевагою оппозітних компресорів є можливість виконання їх багаторядним з розташуванням у кожному рядку одного циліндра (рис. 8.4).

Мал. 8.4. Схема опозитного компресора.

Внаслідок взаємного врівноваження інерційних сил, що діють в протилежних рядах компресора, корінні підшипники вала виявляються розвантаженими, сили інерції, а в деяких компоновках і моменти цих сил не дозволяйте-ються на фундамент (можлива установка компресора на відно-сительно невеликих фундаментах).

У порівнянні з горизонтальними компресорами, у яких циліндри розміщені по одну сторону від колінчастого вала, у оп-депозитними компресорів питома маса в 1,9 рази, а площа в 1,4 рази менше.

Кутові компресори виконують V-, W-, віяла і зірко-образними і в основному з одноколінні валом, до якого при-з'єднують до чотирьох шатунів.

Основні переваги кутових компресорів наступні: вони досить добре врівноважені за допомогою противаг (як правило, вдається повністю врівноважити сили інерції першого порядку, але сили інерції другого порядку залишаються вільними); циліндри значно віддалені один від одного; простота їх конст-рукції і мала довжина вала, що сприяє застосуванню під-шіпніков кочення; зручність монтажу. Кутові компресори, зокрема V-, W-подібні, знаходять широке застосування в различ-них системах, особливо в холодильних машинах.

Важливим відмітною ознакою конструкції многоступен-чатого компресора є вид поршня. Багатоступінчасті когось компресорів виконують двох типів:

1) з диференціальними поршнями і декількома ступенями стиснення в одному циліндрі;

2) зі сходами стиснення в окремих циліндрах.

У компресорі першого типу (рис. 8.5) ступені стиснення разне-сени по обидва боки диференціального поршня (I-II - ступені компресора). Принцип роботи видно на індикаторної діаграмі, побудованої спільно для обох ступенів (рис. 8.6).

При русі поршня вправо відбувається всмоктування в першу щабель (лінія 4 '-1'), стиснення і виштовхування в другому ступені (лінії 3'-2 "і 2" - 3 ").

Мал. 8.5.Двухступенчатий ком- компресорів з диференціальним порш- ньому

Мал. 8.6. Теоретична індикаторна діаграма двоступеневого компрес- сміття з диференціальним поршнем

Коли поршень починає рухатися вліво, в першого ступеня про-виходить стиск, а в другій - розширення газу. Останній про-процес йде до тих пір, поки тиск в циліндрі не досягне р'2 в точці 4 " '. У цей момент відкривається всмоктуючий клапан вто-рій ступені і поршень, рухаючись вліво, буде всмоктувати газ із замкнутого простору охолоджувача. При цьому тиск газу буде знижуватися. Коли поршень займе положення, яке визначається точкою 2 ', тиск газу в охолоджувачі знизиться настільки, що від-криється напірний клапан першого ступеня і газ буде надходити з неї через охолоджувач в другий щабель. тиск газу буде через змінюватися по лінії 2'-3 '. на початку хід а вправо в першого ступеня відбувається розширення газу по політропи 3 '-4' '.

Обсяги циліндрів першого і другого ступенів компресор не-однакові, тому розглянуті діаграми мають різні масштаби абсцис. У компресорах цього типу процеси стиснення і ступенях здійснюються на різних ходах поршня, тому ра-бочіе зусилля на ходові частини розподіляються досить одно-мірно.

Використовуючи принцип створення ступенів за допомогою поршня змінного діаметру, можна створити компресор з великим чис-лом ступенів. На рис. 8.7 приведена схема шестиступенчатого компресора (I -VI).

Мал. 8.7. Схема шестиступенчатого компресора

з диф-ференціальним поршнем

У компресорах другого типу газ послідовно подається з одного циліндра в інший, кожен з яких представляє собою щабель стиснення. Обсяг кожного наступного циліндра, природний-но, менше попереднього.

Мал. 8.8. Схеми поршневих компресорів: а - одноциліндровий двой-ного дії; б - двоступеневий диференційний; в - двухцілін-дрова триступеневий; г - двоциліндровий одноступінчатий; д - трициліндровий двоступеневий V-подібний; е - двоциліндровий двоступеневий кутовий; ж - двоциліндровий двоступеневий опо-зітний; з - однорядний двоциліндровий двоступеневий;

I-Ill -номери ступенів