噴油滑片空壓機(jī)系統(tǒng)油路設(shè)計(jì)分析

黃帆帆

摘要：滑片空氣壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少，轉(zhuǎn)速低、可靠性高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、振動(dòng)小、效率高，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。噴油滑片空氣壓縮機(jī)油路設(shè)計(jì)對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)行起著決定性的影響。通過(guò)分析噴油滑片空壓機(jī)的油路設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹如何通過(guò)油路設(shè)計(jì)讓滑片空氣壓縮機(jī)各個(gè)部位得到潤(rùn)滑，揭示一種如何以方便、高效的方式實(shí)現(xiàn)噴油滑片空氣壓縮機(jī)的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)的油路設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：噴油滑片空壓機(jī);潤(rùn)滑油;回油管

傳統(tǒng)的滑片機(jī)的主要缺點(diǎn)是滑片與轉(zhuǎn)子、氣缸之間摩擦比較嚴(yán)重，因而產(chǎn)生較大的摩擦損失。尤其是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，滑片在離心力的作用下緊貼氣缸，滑片緊貼轉(zhuǎn)子往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滑片與氣缸之間、滑片與轉(zhuǎn)子之間摩擦與磨損非常嚴(yán)重，導(dǎo)致壓縮機(jī)無(wú)法正常工作?；瑱C(jī)的摩擦損失約占總損失的99%以上，因此解決滑片機(jī)的摩擦問(wèn)題是關(guān)鍵，而油路設(shè)計(jì)是解決摩擦問(wèn)題的關(guān)鍵。本文根據(jù)滑片機(jī)的特性原理進(jìn)行了油路設(shè)計(jì)分析。

1 滑片空氣壓縮機(jī)工作原理

它主要由轉(zhuǎn)子、定子（氣缸）和滑片等三部分組成，其中轉(zhuǎn)子上開(kāi)有軸向的凹槽，滑片在其中徑向自由滑動(dòng)。定子為一個(gè)氣缸，轉(zhuǎn)子在定子中偏心設(shè)置，使二者在幾何上相切（在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，切點(diǎn)處保持一定間隙）。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑片在離心力的作用下甩出并與定子通過(guò)油膜緊密接觸，相鄰兩片滑片與定子內(nèi)壁間形成一個(gè)封閉的扇形空氣腔——壓縮腔。隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮腔容積從小到大周而復(fù)始地變化。

氣缸上設(shè)有吸氣和排氣孔，壓縮腔最大時(shí)吸氣完成，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮腔的體積隨著滑片滑出量縮小而縮小，氣體被壓縮。當(dāng)組成該壓縮腔的前滑片達(dá)到排氣孔的上邊緣時(shí)，該壓縮腔與排氣孔相通，則壓縮結(jié)束，排氣開(kāi)始。當(dāng)該壓縮腔的后滑片越過(guò)排氣口時(shí)，排期結(jié)束。轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)容積開(kāi)始增大，留在余隙中的高壓氣體膨脹。當(dāng)壓縮腔的前滑片達(dá)到吸氣孔口的下邊緣后，與吸氣相通，重新吸入氣體。

2 潤(rùn)滑油主要作用

潤(rùn)滑油在噴油滑片空壓機(jī)系統(tǒng)中扮演者重要的角色，相當(dāng)于人體的血液，它起到冷卻、潤(rùn)滑、密封、防銹、減噪、緩沖、清洗等作用。油路設(shè)計(jì)對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)型有著決定性的影響。

