噴油滑片空壓機系統油路設計分析

黃帆帆

摘要：滑片空氣壓縮機具有結構簡單、零部件少，轉速低、可靠性高，運轉平穩、噪聲低、振動小、效率高，使用壽命長等特點。噴油滑片空氣壓縮機油路設計對壓縮機的運行起著決定性的影響。通過分析噴油滑片空壓機的油路設計，詳細介紹如何通過油路設計讓滑片空氣壓縮機各個部位得到潤滑，揭示一種如何以方便、高效的方式實現噴油滑片空氣壓縮機的高效率運轉的油路設計方法。

關鍵詞：噴油滑片空壓機;潤滑油;回油管

傳統的滑片機的主要缺點是滑片與轉子、氣缸之間摩擦比較嚴重，因而產生較大的摩擦損失。尤其是壓縮機轉速較高時，滑片在離心力的作用下緊貼氣缸，滑片緊貼轉子往復運動，此時滑片與氣缸之間、滑片與轉子之間摩擦與磨損非常嚴重，導致壓縮機無法正常工作。滑片機的摩擦損失約占總損失的99%以上，因此解決滑片機的摩擦問題是關鍵，而油路設計是解決摩擦問題的關鍵。本文根據滑片機的特性原理進行了油路設計分析。

1 滑片空氣壓縮機工作原理

它主要由轉子、定子（氣缸）和滑片等三部分組成，其中轉子上開有軸向的凹槽，滑片在其中徑向自由滑動。定子為一個氣缸，轉子在定子中偏心設置，使二者在幾何上相切（在實際結構中，切點處保持一定間隙）。當轉子旋轉時，滑片在離心力的作用下甩出并與定子通過油膜緊密接觸，相鄰兩片滑片與定子內壁間形成一個封閉的扇形空氣腔——壓縮腔。隨著轉子的連續運轉，壓縮腔容積從小到大周而復始地變化。

氣缸上設有吸氣和排氣孔，壓縮腔最大時吸氣完成，隨著轉子轉動，壓縮腔的體積隨著滑片滑出量縮小而縮小，氣體被壓縮。當組成該壓縮腔的前滑片達到排氣孔的上邊緣時，該壓縮腔與排氣孔相通，則壓縮結束，排氣開始。當該壓縮腔的后滑片越過排氣口時，排期結束。轉子繼續旋轉容積開始增大，留在余隙中的高壓氣體膨脹。當壓縮腔的前滑片達到吸氣孔口的下邊緣后，與吸氣相通，重新吸入氣體。

2 潤滑油主要作用

潤滑油在噴油滑片空壓機系統中扮演者重要的角色，相當于人體的血液，它起到冷卻、潤滑、密封、防銹、減噪、緩沖、清洗等作用。油路設計對壓縮機運行的可靠性和經濟型有著決定性的影響。

3 噴油滑片機系統油路設計分析

空壓機開機工作后，為了快速建立油壓，當系統壓力低于最小壓力閥設定值（0.3～0.4Mpa）的壓力下，最小壓力閥處于閉合狀態。油壓建立起來后，在壓力的作用下油分罐內下部的潤滑油被壓出，經過油過濾器濾除油中的雜質顆粒，減少機器的磨損，再經冷卻器降低潤滑油的溫度，送回到主機。進入主機內部主油道的油分為三個路徑。滑片壓縮機主要運動部件有轉子、滑片，要使壓縮機正常工作，必須在他們有相對運動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滑油。另外要確保各運動件相對摩擦面之間有一定的儲油，來保證機器剛剛啟動時各摩擦副的潤滑，避免因缺油而擦傷或抱死現象的發生。

