Поршневой компрессор: устройство, характеристики, принцип работы

Поршневой компрессор: устройство, характеристики, принцип работы

Поршневой компрессор — это устройство, предназначенное для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Назначение поршневого компрессора заключается в подаче сжатого воздуха или газа под избыточным давлением, более 0,2 – 0,3 МПа.

Электрические поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия при относительно ограниченной подаче воздуха или газа.

Содержание статьи

• Принцип работы поршневого компрессора
• Устройство
• Характеристики компрессора
• Регулирование подачи
• Типы поршневых компрессоров

Поршневой компрессор обладает высоким коэффициентом полезного действия и его применение наиболее целесообразно при давлении более 1 МПа и при малой подаче.

Компрессор поршневой центробежный конструктивно и по принципу действия похож на многоступенчатый центробежный насос. Отличие заключается в том, что рабочим телом является сжимаемый газ.

Работа поршневого компрессора

Принцип работы поршневого компрессора похож на действие поршневого насоса. Отличием является то, что поршень насоса выталкивает жидкость в течение всего нагнетательного хода, а компрессор поршневой выталкивает воздух или газ лишь после того, как давление в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии.

Принцип действия поршневого компрессора основан на совместной работе:
цилиндра;
поршня;
клапана нагнетания;
клапана всасывания;
шатуна;
коленчатого вала.

Всё начинается с того, что привод поршневого компрессора приводит в движение коленчатый вал. Работа поршневого компрессора состоит в подаче сжатого воздуха или газа под избыточным давлением и происходит это следующим образом.

При движении поршня вправо из крайнего левого положения всасывающий клапан k1 открыт и воздух всасывается в цилиндр. Давление на протяжении всего хода всасывания постоянно и равно атмосферному.

При ходе поршня из крайнего правого положения влево всасывающий клапан k1 закрывается и газ, замкнутый в левой полости цилиндра сжимается.

При достижении давления p2, равного давлению газа в нагнетательном сборнике, открывается нагнетательный клапан m1, и газ будет выталкиваться из цилиндра при постоянном давлении p2.

По окончании нагнетания, если принять полное опорожнение цилиндра от газа, начнется снова всасывание. При этом должно произойти мгновенное падение давления.

В зависимости от конструкции поршневые компрессоры бывают: простого и двойного действия.

Устройство поршневого компрессора

В устройство поршневого компрессора входят рабочий цилиндра и поршень, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра.

Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Компрессоры промышленные поршневые бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W — образным и другим расположением цилиндров.

В зависимости от назначения различается конструкция поршневого компрессора одинарного действия (когда поршень имеет одну рабочую сторону) и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами).

По степени сжатия газа бывают модели одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Схема работы поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения.

При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр поршневого компрессора.

При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

По расположению цилиндров подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с наклонными цилиндрами.

По способу охлаждения – с воздушным и водяным охлаждением.

По числу ступеней сжатия компрессор бывает 2, 4 и 6 поршневой. При такой конструкции все цилиндры имеют одинаковый размер и процессы всасывания и сжатия воздуха происходят в каждом из цилиндров по очереди. Каждый элемент работает в противофазе.

Двухступенчатый поршневой компрессор напротив оборудуется цилиндрами разных размеров. Первая ступень сживает воздух, затем он попадает в межступенчатый охладитель, в качестве которого выступает медная трубка.

В такой трубке сжатый воздух охлаждается и сжимается ещё больше. Потом он попадает на вторую ступень и сжимается ещё больше. Достоинством такого типа установки является большой показатель КПД при меньшем расходе энергии.

Характеристика поршневого компрессора.

В зависимости от способа монтажа, который предусматривает конкретная модель обращают внимание на следующие характеристики компрессора.

Давление нагнетания – избыточное давление, которое способен обеспечить компрессор. В зависимости от модели этот параметр может достигать значения более 300 кгс/см 2

Производительность поршневых компрессоров – количество всасываемого и сжимаемого газа или воздуха. Этот параметр зависит от диаметра поршня, длины хода поршня и скорости вращения вала.

