книги из ГПНТБ / Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник

§ 70. Детали поршневых компрессоров

На станине и раме монтируются все узлы и детали компрес­ сора. Рама воспринимает вес всей конструкции, а также нагрузки,

сложного сопротивления изгибу и кру­ чению. Валы изготовляются из высококачественной углеродистой или легированной стали (углеродистая сталь марок 35 и 45). Заго­ товка, предназначенная для вала, подвергается ковке, штамповке,

энергию. Следовательно, маховик обеспечивает более плавную работу машины и выводит поршень компрессора из крайних поло­ жений. Маховик изготовляется из чугуна. Он должен быть точно отбалансирован относительно оси вращения.

Шкив^клиноременной передайи или ротор электродвигателя, на­

саженный на коленчатый вал, одновременно выполняет роль ма­ ховика.

150

Шатун связывает коленчатый вал с ползуном и поршнем и вместе с коленчатым валом составляет механизм для превраще­ ния вращательного движения в возвратно-поступательное. Так как шатуны испытывают знакопеременную нагрузку (растяжение и сжатие), то они изготовляются из качественных легированных сталей марок 40Х и 38ХА и углеродистых сталей. Заготовки для шатуна подвергаются ковке или штамповке, а поковки — тер­ мической обработке для улучшения структуры и устранения вну­ тренних напряжений в металле, возникающих в процессе ковки.

В компрессоре 2ВП10/8 шатун для облегчения выполнен пу­ стотелым. В верхней его головке установлен игольчатый под­ шипник, что позволило уменьшить размеры головки и крейц­ копфа.

Крейцкопф отлит из чугуна, модифицированного феробором.. К телу крейцкопфа прилиты ползуны, поэтому его конструкция более легкая. Благодаря термической обработке трущихся поверх­ ностей крейцкопфа он почти не изнашивается. Направляющие крейцкопфа изготовляются в виде сменных стаканов, устанавли­ ваемых в раму.

В цилиндре компрессора сжимается воздух. Во время работы стенки цилиндра испытывают переменную механическую нагрузку,, а также дополнительные напряжения, связанные с изменением температуры воздуха внутри цилиндра. Внутренняя поверхность цилиндра (зеркало) должна иметь правильную цилиндрическуюформу. Поэтому диаметр его должен быть выдержан в пределах: установленных допусков. К прочности цилиндров и качеству их изготовления предъявляются высокие требования. Материалом для изготовления цилиндров воздушных компрессоров служит чугун марок СЧ18-36 и СЧ21-40.

Компрессоры большой производительности и высокого давле­ ния сжатия имеют для каждой .ступени отдельные цилиндры, ко­ торые располагаются в горизонтальных компрессорах один за дру­ гим или параллельно. В компрессорах небольшой производитель­ ности ступени выполняются в одном цилиндре, в котором газсжимается ступенчатым поршнем (см. рис. 115, в).

В угловых компрессорах цилиндры больших диаметров выпол­ няются со сменными рабочими втулками, изготовленными из тер­ мически обработанного высококачественного чугуна, хорошо про­ тивостоящего износу. Клапаны расположены в крышках цилиндра под углом 45°. Такое расположение сводит мертвое пространство к минимуму. Цилиндры меньшего диаметра выполняются в виде сложной трехступенчатой отливки. Клапаны расположены в самом цилиндре или в цилиндре и крышке. Для уменьшения производи­ тельности компрессора в цилиндрах или в их крышках имеется; дополнительное мертвое пространство. При работе компрессора на полную производительность оно отключается от цилиндра специ­ альным клапаном.

151

Клапаны в компрессоре служат для распределения воздуха в цилиндре во время рабочего процесса. От правильной работы распределительных клапанов зависит нормальная работа компрессора. Всасывающий и нагнетательный клапаны устанавли­ вают в головках цилиндров раздельно. Клапаны должны закрывать­ ся быстро, плотно, бесшумно и своевременно. Если всасывающий клапан закрывается с опозданием в конце периода всасывания, то часть воздуха из цилиндра при нагнетательном ходе поршня попадает обратно во всасывающую трубу. При несвоевременном опускании нагнетательного клапана, наоборот, часть воздуха из нагнетательной трубы входит обратно в цилиндр при всасывающем ходе поршня. И в том, и в другом случае уменьшается произво­ дительность компрессора.

Распределительные клапаны, помимо механических нагрузок, подвергаются воздействию температур, поэтому к их качеству предъявляются специальные требования: клапанные пластины изготовляются из высококачественных сталей — хромистой, хромо­ никелевой и др. Клапаны бывают различной конструкции. Наибо­ лее распространены пластинчатые самодействующие и механиче­ ские клапаны. Самодействующий клапан представляет собой

клапанной пластинки относительно седла. Из экономических сооб­ ражений и для взаимозаменяемости детали всасывающих и нагне­ тательных клапанов делаются по возможности одинаковыми.