3 噴油滑片機(jī)系統(tǒng)油路設(shè)計(jì)分析

空壓機(jī)開(kāi)機(jī)工作后，為了快速建立油壓，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于最小壓力閥設(shè)定值（0.3～0.4Mpa）的壓力下，最小壓力閥處于閉合狀態(tài)。油壓建立起來(lái)后，在壓力的作用下油分罐內(nèi)下部的潤(rùn)滑油被壓出，經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器濾除油中的雜質(zhì)顆粒，減少機(jī)器的磨損，再經(jīng)冷卻器降低潤(rùn)滑油的溫度，送回到主機(jī)。進(jìn)入主機(jī)內(nèi)部主油道的油分為三個(gè)路徑?；瑝嚎s機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件有轉(zhuǎn)子、滑片，要使壓縮機(jī)正常工作，必須在他們有相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間的摩擦副以及與固定的缸體、前軸承座、后軸承座、軸承之間形成的摩擦副和支撐之間建立起可靠的潤(rùn)滑油。另外要確保各運(yùn)動(dòng)件相對(duì)摩擦面之間有一定的儲(chǔ)油，來(lái)保證機(jī)器剛剛啟動(dòng)時(shí)各摩擦副的潤(rùn)滑，避免因缺油而擦傷或抱死現(xiàn)象的發(fā)生。

1.電機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.滑片主機(jī) 4.電磁閥 5.進(jìn)氣閥6.空氣濾清器 7.回油管 8.卸荷管 9.最小壓力閥10.油分芯 11.油分罐 12.油過(guò)濾器 13.風(fēng)機(jī) 14.冷卻器潤(rùn)滑路徑一：（如圖3）氣缸上設(shè)有若干噴油孔（油道1），進(jìn)入主機(jī)的潤(rùn)滑油首先經(jīng)過(guò)主油道經(jīng)氣缸壁上分部的若干的小通道（油道1）直接噴入氣缸內(nèi)。噴油口開(kāi)設(shè)的位置很重要，要注意以下幾點(diǎn)：第一，要確保噴油口在第一腔也就是進(jìn)氣完畢的封閉腔（最大腔進(jìn)氣完畢）的后面腔。因?yàn)橛褪遣豢蓧嚎s的，如果在進(jìn)氣完成進(jìn)入會(huì)占用進(jìn)氣空間，從而影響進(jìn)氣量。第二，噴油口的位置要確保在始終小于油分罐壓力（0.3—0.4MP）的壓縮腔。因?yàn)闈?rùn)滑油是通過(guò)油壓差將潤(rùn)滑油壓入主機(jī)內(nèi)，要始終保證機(jī)頭進(jìn)油口壓縮腔的壓力小于油分罐內(nèi)最小的壓力，也就是最小按壓力閥設(shè)定的壓力。第三，保證噴油通量的前提下，噴油口面積越小，油滴的體積越小，所帶走的熱量越多，冷卻效果越好。噴入氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑油保證轉(zhuǎn)子與滑片之間、轉(zhuǎn)子與滑片之間、滑片與滑片之間油膜層的順利建立，起到密封、潤(rùn)滑、冷卻、清洗、減磨、緩沖等作用，進(jìn)入主機(jī)的大量潤(rùn)滑油跟隨高壓空氣排除形成循環(huán)油路;

潤(rùn)滑路徑二：（如圖3）轉(zhuǎn)子與軸承座端面，軸承端面上設(shè)有環(huán)形油槽，油槽開(kāi)設(shè)的位置必須在轉(zhuǎn)子端面與軸承座端面交集的地方，否則會(huì)造成壓縮腔相通，高壓氣體向低壓腔走，造成功耗大排量低。次油槽的潤(rùn)滑油，保證轉(zhuǎn)子與端面潤(rùn)滑油的供給，保證轉(zhuǎn)子與軸承座、滑片與軸承座端面油膜的建立，增加其密封性和減少磨損。這部分油直接跟壓縮空氣匯合，跟隨空氣排出實(shí)現(xiàn)油路循環(huán);