Качество рабочего воздуха – такой показатель очень важен для оборудования используемого в промышленной отрасли, там где часто перекачиваемый воздух содержит примеси масла или других жидких сред.

Мощность поршневого компрессора относится в приводу конкретной модели и измеряется в килоВаттах. Отдельно такая характеристика считается редко, поскольку в подавляющем большинстве случаев покупателям интересна только производительность.

Шум является очень важной характеристикой, поскольку оборудование этого типа считается очень шумным. Этот параметр указывается в дБ. Для уменьшения показателя шума поршневой компрессор может оборудоваться специальным защитным кожухом.

Характеристика показывает, где будут использоваться поршневые компрессоры. В зависимости от конкретных показателей это могут быть:
на компрессорных установках для сжатия воздуха – оборудования низкого давления
поршневая компрессорная установка для сжижения газа, его разделения и транспортирования – модели среднего давления
на установках для синтеза газов – оборудование высокого давления.

В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования.

Регулирование подачи поршневого компрессора.

Наиболее простым и удобным способом регулировать поршневой компрессор по подаче, который сразу приходит на ум является изменение частоты вращения привода вала. Однако при более глубоком анализе выясняется, что такой способ применим только в том случает, если привод поршневого компрессора осуществляется от двигателя внутреннего сгорания.

При электроприводе, как одном из наиболее распространенных в настоящее время способе привода компрессоров, регулирование изменение частоты вращения оказывается неприемлемым как с конструктивных, так и с энергетических соображений.

Если приводной двигатель работает с постоянной частотой вращения, то регулирование подачи компрессора может быть осуществлено следующими способами.

1. Регулирование за счет полного или частичного принудительного открытия всасывающих клапанов. Это приводит к полному или частичному переводу поршневого компрессора на холостой ход. При полном открытии всасывающих клапанов сжатие газа в цилиндре не происходит и засасываемый газ снова выталкивается во всасывающую трубу. Если всасывающие клапаны закрываются не полностью или только на части хода поршня, то, подача газа уменьшается. В практике предпочтительнее, как из конструктивных, так и энергетических условий, применять полное открытие всасывающих клапанов на части хода поршня.

2. Регулирование за счет перепуска газа из нагнетательного трубопровода во всасывающий. Такой перепуск может быть свободным или дроссельным. При дроссельном способе регулирования происходит более плавное изменение подачи компрессора, но без уменьшения потребляемой мощности. Поэтому в практике чаще применяется более простой и более экономичный способ – свободный перепуск с помощью байпасного вентиля.

3. Регулирование за счет установки дросселя во всасывающем трубопроводе. Установка дросселя на всасывающем трубопроводе вызывает падение давления при всасывании компрессора. Значит, при неизменном давлении нагнетания степень сжатия будет увеличиваться, а объемный КПД уменьшаться. Следовательно будет уменьшаться и подача компрессора.

4. Регулирование за счет подключения дополнительного пространства. Если крышки компрессора сделать пустотелыми и разделить полости на несколько ячеек, подключаемых к вредному пространству, или каким-либо другим способом подключить к вредному пространству некоторый регулируемый объем, то общий объем вредного пространства будет переменным. В этом случае регулирование объема вредного пространства будет заключаться в подключении или отключении части или всего дополнительного вредного пространства.

Каждый из описанных выше способов регулирования подачи компрессоров разработан и может использоваться как в ручном варианте так и автоматическим способом, с помощью различных устройств. В наше время автоматические способы регулирования показывают достаточную надежность, поэтому ручное регулирование подачи компрессоров все больше уступает место автоматическому.

Типы поршневых компрессоров

По конструктивным особенностям и принципу действия встречаются различные типы поршневых компрессоров. Большим спросом пользуются центробежные модели. Применяются также ротационные компрессоры, которые конструктивно и по способу привода сходны с центробежными машинами, однако по принципу действия (вытеснение) они относятся к поршневым машинам.

Если оборудование установлено на шасси то такая модель считается мобильной, если нет, то это стационарные поршневые компрессоры.

Масляный поршневой компрессор

К масляным поршневым компрессорам относится оборудование, в котором применяется смазка при работе цилиндров. К этому типу оборудования относятся воздушные, винтовые, судовые и др.

