活塞
活塞與氣缸構成壓縮工作容積,是壓縮機中重要的工作部件。可分為兩大類:
筒形活塞 常為單作用活塞,用于小型無十字頭的空壓機,通過活塞銷與連桿直接相連,筒形活塞的一般典型結構如圖,活塞頂部直接承受缸內氣體壓力。環部上方裝有活塞環以保證密封。裙部下方裝一至兩道刮油環,活塞上行時刮油環起均布潤滑油作用,下行時起刮油作用。筒形活塞裙部用于承受側向力。
盤形活塞 用于中、低壓雙作用氣缸。盤形活塞通過活塞桿與十字頭相連。它不承受側向力。為減輕往復運動質量,活塞可鑄成空心結構,兩端面間用筋板加強。在大直徑的臥式氣缸中,活塞質量較大,常在活塞下部90°~120°范圍內澆有巴氏合金,作為承壓面。
活塞桿
活塞桿的作用是:
連接活塞和十字頭,傳遞作用于活塞上的力并帶動活塞運動。
對活塞桿的主要要求是:
活塞桿要有足夠的強度,剛度和穩定性。
耐磨性好并有較高的加工精度和表面粗糙度要求
在結構上盡量減少應力集中的影響。
保證連接可靠,防止松動。
活塞桿的結構設計要便于活塞的拆裝。
活塞環
典型的活塞環是一個具有彈力的開口環,如圖所示,在自由狀態上,開口間隙為A′,當裝入氣缸內,被迫合攏呈圓環狀,僅在切口處留有熱膨脹間隙δ。由于活塞環上有彈力,使它力圖恢復自由狀態而緊貼缸壁,并受到缸壁對它的約束力,單位表面所受約束力稱初彈比壓pk。當壓縮機工作時,缸內氣體壓力p1又把活塞環推向環槽的一側,使之緊貼槽壁。由于活塞環緊貼缸壁和槽壁,使氣體的流通受到阻塞。但是由于金屬表面總還存在加工不平度造成的微小間隙,不可能完全阻塞住氣流,而是象迷宮一樣使氣體通過產生節流效應,壓力從p1降至p3,若認為壓力沿環高按直線分布,則環側面的平均壓力為(p1+p3) / 2。由于活塞環上側與環槽的間隙較大,可認為環內側所受壓力p2≈p1,根據環的受力平衡,必然還作用一力使活塞環緊貼缸壁,稱密封力,單位表面所受密封力稱密封比壓pd,pd越大,環與缸壁貼得越緊,密封性就好。
由此可見,活塞環主要依靠減小間隙而使氣體受到阻塞和節流,以實現密封。密封比壓pd隨缸內、外壓力差的增大而增大,因此活塞環具有自緊密封作用。從密封的觀點看,希望pd要大;但若pd過大,會使活塞環磨損嚴重,使用壽命短。而活塞環實現密封的前提是需要有初彈比壓,才能建立起壓力差。活塞環的初彈比壓pk值與環的自由開口間隙A′有關。
活塞環還起布油與導熱的作用,氣缸有油潤滑時,活塞環材料采用灰鑄鐵。在無油潤滑時,采用石墨、填充聚氟乙烯等具有自潤滑性能的材料做活塞環。活塞環常用的切口有直切口、搭接切口和斜切口三種。為減小切口間隙的泄漏,安裝活塞環時,必須使相鄰兩環的切口互相錯開180°左右。
用途是:密封活塞和氣缸的間隙,防止氣體從壓縮機的一側漏向另一側。
密封原理:靠多個活塞環所形成的曲折流道,對經過它的泄露氣體產生多次節流阻塞作用和渦旋滯阻作用,在有少許泄露的情況下,形成很大的阻力降來實現密封的。
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