【压缩机网】众所周知，往复活塞式空压机最核心的运动机构就是曲柄连杆机构，这个机构是机械设计的四大通用机构之一，其气缸组件的作用是不能被忽略的，毕竟，空压机工作的时候产生的所有运动惯性力和气体作用力，全部是由气缸组件来承担的……
文/吴广忠
一、常见空压机的分类
空气压缩机（简称空压机）的作用是将电能转化成压缩空气的压力能，供气动设备使用。空压机按压力高低可分成低压型（0.2～1.0MPa）、中压型（1.0～10MmPa）和高压型（>10MPa）。通过缩小气体的体积，来提高气体的压力的方法称为容积型；通过提高气体的速度，让动能转化成压力能，来提高气体压力的方法称为速度型。
下面我们来给大家分别介绍一下现在市场主流空压机的工作原理：
大体分为三个工作工程，分别是“吸气过程”“压缩过程”“排气过程”。当活塞由气缸盖侧向曲轴运动时，气缸容积增大，缸内压力低于大气压力，外界空气经滤清器、吸气阀进入气缸，完成吸气过程；到达下止点后，活塞由曲轴侧向气缸盖侧运动，吸气阀关闭，气缸容积逐渐变小，缸内空气被压缩，压力升高，完成压缩过程；当压力达到一定值时，排气阀被顶开，压缩空气经管路进入储气罐内，完成排气过程；如此压缩机周而复始地工作，不断地向储气罐内输送压缩空气，使罐内压力逐渐增大，从而获得所需的压缩空气。
单级活塞式空压机，常用于0.3-0.7MPa压力范围的系统。单级空压机压力超过0.6MPa，就会导致产生的热量太大，空压机工作效率太低，故常使用两级活塞式空机。若最终压力为1.0MPa及以上，则第1级通常压缩至0.3MPa。设置中间冷却器是为了降低第2级活塞的进口空气温度，以提高空压机的工作效率。
往复式有油空压机若冷却良好，排出空气温度约为70-180℃；若冷却不好，可达200℃以上。为防止高温下因油雾炭化变成铅黑色微细炭粒子，非常微细的油粒子高温下氧化，而形成焦油状的物质（俗称油泥），必须使用厂家指定的不易氧化和不易变质的压缩机油，并要定期更换。
2.螺杆式单级压缩空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转，如图表1。
若转子和机壳之间相互不接触，则不需润滑，这样的空压机便可输出不含油的压缩空气。它可连续输出无脉动的流量大的压缩空气，出口空气温度为60℃左右。
3.离心式压缩机的工作原理是气体进入离心式压缩机的叶轮后，在叶轮叶片的作用下，一边跟着叶轮作高速旋转，一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流动，并受到叶轮的扩压作用，其压力能和动能均得到提高，气体进入扩压器后，动能又进一步转化为压力能，气体再通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步压缩，从而使气体压力达到工艺所需的要求，如图表2。
4. 滑片式空压机由转子、定子、滑片组成。转子回转过程中，左半部（输入口）吸气。在右半部，滑片逐渐被定子内表面压进转子沟槽内，滑片、转子和定子内壁围成的容积逐渐减小，吸入的空气就逐渐地被压缩，最后从输出口排出压缩空气，如图表3。
由于在输入口附近向气流喷油，对滑片及定子内部进行润滑、冷却和密封，故输出的压缩空气中含有大量油分，所以在输出口需设置油雾分离器和冷却器，以便把油分从压缩空气中分离出来，冷却后循环再用。
上述几种常见的空压机，用来压缩气体的机构完全不同，但是用来支撑和受力的气缸组件，倒是还有些类似的地方。
二、什么是气缸组件
首先，我们来解释一下什么是空压机，通常也被叫做气泵（air pump）。它是从一个封闭空间排出空气，或者从一个封闭空间添加空气的装置。气泵多为电动气泵，以电力为动力，通过电力不停压缩空气产生气压。气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力，往复运动的圆筒形金属机件是曲柄连杆，固定不动的圆筒形金属机件是气缸组件。