Принцип работы такого оборудования довольно прост. Цикл работы заключается в движении поршня. Одним движением поршень уходит из цилиндра и газ поступает в освободившийся объем, при возвращении поршня – газ сжимается, при этом сила давления растет. Пока совершается этот процесс всасывающий клапан закрывается и в работу включается клапан нагнетания, который выталкивает газ в магистраль.

Безмасляный поршневой компрессор

Безмасляные поршневые компрессоры используются тогда, когда необходима подача чистого воздуха или газа без риска попадания в них примесей смазочного материала.

Оборудования такого типа не требует масло для поршневых компрессоров, но это не значит, что оно работает без смазки. Конструктивно выполнено так, что масло не пересекается с воздушными потоками.

Первоначально это достигалось тем, что в корпусе компрессора делали специальные лабиринтные уплотнения. Такая конструкция не нашла широкого применения и в настоящее время безмасляные поршневые компрессоры комплектуются кольцами, выполненными из специальных композитных материалов.

Несмотря на особенности конструкции оборудование этого типа способно работать без ремонта более продолжительные периоды, чем компрессоры с использованием смазки цилиндров.

Как поменять подшипники коленчатого вала

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания работает в экстремальных условиях. Коленвал раскручивается на большие обороты, испытывает динамические нагрузки, поэтому нуждается в подшипниках и принудительной смазке пар трения. Кроме того, такая деталь должна быть зафиксирована с минимальными люфтами. Например, допустимый зазор в сопряжении поверхностей шейки шатуна, шатунного вкладыша и самого шатуна коленвала ВАЗ 2106 должен составить не более 0,1 мм. Для долговечной и стабильной работы коленвалу нужны подшипники.

Типы и строение подшипников коленвала

Можно выделить следующие виды подшипников коленвала: опорные и упорные. По типу исполнения они могут быть качения или скольжения.

1. Подшипники качения. В таких подшипниках шарики (или ролики), заключенные в сепаратор, передвигаются по замкнутой траектории между внешним и внутренним кольцом тел вращения. Подшипник одевается на вал, плотно вставляется в блок двигателя. Такие подшипники применяются в качестве опорных на коленчатых валах двигателей с маленьким объемом (например, мопеды, мотоблоки). Еще подшипник качения используется для опоры и вращения первичного вала КПП, устанавливается во фланце коленчатого вала.
2. Подшипники скольжения устанавливаются в узлах коренных (опорных) и шатунных шеек коленчатого вала. Изготавливаются такие подшипники из стальной ленты в форме двух «полумесяцев» или цилиндрических втулок, соединенных между собой и с блоком двигателя специальным замком. Сверху подшипники с шейками фиксируются крышками на болтах. На поверхность трения подшипников коленчатого вала наносят специальное «антифрикционное» покрытие, которое препятствует износу. Проточки и отверстия в теле подшипника позволяют смазывать его принудительно. На более старых двигателях встречаются коленчатые валы, у которых передний и задний коренные подшипники скольжения (крайние с противоположных концов), выполнены в виде не разрезных втулок.

Размер подшипников, а точнее их толщина подбирается в зависимости от состояния шеек коленвала. Со временем шейки стачиваются, чтобы компенсировать износ, производители выпускают ремонтные подшипники. Как правило, существует 4-5 ремонтных размеров. Чтобы подогнать шейки коленвала под новые подшипники, коленчатый вал шлифуют до следующего ремонтного размера.

В работе коленчатого вала необходимо предупредить продольные осевые смещения. Для этого также применяют подшипник скольжения, но устанавливают его в вертикальной плоскости. Такой подшипник является упорным. Он имеет форму «полуколец» и устанавливается между плоскостями постели вала и торцом его щеки. Полукольца не дают смещаться валу вперед или назад во время нагрузок. В современных двигателях коренные подшипники коленвала часто объединяют с упорными.

