Цилиндры и поршни

Цилиндры. Цилиндр является одним из важных органов поршневого компрессора. В нем под действием совершающегося возвратно-поступательного движения поршня происходит сжатие газа. На крышке цилиндра установлены органы газораспределения. К цилиндру прикреплены нагнетательный и всасывающий трубопроводы. При сжатии газа в стенках и крышке цилиндра возникают значительные натяжения. Поэтому цилиндры компрессоров среднего и высокого давления изготавливают из стального литья или поковок.

Рабочая поверхность («зеркало») цилиндра образуется за прессованной втулкой из перлитного чугуна, обладающего хорошими антифрикционными свойствами. Так как при работе компрессора в результате трения поршня о втулку может выделяться значительное количество теплоты, то для ее отвода между втулкой и корпусом цилиндра предусмотрено пространство, в котором циркулирует охлаждающая жидкость.

Цилиндры выполняют с двумя торцовыми крышками или с одной крышкой и глухой стенкой со стороны вала. Наибольшее распространение получили цилиндры с двумя торцовыми крышками и клапанами, размещенными на цилиндрических стенках.

В компрессорах низкого давления применяют составные цилиндры, состоящие из четырех частей (корпуса цилиндра, передней и задней крышек и «мокрой» втулки). Такая конструкция проста в изготовлении, но трудоемка при обеспечении уплотнения разъемов. Поэтому цилиндры компрессоров высокого давления изготавливают из монолитных поковок со съемной клапанной головкой. На рис. 141 показан составной цилиндр из стального литья. Внутрь стального корпуса / запрессована чугунная втулка 2. Охлаждающая рубашка 4 имеет фланцы 5 и 6 (один —для крепления к цилиндру соседней ступени, а другой для крепления головки цилиндра). Для создания герметичности в полости «водяной рубашки» установлено манжетное уплотнение 3. Всасывающий и нагнетательный клапаны (на чертеже не показаны) устанавливают в отверстиях 8 и 9, выполненных в головке 7, к ней же крепятся патрубки нагнетательного и всасывающего 10 трубопроводов.

У передвижных компрессоров цилиндры, как правило, имеют воздушное охлаждение. Для повышения интенсивности теплоот дачи наружные поверхности корпуса цилиндра и крышки выполняют оребренными (рис. 142), где S — шаг, h — толщина и R — радиус ребра.

Поршни. Поршень — подвижная деталь компрессора, плотно перекрывающая поперечное сечение цилиндра и совершающая возвратно-поступательное движение в направлении его оси. Под действием поршня перекачиваемому газу сообщается избыточ­ное давление.

Существуют три основных типа поршней: тронковые, дисковые и дифференциальные.

Тронковые поршни соединяют непосредственно с шатуном с помощью поршневого пальца. Цилиндрическая поверхность таких поршней состоит из верхнего пояса и юбки. В верхнем поя­се устанавливают уплотняющие поршневые кольца, в юбке — маслосъемные кольца, назначение которых заключается в удалении частиц масла, попадающего из картера. Тронковые поршни применяют обычно в ступенях одностороннего действия. Поэтому они воспринимают нормальные усилия, возникающие в процессе работы. Длина тронковых поршней

L_T.П=(0,8-2,0) D,

где   D — максимальный    диаметр поршня.

Дисковые поршни имеют относительно небольшую длину и применяются в ступенях низкого давления двустороннего действия. Длина дискового поршня L_Д.П = (0,2-0,4) D.

На рис. 143 представлен дифференциальный поршень второй, третьей и пятой ступеней вертикального компрессора. Поршни второй и третьей ступеней чугунные, смонтированы на штоке. Поршень пятой ступени наборный.

В большинстве случаев дисковые поршни выполняют скользящими по всей несущей поверхности, которую заливают баб битом. В некоторых конструкциях несущая поверхность выполнена в виде бронзовой наплавки.

Дифференциальные поршни представляют собой комбинацию нескольких поршней разных диаметров, объединенных в одну деталь. Они применяются в компрессорах с несколькими ступенями в одном ряду.

На рис. 144 изображен дифференциальный поршень первой и третьей ступеней вертикального воздушного компрессора. В середине поршня первой ступе ни выполнено гнездо для установки под пятника сферической головки шатуна. Поршень имеет два уплотнительных кольца и одно маслосъемное. Поршень третьей ступени — наборный.