另外还有一种集成式的气动元件也称作“气缸”，它是一个组件包含活塞和缸体等部件，是以气体为动力源的。它是气压执行元件，压缩空气通过电磁阀控制气缸作机械运动。最终把空气压力转换为机械能输出，通常是作为动力输出用。我们这里提到的空压机的气缸组件，就相当于“气缸”的缸体部分，主要起到支承和密封的作用，下面我们来具体介绍一下气缸组件。
气缸组件主要包括气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫等主要部件。
1. 气缸体的主要功用：①空压机的骨架，支承曲柄连杆机构运动件；②形成冷却水道、油道、气道；③安装配气机构、供油系统等附件；④承受内燃机工作时所产生的惯性力和气体作用力；
气缸体的主要技术要求：a.保证足够的刚度和强度。工作时，应保证气缸体变形最小，有利于降低振动、噪声；b.有良好的冷却性能；c.有足够的耐磨性，保持压缩室的密封性，耐磨性直接关系到气缸体的使用寿命。
气缸体的结构形式：①普通式（平分式）：加工方便；②龙门式刚度与强度好，加工复杂；上述两种广泛用于中、小功率的空压机上，如图表4。
多缸的排列形式决定了空压机的总体尺寸和结构特点，对气缸体的强度和刚度也有较大影响，并关系到气泵的总体布置情况。
气缸体的材料：一般采用铸铁或铸铝的。铸铁材质的气缸成型复杂、加工麻烦、整体重量较重，某些牌号的材料有自润滑功能，例如球磨铸铁。铸铝材质的气缸成型简单、加工方便，整体轻巧，耐磨性差，多镶嵌铁缸套或者表面电镀涂层，综合成本较高。
气缸体的散热问题：为了保证冷却的均匀性，一般在气缸外围采用单体式散热片布局，鼻梁区和进气、排气门处多布置；然后再借助空气的流动来实现散热的目的。有些时候也需要采用一些辅助导流结构，例如挡风板、挡风罩来控制气流的流向和发散方式，如图表5。
2. 气缸套的主要功用：a.导向作用；b.组成工作空间；c.延长缸体使用寿命。
气缸套的工作条件：高温、高压作用；高相对运动速度且润滑不良；机械应力与热应力，易磨损。
气缸套的材料：采用强度好并且耐磨的材料，一般为优质灰铸铁或合金钢
气缸套的分类：①干式：不与冷却水接触，壁厚1～3mm；水密封性好。机体刚度好；加工要求高；②湿式：与冷却水接触，壁厚5～9mm，安装与定位：环形凸缘密封：凸肩下表面，环孔间橡胶圈，如图表6。
3. 气缸盖的主要功用：①封闭气缸，组成压缩室；②安装各种零、部件，如气门、气门弹簧等。③气缸盖上还布置有进、排气道、冷却水套、润滑油道等。
气缸盖的结构形式：1）整体式--尺寸紧凑，但结构复杂，铸造较难；2）分体式--每缸(或2～3缸) 一个缸盖，利于产品系列化。
气缸盖的构造特点: 结构复杂。
气缸盖的工作条件：①高压；②高温。
气缸盖的材料：要求热强度高、铸造性能好，常用铸铁和铝合金。
4. 气缸垫是一般安装缸盖与缸体之间的垫片，主要功用为密封。
气缸垫的工作条件：①高压；②高温；③油、水、气腐蚀。
气缸垫的技术要求：强度和弹性好，且耐蚀。
气缸垫的材质以及分类：①金属－石棉衬垫；②金属衬垫，用硬铝板、冲压钢片等制成。
以上就是气缸组件各个部分的主要功用、特点和结构形式，以及常见的制作材料，从整体上给大家一个直观的概念和认识。
三、总结
气缸组件是整个能量转换过程的场地提供者，也是参与能量转换过程所有零件的支承者，更是能量转换过程的参与者。
参考文献
[1] 成大先 机械设计手册[M].化学工业出版社.2007
[2] 陆宁 机械原理[M].机械工业出版社.1997
[3] JB/T 8934-1999.直联便携式往复活塞空压机[S].1999
[4] 活塞式压缩机编写组. 活塞式压缩机设计[M].机械工业出版社.1974
[5] 金光熹，杨绍侃编.压缩机可靠性[M]. 机械工业出版社, 1989
作者简介
吴广忠（1980.04—），男，汉族，山东省青岛市人，大学本科（工学学士），毕业于青岛科技大学，中级工程师，研究方向：空气压缩机。
来源：本站原创
