空壓機內部的一些轉動和滑動部分需要進行潤滑，從而保證這些部件的正常運轉。例如螺桿轉子端部的軸承、壓縮腔的轉子表面（指注油機，無油機的壓縮腔不需要進行潤滑）、增速齒輪箱部分都需要有潤滑油進行連續(xù)潤滑，這部分潤滑油還同時對轉動性進行冷卻，壓縮腔內的潤滑油除了上述的兩個作用外還可以防止高壓空氣倒流，從而起到密封作用。
電機轉子端部的軸承有時也需要進行潤滑，這部分的潤滑常用潤滑脂。
潤滑油是有壽命的，因為在高溫和高壓的環(huán)境下潤滑油會逐漸碳化。所以要定期對潤滑油進行更換，更換周期一般為 1200-3000運轉小時。
潤滑油在進行循環(huán)的過程中要隨時將碳化的雜質進行清除，常用的方法是在油路中設置機油過濾器。當然該機油過濾器的濾芯要定期進行更換，更換周期一般為1500-3000運轉小時。
潤滑油在進行循環(huán)時要保持一定的溫度，溫度過高會造成排氣溫度過高等一系列的問題，溫度過低會造成潤滑油中冷凝水的析出。所以在空壓機中設置了油冷卻器和溫度控制閥，顧名思義油冷卻器會對被加熱的潤滑油進行冷卻，冷卻的方法有空氣冷卻法和水冷卻法；溫度控制閥會防止?jié)櫥捅贿^度冷卻，由它來控制送去進行冷卻的潤滑油量。
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