Смазка узлов подшипников коленвала

Подшипники скольжения могут работать в режиме жидкостного или полужидкостного трения. В режиме жидкостного трения поверхности не соприкасаются, вращение осуществляется на слое масла, под нагрузкой образуется так называемый «масляный клин». В случае с полужидкостным режимом трение будет жидкостным и граничным (смешанным). При граничном трении работа осуществляется на тонкой пленке масла. Смешанный и особенно граничный режимы работы, опасны для двигателя. От трения поверхности могут нагреться до критической температуры, что приведет к повреждениям подшипников и шейки вала.

Во время запуска двигателя режим будет полужидкостным, низкие обороты не позволят обеспечить маслонасосу необходимое давление. Далее после запуска с ростом оборотов создадутся условия для жидкостного режима работы и для достаточной смазки двигателя.

Замена подшипников коленчатого вала

Итак, как снять подшипник с коленвала? Если говорить о подшипнике первичного вала КПП, то без применения специальных съемников для выпресовки подшипника не обойтись. На рынке в ассортименте представлены как универсальные съемники, так и съемники для конкретных моделей подшипников.

Подшипники скольжения коленчатого вала снять не сложно, но для этого потребуется демонтаж и полная разборка двигателя. Рассмотрим замену подшипников на примере двигателя ВАЗ 2106.

Пред началом работ убедитесь, что располагаете всем необходимым. Не спешите снимать вал и подшипники, для начала необходимо проверить осевые люфты коленчатого вала.

1.Сняв все узлы и оборудование, мешающие работе, демонтировать блок двигателя (блок лучше установить на ремонтный стенд).

2. Демонтировать маховик. Для удобства на «венец» маховика необходимо установить фиксатор. Перед демонтажем необходимо отметить положение маховика относительно блока двигателя, промаркировать очередность болтов крепления маховика.

3. Демонтировать поддон картера и маслонасос.

4.Открутить крышки подшипников шатунов, демонтировать шатуны, поочередно снимая их вместе с поршнями.

7. Снять коленчатый вал.

8. Выполнить очистку посадочных поверхностей. Заменить коренные подшипники. Важно: у подшипников № 1,2,4,5 есть проточка (канавка по центру). На третьем вкладыше проточки нет.

9. Заменить полукольца коленвала.

10. Установить коленчатый вал, накрыть его обратными половинками коренных подшипников, расставить крышки и обтянуть динамометрическим ключом. Установив в шатуны нижние половинки подшипников, поставить поршни, накрыть их ответными половинками подшипников с крышками, обтянуть динамометрическим ключом. Затяжка осуществляется с паспортными усилиями, установленными производителем. Для коренных подшипников ВАЗ 2106 усилие равно значению 68,31–84,38 Н.м, а шатунных —43,32–53,51 Н.м.

Подшипники коленчатого вала обеспечивают его стабильную нормальную работу, увеличивают ресурсность. При наличии необходимого оборудования и навыков, замена подшипников вполне по силам для рядового автомобилиста.

Коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к компрессоростроению. Заявляемый коленчатый вал предназначен для использования в кривошипно-шатунных механизмах поршневых компрессоров. Достигается обеспечение возможности механической прочистки смазочного канала коленчатого вала. Коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора содержит коренные шейки (2, 8), шатунные шейки (4, 6), щеки (3, 5, 7), масляный канал, состоящий из сообщающихся прямолинейных ветвей. При этом на валу последовательно выполнены первая коренная шейка (2), первая щека (3), первая шатунная шейка (4), вторая щека (5), вторая шатунная шейка (6), третья щека (7), вторая коренная шейка (8). При этом:

— первая наклонная ветвь (9) масляного канала выполнена сквозной, а ее выходные отверстия расположены на криволинейных поверхностях первой щеки (3) и третьей щеки (7);

— вторая наклонная ветвь (10) соединяет центр боковой поверхности второй коренной шейки (8) с первой наклонной ветвью (9);

— радиальная ветвь (11) первой шатунной шейки (4) соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью (9);

— радиальная ветвь (12) второй шатунной шейки (6) соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью (9).

Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к компрессоростроению. Заявляемый коленчатый вал предназначен для использования в кривошипно-шатунных механизмах поршневых компрессоров.

Предшествующий уровень техники.