【压缩机网】众所周知，往复活塞式空压机最核心的运动机构就是曲柄连杆机构，这个机构是机械设计的四大通用机构之一，其气缸组件的作用是不能被忽略的，毕竟，空压机工作的时候产生的所有运动惯性力和气体作用力，全部是由气缸组件来承担的……
文/吴广忠
一、常见空压机的分类
空气压缩机（简称空压机）的作用是将电能转化成压缩空气的压力能，供气动设备使用。空压机按压力高低可分成低压型（0.2～1.0MPa）、中压型（1.0～10MmPa）和高压型（>10MPa）。通过缩小气体的体积，来提高气体的压力的方法称为容积型；通过提高气体的速度，让动能转化成压力能，来提高气体压力的方法称为速度型。
下面我们来给大家分别介绍一下现在市场主流空压机的工作原理：
大体分为三个工作工程，分别是“吸气过程”“压缩过程”“排气过程”。当活塞由气缸盖侧向曲轴运动时，气缸容积增大，缸内压力低于大气压力，外界空气经滤清器、吸气阀进入气缸，完成吸气过程；到达下止点后，活塞由曲轴侧向气缸盖侧运动，吸气阀关闭，气缸容积逐渐变小，缸内空气被压缩，压力升高，完成压缩过程；当压力达到一定值时，排气阀被顶开，压缩空气经管路进入储气罐内，完成排气过程；如此压缩机周而复始地工作，不断地向储气罐内输送压缩空气，使罐内压力逐渐增大，从而获得所需的压缩空气。
单级活塞式空压机，常用于0.3-0.7MPa压力范围的系统。单级空压机压力超过0.6MPa，就会导致产生的热量太大，空压机工作效率太低，故常使用两级活塞式空机。若最终压力为1.0MPa及以上，则第1级通常压缩至0.3MPa。设置中间冷却器是为了降低第2级活塞的进口空气温度，以提高空压机的工作效率。
往复式有油空压机若冷却良好，排出空气温度约为70-180℃；若冷却不好，可达200℃以上。为防止高温下因油雾炭化变成铅黑色微细炭粒子，非常微细的油粒子高温下氧化，而形成焦油状的物质（俗称油泥），必须使用厂家指定的不易氧化和不易变质的压缩机油，并要定期更换。
2.螺杆式单级压缩空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转，如图表1。
若转子和机壳之间相互不接触，则不需润滑，这样的空压机便可输出不含油的压缩空气。它可连续输出无脉动的流量大的压缩空气，出口空气温度为60℃左右。
3.离心式压缩机的工作原理是气体进入离心式压缩机的叶轮后，在叶轮叶片的作用下，一边跟着叶轮作高速旋转，一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流动，并受到叶轮的扩压作用，其压力能和动能均得到提高，气体进入扩压器后，动能又进一步转化为压力能，气体再通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步压缩，从而使气体压力达到工艺所需的要求，如图表2。
4. 滑片式空压机由转子、定子、滑片组成。转子回转过程中，左半部（输入口）吸气。在右半部，滑片逐渐被定子内表面压进转子沟槽内，滑片、转子和定子内壁围成的容积逐渐减小，吸入的空气就逐渐地被压缩，最后从输出口排出压缩空气，如图表3。
由于在输入口附近向气流喷油，对滑片及定子内部进行润滑、冷却和密封，故输出的压缩空气中含有大量油分，所以在输出口需设置油雾分离器和冷却器，以便把油分从压缩空气中分离出来，冷却后循环再用。
上述几种常见的空压机，用来压缩气体的机构完全不同，但是用来支撑和受力的气缸组件，倒是还有些类似的地方。
二、什么是气缸组件
首先，我们来解释一下什么是空压机，通常也被叫做气泵（air pump）。它是从一个封闭空间排出空气，或者从一个封闭空间添加空气的装置。气泵多为电动气泵，以电力为动力，通过电力不停压缩空气产生气压。气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力，往复运动的圆筒形金属机件是曲柄连杆，固定不动的圆筒形金属机件是气缸组件。