潤(rùn)滑路徑三：（如圖3）前后軸承座上設(shè)有油道3，與油道3相通的軸承座上設(shè)有油槽?；瑒?dòng)軸承裝在軸承座上，滑動(dòng)軸承上設(shè)有幾個(gè)均布排布的油道，與軸承座上油槽相通。主油道經(jīng)油道3，直接通向軸承座油槽內(nèi)，在經(jīng)過(guò)滑動(dòng)軸承上油孔進(jìn)入滑動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦副表面。保證軸承與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子端面與軸承座端面間得到冷卻和潤(rùn)滑，高壓潤(rùn)滑油順孔進(jìn)入滑動(dòng)軸承內(nèi)部，使轉(zhuǎn)子懸浮與滑動(dòng)軸承內(nèi)部減少磨損。從轉(zhuǎn)子與滑動(dòng)軸承余隙中流出的潤(rùn)滑油（如圖4）進(jìn)入軸承座的油經(jīng)油道4、油道5直接從軸承座油道通向轉(zhuǎn)子內(nèi)儲(chǔ)油槽中，滑動(dòng)軸承上開(kāi)有若干徑向油槽（油道6），油槽（油道6）開(kāi)設(shè)在轉(zhuǎn)子槽低壓腔側(cè)。潤(rùn)滑油（如圖4）經(jīng)軸承座工藝孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子槽的底部，由于油是不可壓縮的，此處建立的背壓可使滑片更緊密與氣缸的表面貼合，減少泄漏，同時(shí)潤(rùn)滑和冷卻滑片與轉(zhuǎn)子，也為下此開(kāi)機(jī)儲(chǔ)存一部分油。轉(zhuǎn)子上設(shè)有若干油槽（油道6），在壓力和重力的作用下從油道6排出，與壓縮空氣相匯合形成整個(gè)封閉的油路循環(huán)。

三路潤(rùn)滑油在壓縮的過(guò)程中以氣相和液相兩種形式存在，在主機(jī)內(nèi)與壓縮空氣匯合，經(jīng)排氣口隨壓縮空氣進(jìn)入油分罐。處于液態(tài)的潤(rùn)滑油占了多大部分，通常直徑在1—50um，其余還有一小部分的油接近氣體分子數(shù)量級(jí)，僅有001um。油分罐內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)通道，其中直徑大于1um的液態(tài)油進(jìn)入油分罐首先通過(guò)旋轉(zhuǎn)通道，在離心力的作用下被甩在壁上，然后在重力的作用下落到分離器的底部，這部分油約占混合潤(rùn)滑油的99.7%，另外直徑小于1um的油滴采用聚結(jié)方法濾出，這種方法實(shí)際上采用一種多孔過(guò)濾材料（超細(xì)玻璃纖維），直徑大于材料孔徑的油滴，在元件表面濾出來(lái)。然后利用過(guò)濾材料內(nèi)部流道形狀和大小的改變，可使進(jìn)入其內(nèi)部的小直徑油滴在慣性力在作用下，在材料的纖維上聚結(jié)成大直徑油滴聚結(jié)在油氣分離器的底部，經(jīng)回油管送入滑片機(jī)主機(jī)進(jìn)氣口與空氣匯合進(jìn)入下次潤(rùn)滑循環(huán)。傳統(tǒng)回油管上設(shè)有回油單向閥和節(jié)流小孔，單向閥的增加要增加兩個(gè)漏油接頭點(diǎn)，而且回油節(jié)流孔很容易堵塞，造成跑油。本回油管下端設(shè)有鴨嘴形回油口結(jié)構(gòu)，回油管插在油分芯內(nèi)集油凹槽內(nèi)，其中鴨嘴的設(shè)計(jì)增大了堵塞面積，起到節(jié)流和防堵塞的作用，避免回油管在回油的同時(shí)會(huì)帶走部分氣體和因回油管堵塞造成的跑油現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

從上述噴油滑片機(jī)油路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，很好地揭示了一種解決轉(zhuǎn)子磨損、噪聲、泄漏、跑油、密封和排氣溫度高等問(wèn)題的油路設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郁永章.容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]馬國(guó)元，彥啟森，江億，等.雙層滑片壓縮機(jī)的動(dòng)力特性分析[J].制冷學(xué)報(bào)，1999.

[3]李辛沫，耿愛(ài)農(nóng)，更葵花，等.旋轉(zhuǎn)鋼套式制冷壓縮機(jī)減磨與密封結(jié)構(gòu)的探討[J].潤(rùn)滑與密封，2006，175（4）：159-160.