1.電機 2.聯軸器 3.滑片主機 4.電磁閥 5.進氣閥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.油過濾器 13.風機 14.冷卻器潤滑路徑一：（如圖3）氣缸上設有若干噴油孔（油道1），進入主機的潤滑油首先經過主油道經氣缸壁上分部的若干的小通道（油道1）直接噴入氣缸內。噴油口開設的位置很重要，要注意以下幾點：第一，要確保噴油口在第一腔也就是進氣完畢的封閉腔（最大腔進氣完畢）的后面腔。因為油是不可壓縮的，如果在進氣完成進入會占用進氣空間，從而影響進氣量。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。因為潤滑油是通過油壓差將潤滑油壓入主機內，要始終保證機頭進油口壓縮腔的壓力小于油分罐內最小的壓力，也就是最小按壓力閥設定的壓力。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。噴入氣缸內的潤滑油保證轉子與滑片之間、轉子與滑片之間、滑片與滑片之間油膜層的順利建立，起到密封、潤滑、冷卻、清洗、減磨、緩沖等作用，進入主機的大量潤滑油跟隨高壓空氣排除形成循環油路;

潤滑路徑二：（如圖3）轉子與軸承座端面，軸承端面上設有環形油槽，油槽開設的位置必須在轉子端面與軸承座端面交集的地方，否則會造成壓縮腔相通，高壓氣體向低壓腔走，造成功耗大排量低。次油槽的潤滑油，保證轉子與端面潤滑油的供給，保證轉子與軸承座、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，跟隨空氣排出實現油路循環;

潤滑路徑三：（如圖3）前后軸承座上設有油道3，與油道3相通的軸承座上設有油槽。滑動軸承裝在軸承座上，滑動軸承上設有幾個均布排布的油道，與軸承座上油槽相通。主油道經油道3，直接通向軸承座油槽內，在經過滑動軸承上油孔進入滑動軸承與轉子運轉摩擦副表面。保證軸承與轉子、轉子端面與軸承座端面間得到冷卻和潤滑，高壓潤滑油順孔進入滑動軸承內部，使轉子懸浮與滑動軸承內部減少磨損。從轉子與滑動軸承余隙中流出的潤滑油（如圖4）進入軸承座的油經油道4、油道5直接從軸承座油道通向轉子內儲油槽中，滑動軸承上開有若干徑向油槽（油道6），油槽（油道6）開設在轉子槽低壓腔側。潤滑油（如圖4）經軸承座工藝孔進入轉子槽的底部，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，同時潤滑和冷卻滑片與轉子，也為下此開機儲存一部分油。轉子上設有若干油槽（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封閉的油路循環。

三路潤滑油在壓縮的過程中以氣相和液相兩種形式存在，在主機內與壓縮空氣匯合，經排氣口隨壓縮空氣進入油分罐。處于液態的潤滑油占了多大部分，通常直徑在1—50um，其余還有一小部分的油接近氣體分子數量級，僅有001um。油分罐內設置有旋轉通道，其中直徑大于1um的液態油進入油分罐首先通過旋轉通道，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滑油的99.7%，另外直徑小于1um的油滴采用聚結方法濾出，這種方法實際上采用一種多孔過濾材料（超細玻璃纖維），直徑大于材料孔徑的油滴，在元件表面濾出來。然后利用過濾材料內部流道形狀和大小的改變，可使進入其內部的小直徑油滴在慣性力在作用下，在材料的纖維上聚結成大直徑油滴聚結在油氣分離器的底部，經回油管送入滑片機主機進氣口與空氣匯合進入下次潤滑循環。傳統回油管上設有回油單向閥和節流小孔，單向閥的增加要增加兩個漏油接頭點，而且回油節流孔很容易堵塞，造成跑油。本回油管下端設有鴨嘴形回油口結構，回油管插在油分芯內集油凹槽內，其中鴨嘴的設計增大了堵塞面積，起到節流和防堵塞的作用，避免回油管在回油的同時會帶走部分氣體和因回油管堵塞造成的跑油現象的發生。

4 結語

從上述噴油滑片機油路結構的設計，很好地揭示了一種解決轉子磨損、噪聲、泄漏、跑油、密封和排氣溫度高等問題的油路設計，具有結構簡單、可靠性高及操作方便等優點。

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