Клапаны углового компрессора — самодействующие (автома­ тические) с кольцевыми пластинами, которые прижимаются тре­ мя или шестью пружинами. Применяются также клапаны швел­ лерного типа (рис. 126). Они состоят из седла 1 с двумя привин­ ченными направляющими, ограничителя 2, клапанных пластин швеллерной формы 3 и плоских ленточных пружин 4. Малый до­

152

пуск пружины и швеллера по ширине гарантирует соединение этих деталей с небольшим зазором. При малом зазоре в момент подъ­ ема клапанной пластины образуется воздушная подушка, которая предохраняет пластину от удара об ограничитель. Это обеспечи­ вает долговечность работы клапанов. Швеллер и пружина выпол­ нены из тонкой листовой стали. Они легкие и имеют хорошие аэро­ динамические формы, что обеспечивает очень низкие потери дав­ ления при проходе воздуха -через клапан. Форма и площадь

рых достигается уплотнение между стен- .

кой цилиндра и поршнем, называют уплотняющими. Кроме того, применяются маслослизывающие кольца, которые во время рабо­

и другие волокнистые материалы, пропитанные смазкой и коллои­ дальным графитом. Эти сальники весьма надежны в работе, так как при перерывах в подводе масла, нагреваясь от трения, сами выделяют смазку из набивки. Применяются также полуметаллические набивки, состоящие из мелкораздробленной баббитовой стружки и древесных опилок, проваренных в масле. Из этой смеси прессуют кольца для закладки в сальник.

Сальники цилиндров углового компрессора имеют металличе­ скую самоуплотняющуюся набивку. Смазка к сальнику подводится от лубрикатора через каналы в крышке и обоймах.

153

§ 71. Автоматика и защита углозых компрессоров

Потребление сжатого воздуха, как правило, неравномерное. Поэтому во избежание аварий, частых пусков и остановок комп­ рессора,. и чтобы не сбрасывать во всасывающую линию или в ат­ мосферу излишков сжатого воздуха, применяется автоматическое регулирование производительности.

В настоящее время наибольшее распространение получили два ■способа регулирования производительности: посредством включе­

в цилиндре, действуя на небольшую кольцевую площадку, ограни­ ченную внутренним диаметром стакана и средним диаметром уп-,

.лотнительной поверхности. При уменьшении потребления сжатого воздуха давление в ресивере повышается, и регулятор производи­ тельности (на рисунке не показан) отключает ресивер от полости над стаканом и соединяет ее с атмосферой или всасывающей ли­ нией. Под давлением воздуха в цилиндре стакан поднимается (вправо), присоединяя тем самым полость дополнительного вред­ ного пространства 2. В открытом состоянии клапан фиксируется при помощи отверстия 3 в подвижном стакане клапана.

При закрытом клапане через отверстие 3 выравнивается давле­ ние во вредном пространстве и внутри стакана. Ввиду быстроты открывания клапана давление в стакане не успевает заметно по­ выситься. Поэтому при полном открытии клапана (рис. 127, б), когда отверстие 3 перекрыто, он будет оставаться неподвижным,

154

прижатым разностью давлений в цилиндре и стакане до тех пор*

пока в пространство под поршнем 4 клапана не поступит сжатый воздух из ресивера.

ления сжатого воздуха или от неисправности предохранительного клапана) выше давления, на которое настроен регулятор 2 произ­ водительности, последний подает сжатый воздух в пространства

Рис. 128. Устройство для отжима пластин всасываю­ щих клапанов

над поршеньком. Опускаясь, поршенек отжимает клапанную пла-- стинку 3 и, не давая закрыться, удерживает ее в таком положении.. Клапан, следовательно, остается открытым и при нагнетательном ходе поршня. Всасываемый воздух, не сжимаясь, выталкивается из цилиндра обратно в атмосферу.

Применяются электрические, пневматические или гидравличе­ ские регуляторы.

В угловых компрессорах завода «Борец» используются элек­ трические регуляторы производительности. Они работают следую­ щим образом. Под действием повышающегося давления воздуха в ресивере пружина электроконтактного манометра распрямля­ ется и перемещает стрелку, которая размыкает одну пару контак­ тов и замыкает другую (см. рис. 90). Вследствие этого через релепереключаются два электромагнитных вентиля. Первый вентиль,., служащий для соединения ресивера с пространством над поршень­ ком 4 (см. рис. 127) клапана включения дополнительного вредно­ го пространства, закрывается, а второй открывается, выпустив

15Б,

воздух, находящийся над поршеньком 4, в атмосферу. Под давле­ нием воздуха, находящегося в цилиндре, клапан открывается, при­ соединив к цилиндру дополнительное вредное пространство.

§ 72. Передвижные компрессоры

Передвижные компрессоры применяются для работ, треоующих частых перемещений, а также при разработке скальных грун­

тов в карьерах.

Передвижные компрессоры монтируются на самостоятельных

управления 2. Вместо воздушного возможно также водяное охлаж­ дение цилиндров компрессора, а вместо электродвигателя компрес­ сорная установка (например, ВКС-5) может оборудоваться авто­ мобильным бескомпрессорным дизелем ЯАЗ-204 или Д-54. В двух­

ность на валу компрессора 36 кВт. Горячий воздух, поступающий после первой ступени сжатия в промежуточный холодильник, охлаждается наружным воздухом, который продувается через трубки холодильника четырехлопастным вентилятором, приводи­ мым во вращение от коленчатого вала компрессора.

