活塞
活塞与气缸构成压缩工作容积,是压缩机中重要的工作部件。可分为两大类:
筒形活塞 常为单作用活塞,用于小型无十字头的空压机,通过活塞销与连杆直接相连,筒形活塞的一般典型结构如图,活塞顶部直接承受缸内气体压力。环部上方装有活塞环以保证密封。裙部下方装一至两道刮油环,活塞上行时刮油环起均布润滑油作用,下行时起刮油作用。筒形活塞裙部用于承受侧向力。
盘形活塞 用于中、低压双作用气缸。盘形活塞通过活塞杆与十字头相连。它不承受侧向力。为减轻往复运动质量,活塞可铸成空心结构,两端面间用筋板加强。在大直径的卧式气缸中,活塞质量较大,常在活塞下部90°~120°范围内浇有巴氏合金,作为承压面。
活塞杆
活塞杆的作用是:
连接活塞和十字头,传递作用于活塞上的力并带动活塞运动。
对活塞杆的主要要求是:
活塞杆要有足够的强度,刚度和稳定性。
耐磨性好并有较高的加工精度和表面粗糙度要求
在结构上尽量减少应力集中的影响。
保证连接可靠,防止松动。
活塞杆的结构设计要便于活塞的拆装。
活塞环
典型的活塞环是一个具有弹力的开口环,如图所示,在自由状态上,开口间隙为A′,当装入气缸内,被迫合拢呈圆环状,仅在切口处留有热膨胀间隙δ。由于活塞环上有弹力,使它力图恢复自由状态而紧贴缸壁,并受到缸壁对它的约束力,单位表面所受约束力称初弹比压pk。当压缩机工作时,缸内气体压力p1又把活塞环推向环槽的一侧,使之紧贴槽壁。由于活塞环紧贴缸壁和槽壁,使气体的流通受到阻塞。但是由于金属表面总还存在加工不平度造成的微小间隙,不可能完全阻塞住气流,而是象迷宫一样使气体通过产生节流效应,压力从p1降至p3,若认为压力沿环高按直线分布,则环侧面的平均压力为(p1+p3) / 2。由于活塞环上侧与环槽的间隙较大,可认为环内侧所受压力p2≈p1,根据环的受力平衡,必然还作用一力使活塞环紧贴缸壁,称密封力,单位表面所受密封力称密封比压pd,pd越大,环与缸壁贴得越紧,密封性就好。
由此可见,活塞环主要依靠减小间隙而使气体受到阻塞和节流,以实现密封。密封比压pd随缸内、外压力差的增大而增大,因此活塞环具有自紧密封作用。从密封的观点看,希望pd要大;但若pd过大,会使活塞环磨损严重,使用寿命短。而活塞环实现密封的前提是需要有初弹比压,才能建立起压力差。活塞环的初弹比压pk值与环的自由开口间隙A′有关。
活塞环还起布油与导热的作用,气缸有油润滑时,活塞环材料采用灰铸铁。在无油润滑时,采用石墨、填充聚氟乙烯等具有自润滑性能的材料做活塞环。活塞环常用的切口有直切口、搭接切口和斜切口三种。为减小切口间隙的泄漏,安装活塞环时,必须使相邻两环的切口互相错开180°左右。
用途是:密封活塞和气缸的间隙,防止气体从压缩机的一侧漏向另一侧。
密封原理:靠多个活塞环所形成的曲折流道,对经过它的泄露气体产生多次节流阻塞作用和涡旋滞阻作用,在有少许泄露的情况下,形成很大的阻力降来实现密封的。
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