Коленчатые валы широко известны. Известен, например, коленчатый вал унифицированного поршневого компрессора П110 (Н.А.Ястребова, А.И.Кондаков, В.Д.Лубенец, А.Н.Виноградов «Технология компрессоростроения», Издательство «Машиностроение» 1987 г., стр.72-75 [1]) содержащий коренные шейки, шатунные шейки, щеки, осевой и радиальный масляные каналы, конец вала.

Недостатком указанного аналога [1] является такое выполнение осевого масляного канала, при котором усложняется его очистка от металлической стружки, заусенцев и других загрязнений. Выход осевого масляного канала сопрягается с глухим основанием радиального масляного канала. Место этого сопряжения является труднодоступным для механической очистки каналов. Это усложняет очистку масляных каналов коленчатого вала от загрязнений.

Известен так же коленчатый вал ВШ — 2,3/230М пятиступенчатого компрессора производства ОАО «Уральский компрессорный завод» («Агрегат компрессорный ВШВ-3/100. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 391.314.00.000 ТО», http://www.tit-spb.ru/upload/files/vshv3_100.pdf [2]) содержащий конец, шатунные шейки, коренные шейки, щеки, осевые и радиальные сверления для подвода смазки к нижним головкам шатунов.

Недостатком указанного аналога [2] является расположение выходов осевых сверлений в глухих основаниях радиальных сверлений. Такое выполнение осевых смазочных каналов усложняет очистку осевых и радиальных сверлений коленчатого вала от загрязнений.

Указанный коленчатый вал [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близкой системой того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.

Раскрытие полезной модели.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является обеспечение возможности механической прочистки смазочного канала коленчатого вала.

Сущность полезной модели состоит в том, что коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора содержит коренные шейки, шатунные шейки, щеки, масляный канал, состоящий из сообщающихся прямолинейных ветвей. При этом на валу последовательно выполнены первая коренная шейка, первая щека, первая шатунная шейка, вторая щека, вторая шатунная шейка, третья щека, вторая коренная шейка. При этом:

— первая наклонная ветвь масляного канала выполнена сквозной, а ее выходные отверстия расположены на криволинейных поверхностях первой щеки и третьей щеки;

— вторая наклонная ветвь соединяет центр боковой поверхности второй коренной шейки с первой наклонной ветвью;

— радиальная ветвь первой шатунной шейки соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью;

— радиальная ветвь второй шатунной шейки соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью.

Выходные отверстия первой наклонной ветви масляного канала целесообразно выполнять закрытыми пробками. Передний конец вала предпочтительно снабжать посадочной поверхностью под сальник и приводной механизм. Вторую коренную шейку желательно выполнять с, по крайней мере, одним резьбовым отверстием на боковой поверхности.

Краткое описание чертежей.

Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами.

На фигуре 1 показан коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора, вид сбоку, на фиг.2 — коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора, вид сверху.

Осуществление полезной модели.

Коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора содержит последовательно расположенные передний конец вала (1), первую коренную шейку (2), первую щеку (3), первую шатунную шейку (4), вторую щеку (5), вторую шатунную шейку (6), третью щеку (7), вторую коренную шейку (8).

Коренные шейки (2, 8) предназначены для работы в опорных подшипниках.

Шатунные шейки (4, 6) предназначены для работы в шатунных подшипниках.

Щеки (3, 5, 7) соединяют шатунные шейки (4, 6).

Коленчатый вал содержит масляный канал, содержащий несколько сообщающихся прямолинейных ветвей. Ветви соединены между собой так, чтобы обеспечить проталкивание загрязнений и остатков стружки наружу, например, с помощью шомпола. Масляный канал предназначен для подвода масла на рабочую поверхность шатунных шеек (4, 6).

При этом масляный канал содержит:

— первую наклонную ветвь (9), выполненную сквозной. Выходные отверстия этой ветви расположены на криволинейных поверхностях первой щеки (3) и третьей щеки (7);

— вторую наклонную ветвь (10), соединяющую центр боковой поверхности второй коренной шейки (8) с первой наклонной ветвью (9);

— радиальную ветвь (11) первой шатунной шейки (4), соединяющую рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью (9);

— радиальную ветвь (12) второй шатунной шейки (6), соединяющую рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью (9).

