活塞壓縮機的抗磨與防銹及密封與潤滑技術

崔 亮

(大化集團大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

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活塞壓縮機的抗磨與防銹及密封與潤滑技術

崔 亮

(大化集團大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

從實際生產出發，在設備的運行過程中發現壓縮機的活塞環導向環等易損耗部件更換頻繁，對生產造成很大影響。本文通過對活塞式壓縮機氣缸摩擦的抗磨防銹，氣缸和軸承的密封與潤滑的研究與調整，并就設計和制造中的一些問題提出了有效的解決方法，減少了易損耗部件的更換次數并更好的保護氣缸，防止氣缸出現嚴重磨損。

活塞壓縮機；抗磨；防銹；密封；潤滑；改造

隨著國民經濟的高速發展，壓縮機已經成為眾多企業中的重要通用設備。壓縮機是壓縮氣體提高氣體壓力并輸送氣體的設備，它廣泛的應用于石油化工、空調制冷、紡織、冶煉、儀表控制、醫藥、食品等諸多行業。在化工生產中，大中型的往復式活塞壓縮機及離心式壓縮機已經成為生產中不可或缺的重要設備。由于往復式活塞壓縮機有著熱效率高、單位耗電量少、造價低廉、設計制造技術成熟等優點，我公司采用往復式活塞壓縮機。但往復式活塞壓縮機由于運動部件多結構復雜，導致檢修工作量大，易損部件更換頻繁。因此對壓縮機的維護保養、減少易損部件的更換次數保證長期穩定運行已經成為每一個設備管理人員工作中的重點。

1 往復式壓縮機簡介

往復式壓縮機是通過將曲軸旋轉運動轉換為活塞往復式運動的連桿機構。通過活塞的往復運動來改變氣缸內的容積，使氣缸內產生壓力變化從而完成氣體的吸氣、壓縮、排氣、膨脹的過程。所以往復式壓縮機是依靠機械運動來壓縮氣體體積從而實現提高氣體壓力。

2 抗磨與防銹

全無油空壓機活塞的往復運動是在無潤滑的條件下進行的，這就要求氣缸、活塞和導向環抗腐蝕，又耐磨。要同時解決這兩個問題，關鍵是選用合理的摩擦材料和制造工藝。

國外有用鋁合金制造氣缸，鏡面經硬質氧化處理，再浸漬聚四氟乙烯(PTFE)效果較佳，但國內未見有成熟的工藝，而普遍采用合金鑄鐵制造氣缸。然而防銹問題仍未能解決好。

從理論上分析，合金鑄鐵表面較稀松，與填充聚四氟乙烯的活塞環和導向環組成摩擦副時，容易產生薄膜轉移，使氣缸壁形成一層聚四氟乙烯薄膜，環與氣缸之間的摩擦就變成了薄膜間的摩擦，摩擦系數隨機降低，磨損減少。實踐表明，氣缸和環的材料配方及其制造工藝十分重要，否則就無法較好地同時解決防銹和抗磨間的問題。為了解決這個問題我公司與相關的生產廠家聯系，經過協商在生產廠家提供的相關數據的前提下進行了進一步的研究和實踐。經多次研究和實踐我們最終選定以銅鉻鉬(Cu—Cr—Mo)合金鑄鐵制造氣缸，以合理的填充聚四氟乙烯制造活塞環和導向環，輔以適當的制造工藝，就可以取得較滿意的效果，有效的提高了氣缸的抗磨耐腐性。在實驗過程中我們發現，氣缸表面的粗糙度要適當，過于粗糙，會加快環的磨損，過于光滑則難以形成薄膜層，環的磨損同樣會加快。表1是WW-0.6/10和WW-0.9/7型機分別工作了527 h和627 h耐久性試驗后環的磨損情況。