另外还有一种集成式的气动元件也称作“气缸”，它是一个组件包含活塞和缸体等部件，是以气体为动力源的。它是气压执行元件，压缩空气通过电磁阀控制气缸作机械运动。最终把空气压力转换为机械能输出，通常是作为动力输出用。我们这里提到的空压机的气缸组件，就相当于“气缸”的缸体部分，主要起到支承和密封的作用，下面我们来具体介绍一下气缸组件。
气缸组件主要包括气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫等主要部件。
1. 气缸体的主要功用：①空压机的骨架，支承曲柄连杆机构运动件；②形成冷却水道、油道、气道；③安装配气机构、供油系统等附件；④承受内燃机工作时所产生的惯性力和气体作用力；
气缸体的主要技术要求：a.保证足够的刚度和强度。工作时，应保证气缸体变形最小，有利于降低振动、噪声；b.有良好的冷却性能；c.有足够的耐磨性，保持压缩室的密封性，耐磨性直接关系到气缸体的使用寿命。
气缸体的结构形式：①普通式（平分式）：加工方便；②龙门式刚度与强度好，加工复杂；上述两种广泛用于中、小功率的空压机上，如图表4。
多缸的排列形式决定了空压机的总体尺寸和结构特点，对气缸体的强度和刚度也有较大影响，并关系到气泵的总体布置情况。
气缸体的材料：一般采用铸铁或铸铝的。铸铁材质的气缸成型复杂、加工麻烦、整体重量较重，某些牌号的材料有自润滑功能，例如球磨铸铁。铸铝材质的气缸成型简单、加工方便，整体轻巧，耐磨性差，多镶嵌铁缸套或者表面电镀涂层，综合成本较高。
气缸体的散热问题：为了保证冷却的均匀性，一般在气缸外围采用单体式散热片布局，鼻梁区和进气、排气门处多布置；然后再借助空气的流动来实现散热的目的。有些时候也需要采用一些辅助导流结构，例如挡风板、挡风罩来控制气流的流向和发散方式，如图表5。
2. 气缸套的主要功用：a.导向作用；b.组成工作空间；c.延长缸体使用寿命。
气缸套的工作条件：高温、高压作用；高相对运动速度且润滑不良；机械应力与热应力，易磨损。
气缸套的材料：采用强度好并且耐磨的材料，一般为优质灰铸铁或合金钢
气缸套的分类：①干式：不与冷却水接触，壁厚1～3mm；水密封性好。机体刚度好；加工要求高；②湿式：与冷却水接触，壁厚5～9mm，安装与定位：环形凸缘密封：凸肩下表面，环孔间橡胶圈，如图表6。
3. 气缸盖的主要功用：①封闭气缸，组成压缩室；②安装各种零、部件，如气门、气门弹簧等。③气缸盖上还布置有进、排气道、冷却水套、润滑油道等。
气缸盖的结构形式：1）整体式--尺寸紧凑，但结构复杂，铸造较难；2）分体式--每缸(或2～3缸) 一个缸盖，利于产品系列化。
气缸盖的构造特点: 结构复杂。
气缸盖的工作条件：①高压；②高温。
气缸盖的材料：要求热强度高、铸造性能好，常用铸铁和铝合金。
4. 气缸垫是一般安装缸盖与缸体之间的垫片，主要功用为密封。
气缸垫的工作条件：①高压；②高温；③油、水、气腐蚀。
气缸垫的技术要求：强度和弹性好，且耐蚀。
气缸垫的材质以及分类：①金属－石棉衬垫；②金属衬垫，用硬铝板、冲压钢片等制成。
以上就是气缸组件各个部分的主要功用、特点和结构形式，以及常见的制作材料，从整体上给大家一个直观的概念和认识。
三、总结
气缸组件是整个能量转换过程的场地提供者，也是参与能量转换过程所有零件的支承者，更是能量转换过程的参与者。
参考文献
[1] 成大先 机械设计手册[M].化学工业出版社.2007
[2] 陆宁 机械原理[M].机械工业出版社.1997
[3] JB/T 8934-1999.直联便携式往复活塞空压机[S].1999
[4] 活塞式压缩机编写组. 活塞式压缩机设计[M].机械工业出版社.1974
[5] 金光熹，杨绍侃编.压缩机可靠性[M]. 机械工业出版社, 1989
作者简介
吴广忠（1980.04—），男，汉族，山东省青岛市人，大学本科（工学学士），毕业于青岛科技大学，中级工程师，研究方向：空气压缩机。
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