Выходные отверстия первой наклонной ветви (9) масляного канала являются технологическими. Эти отверстия закрываются пробками при использовании коленчатого вала.

Передний конец вала имеет посадочную поверхность под сальник и приводной механизм (не показаны).

Вторая коренная шейка (8) на боковой поверхности имеет по крайней мере одно резьбовое отверстие (13) для крепления штока масляного насоса (не показан).

Коленчатый вал используют следующим образом.

После изготовления вала (сверлении ветвей масляного канала) выполняют очистку масляного канала от металлической стружки, заусенцев и других загрязнений. При этом используют преимущественно шомпол и щетки. При этом выполняют проталкивание загрязнений в сторону сквозной первой наклонной ветви (9), а затем удаление загрязнений из этой сквозной ветви.

Затем закрывают технологические выходные отверстия пробками, преимущественно, резьбовыми.

Затем на коренные шейки (2, 8) коленчатого вала устанавливают опорные подшипники и закрепляют вал в станине. С шатунными шейками (4, 6) соединяют шатуны кривошипно-шатунного механизма. Передний конец (1) вала уплотняют сальником и соединяют с приводным механизмом.

Выходное отверстие второй наклонной ветви (10) подключают к системе смазки компрессора. Подключение предпочтительно осуществлять через полый шток масляного насоса, закрепляемый на боковой поверхности второй коренной шейки (8).

При работе компрессора приводной механизм вращает коленчатый вал, который приводит в движение шатуны.

При необходимости очистки масляного канала коленчатый вал снимают со станины, отсоединив шатуны, снимают опорные подшипники, удаляют пробки. Затем выполняют прочистку ветвей масляного канала как описано выше.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом коленчатом валу поршневого оппозитного двухрядного компрессора заявляемый технический результат: «обеспечение возможности механической прочистки смазочного канала коленчатого вала» достигается за счет того, что заявленный коленчатый вал содержит коренные шейки, шатунные шейки, щеки, масляный канал, состоящий из сообщающихся прямолинейных ветвей. При этом на валу последовательно выполнены первая коренная шейка, первая щека, первая шатунная шейка, вторая щека, вторая шатунная шейка, третья щека, вторая коренная шейка. При этом:

— первая наклонная ветвь масляного канала выполнена сквозной, а ее выходные отверстия расположены на криволинейных поверхностях первой щеки и третьей щеки;

— вторая наклонная ветвь соединяет центр боковой поверхности второй коренной шейки с первой наклонной ветвью;

— радиальная ветвь первой шатунной шейки соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью;

— радиальная ветвь второй шатунной шейки соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью.

Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленной полезной модели, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Заявляемый коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора реализован с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение во всех областях деятельности, где требуется преобразование вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение крейцкопфа или поршня.

1. Н.А.Ястребова, А.И.Кондаков, В.Д.Лубенец, А.Н.Виноградов. «Технология компрессоростроения». Издательство «Машиностроение» 1987 г.

2. «Агрегат компрессорный ВШВ-3/100. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 391.314.00.000 ТО», http://www.tit-spb.ru/upload/files/vshv3_100.pdf

1. Коленчатый вал поршневого оппозитного двухрядного компрессора, содержащий коренные шейки, шатунные шейки, щеки, масляный канал, состоящий из сообщающихся прямолинейных ветвей, отличающийся тем, что на валу последовательно выполнены первая коренная шейка, первая щека, первая шатунная шейка, вторая щека, вторая шатунная шейка, третья щека, вторая коренная шейка, при этом: первая наклонная ветвь масляного канала выполнена сквозной, а ее выходные отверстия расположены на криволинейных поверхностях первой щеки и третьей щеки; вторая наклонная ветвь соединяет центр боковой поверхности второй коренной шейки с первой наклонной ветвью; радиальная ветвь первой шатунной шейки соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью; радиальная ветвь второй шатунной шейки соединяет рабочую поверхность этой шейки с первой наклонной ветвью.

2. Вал по п.1, отличающийся тем, что выходные отверстия первой наклонной ветви масляного канала закрыты пробками.