Установка снабжена регулятором давления, автоматиче­ ски переключающим компрессор на холостой ход, открывая всасывающие клапаны при повышении давления сверх необ­ ходимого.

В компрессоре имеется разборная колонка с кранами, допу­ скающими одновременное присоединение шлангов нескольких пневматических инструментов. Объем воздухосборника (в комп­ рессоре ЗИФ-ВКС-5 он составляет 0,26 м3) можно ориентировоч­ но определить по формуле

156

б= 0,002-7-0,003 — коэффициент неравномерности давления. Для очистки засасываемого воздуха установлены два фильтра.

Расположение цилиндров Ѵ-образное. Поршни первой ступени из­

и нагнетательных клапанов, во второй — 9. Все клапаны ввинчи­ ваются в клапанные доски. Смазка осуществляется маслом марки «компрессорное-12 М», расход масла 100 г/ч.

Производительность передвижных компрессоров колеблется

взависимости от назначения в широких пределах: 0,25-^6 м3/мин

ивыше.

Внекоторых конструкциях компрессоров регулирование производительностң автоматизировано при помощи электроконтактного манометра.

Передвижные компрессоры очень удобны в эксплуатации: их

ро смонтировать и пустить в эксплуатацию. Однако они имеют некоторые недостатки:" для обслуживания требуют больше персо­ нала, чем для стационарных; удельная мощность на 1 м3 сжимае­ мого воздуха выше и, наконец, способы очистки и сушки сжатого воздуха менее совершенны, чем у стационарных компрес­ соров.

ОБОРУДОВАНИЕ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ

§ 73. Смазочные аппараты для подачи масла в цилиндры

Наиболее совершенным прибором для смазки является лубри­ катор, устройство которого приведено на рис. 130. К масляной ван­ не 6 прикреплен металлический корпус, в котором движутся в вер­ тикальном направлении плунжеры .4 и 5, укрепленные на вилке 7. При вращении эксцентрика 9 вала 8 вилка 7 с плунжерами полу­ чает поступательное движение. Вал 8 вращается от главного вала компрессора через трещотку или от отдельного двигателя. При подъеме плунжера 5 масло из ванны засасывается через приемное отверстие 3.

При опускании плунжера 5 масло выталкивается через пру­ жинный клапан 1 в канал 2 и по трубе 10 поступает в камеру 11 с сеткой 12. При движении плунжера 4 вверх масло засасывается из камеры 11 через канал 13. При движении плунжера 4 вниз канал 13 перекрывается, и масло через клапан 14 выталкивается в трубу 15 и далее к смазываемой точке. Лубрикатор имеет не­ сколько пар плунжеров. Недостатком лубрикаторов является

157

отсутствие указателей подачи смазки. Применяются для смазки также шестеренные насосы (см. рис. 79).

Чаще всего для смазки цилиндров применяются компрессор­ ные масла 12М и 19Т. Заменителями в крайних случаях могут быть

§ 74. Воздухосборник

Поршневые машины, в том числе поршневые компрессоры, от­ личаются неравномерностью движения поршня. Компрессор в те­ чение хода поршня подает воздух неравномерно и отдельными порциями. Для получения равномерной струи воздуха в сеть вбли­ зи от компрессора 2, вне помещения (рис. 131), устанавливается воздухосборник (ресивер) 6, который представляет собой проч­ ный закрытый цилиндрический резервуар, выполненный из котель­ ного железа толщиной 6н-20 мм (в зависимости от давления и диа­ метра резервуара) и снабженный предохранительным клапаном 8, а также спускным краном 7. Для наблюдения за давлением воз­ духа здесь же устанавливается манометр. Между воздухосборни­ ком и компрессором размещается обратный клапан для предот­ вращения обратного течения сжатого воздуха в случае разрыва

158

линии. Воздухосборник имеет люк для чистки и осмотра и окра­ шивается в белый цвет.

При поступлении порции сжатого воздуха при одном ходе поршня колебание давления в воздухосборнике ничтожно мало, и из воздухосборника сжатый воздух практически поступает рав­ номерно.

Рис. 131. Оборудование компрессорной станции:

где К — коэффициент, учитывающий тип компрессора:

К— 0,55 — для компрессора простого действия;

К— 0,21 — для компрессора двойного действия; F — площадь поршня, м2;

S — ход поршня, м;

б<С0,02 — степень неравномерности давления:

0 = ( /’max Рт\п)іРср•

Объем воздухосборника, найденный по (88), обеспечивает до­ статочную равномерность подачи сжатого воздуха к потребителю. Воздухосборник должен иметь объем не менее 20-кратного объема цилиндра компрессора.

Кроме выравнивания давления подаваемого воздуха, воздухо­ сборник предназначается также для улавливания увлекаемого воз­ духом масла и сбора конденсирующейся влаги. При нагревании смазки, подаваемой внутрь цилиндра, ее наиболее летучие состав­ ные части испаряются и вместе с воздухом попадают в зоздухо-

159