表1 WW-0.6/10和WW-0.9/7型機耐久性試驗的磨損情況

一般情況下，環的初始磨損比正常時大，若以該摩擦副的極限磨損來計算，則活塞環壽命在7 000 h以上，導向環的壽命在9 000 h以上，完全可以滿足使用的要求。

3 密封與潤滑

往復式壓縮機普遍采用接觸式密封，密封形式是以活塞環來密封氣缸內的高壓氣體，防止高壓氣體從活塞和氣缸之間的間隙泄漏。氣體泄漏往往會導致氣體壓力達不到預定壓力及氣量不足等后果，所以活塞環的密封效果對密封氣缸的重要性不言而喻。其泄漏通道主要有三條：1)環的切口間隙；2)環與氣缸壁的間隙；3)環與活塞環槽接觸表面的間隙。環的切口形式有三種。

分別為直切口、斜切口、塔切口。其中斜切口要比直切口泄漏量要小，而塔切口的切口呈階梯形，互相搭接，氣體通過切口要經過兩次曲折，故泄漏量比前兩者都要大大減少。隨著磨損增加，環的切口間隙會成正比地增大，直切口和斜切口環的切口會成為最主要的泄漏通道，因此對密封性要求高的全無油空壓機選用塔切口最適宜。

有人認為活塞環對氣缸壁的密封全靠氣體的壓力來實現，提出不設彈力環；也有人認為彈力環易出毛病不愿采用。這些觀點起碼在微型機上是不可取的。一個不容忽視的問題是活塞外圓表面在設備工作前必須緊貼在氣缸壁上，否則在設備工作過程中會出現氣體沿活塞環外圓表面流動致使環與氣缸的間隙增大造成密封不嚴的嚴重后果。而填充聚四氟乙烯環的彈力極小，特別是直徑小的環，更無法建立環的初始密封彈力，所以對彈力環的設置尤為重要，根據長時間的實踐與諸多相關資料表明：增設彈力環將會有效的減少通過活塞環泄漏的高壓氣體。軸承也是全無油空壓機的關鍵零件之一，除正確選用、保證質量、合理安裝外，其密封性能、潤滑質量及其裝入量對機器的壽命均有直接的影響。

Ⅰ.阻塞密封 Ⅱ.節流密封1.彈力環 2.活塞環 3.活塞 4.氣缸圖1 密封結構

連桿大頭及支撐曲軸的軸承大多數采用帶密封圈的單列向心球軸承。值得注意的是，選用橡膠圈的比金屬的好很多。因在新裝或定期更換潤滑油脂時，必然要將密封圈取出，而在拆裝過程中，由于外力作用密封圈會產生變形的情況是不可避免的，但橡膠圈密封圈彈性好，外力消失后能夠及時復原，而金屬密封圈則由于局部永久變形而降低密封效果，甩出潤滑油脂，引起機器的早期損壞。

連桿小頭選用結構簡單、摩擦系數小的滾珠軸承。為避免受力不均，同一根連桿小頭上不宜用兩個并列組合的形式，由于忽視此問題而引起的機器早期損壞的例子并不少見。采用單個雙列有保持架的滾珠軸承可靠性較高，同時將活塞銷做成空心，注入潤滑油脂，可彌補滾珠軸承存脂量少的缺點。另外，在滾珠軸承兩端裝上填充聚四氟乙烯密封圈或皮碗可防止潤滑油脂甩出，但結構形式要合理，否則會因密封不良造成滾珠軸承失油。

4 結 語

通過多次的改造與實驗后我廠的全無油活塞式壓縮機的檢修及更換易損件的次數明顯減少，不僅很好的保證了生產的長期穩定運行，而且能夠創造一定的經濟效益節省開支。希望該研究成果能夠為全國的設備管理人員提供一定的借鑒。

[1] 韓俊英.提高全無油壓縮機的性能和可靠性的研究[J].流體工程，1985(2)

[2] 楊紹侃編譯.無潤滑活塞密封的結構與設計[M].西安：西安交通大學科研處科技情報室，1983

[3] 郁永章.活塞式壓縮機[M].北京：機械工業出版社，1983

TQ114.15

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1005-8370(2016)02-21-03

2016-02-01