3. Вал по п.1, отличающийся тем, что его передний конец имеет посадочную поверхность под сальник и приводной механизм.

4. Вал по п.1, отличающийся тем, что вторая коренная шейка на боковой поверхности имеет по крайней мере одно резьбовое отверстие.

Маневровые локомотивы

Компрессор ПК-35 кривошипно-шатунный, двухцилиндровый, двухступенчатого сжатия. Расположение цилиндров У-образное с углом развала 90°. Привод компрессора от электродвигателя постоянного или переменного тока на электровозах или от дизеля на тепловозах. Направление вращения коленчатого вала указано стрелкой, прикрепленной на корпусе компрессора со стороны привода.

Компрессор ПК-5,25 отличается от компрессора ПК-35 количеством цилиндров (шесть вместо четырех), производительностью и потребляемой мощностью.

Корпус 1 с четырьмя опорными лапами отлит из серого чугуна. В передней торцовой стенке со стороны привода имеется расточка для установки одного коренного подшипника коленчатого вала 20, а в задней — отверстие, через которое монтируется вал вместе с крышкой и вторым подшипником.

Корпус служит также резервуаром для масла, которое зимой перед пуском компрессора подогревается с помощью электрического нагревателя 25.

С боков на корпусе есть два люка с крышками 2 и 24, открывающимися во время сборки и разборки компрессора.

Коленчатый вал, изготовленный из углеродистой стали, опирается на два радиальных однорядных шариковых подшипника 4. На щеках вала закреплены противовесы 22, а на шейке смонтированы два шатуна 5. Каждый конец вала уплотнен в стенке корпуса резиновыми манжетами. На конусныйхвостовик насаживается маховик или шкив, а с противоположной стороны вала на шпонках крепятся цилиндрическая прямозубая шестерня привода масляного насоса и ведущий шкив привода вентилятора.

Шатуны 5 двутаврового сечения соединены с тронковыми поршнями 9 при помощи пальцев 17 плавающего типа, вставленных в бронзовые втулки 18. Поверхность отверстия кривошипных головок шатунов сначала облуживают, а затем заливают слоем баббита Б83 толщиной 1 мм. Зазоры в разъемных подшипниках шатунов регулируют подбором прокладок 21.

Тронковые поршни имеют тонкие стенки, усиленные ребрами. Поршень первой ступени диаметром 190 мм отлит из алюминиевого сплава, поршень второй ступени диаметром 152 мм — из чугуна. В две верхние канавки поршней вставлены компрессионные кольца 8, в две нижние — маслосъемные 7.

Чугунные литые цилиндры снабжены охлаждающими ребрами и имеют достаточно толстые стенки. Благодаря этому их можно растачивать под запрессовку втулок при ремонте.

Каждая клапанная коробка 13 разделена перегородкой на две полости: всасывающую 8 и нагнетательную Н. Всасывающие и нагнетательные клапаны выполнены самопружинящими из стали марки Х15Н9 и имеют ширину 8 мм, толщину 0,6 мм. Пластины клапанов посекционно установлены между клапанными плитами 10 и 11 одна пара клапанных плит в сборе объединяет всасывающие и нагнетательные клапаны данного цилиндра, состоящие каждый из нескольких пластин.

Пластины всасывающих клапанов утоплены в гнездах нижней плиты 10, нагнетательных — в гнездах верхней плиты 11; все они свободно перемещаются в гнездах. Прогиб и подъем пластин ограничен сферической поверхностью гнезда, радиус которой соответствует радиусу изгиба пластин. На задней крышке компрессора установлен сапун для предотвращения выбрасывания масла из картера и поддержания в нем постоянного давления.

Холодильник 15 барабанно-петлевой конструкции размещен между цилиндрами. Оребренные поверхности цилиндров и крышек клапанов, а также поверхность холодильника обдуваются потокомвоздуха от осевого вентилятора, который приводится во вращение через клиноременную передачу от коленчатого вала.

Натяжение клинового ремня регулируется роликом.

Засасываемый компрессором из атмосферы воздух очищается в инерционно-масляном воздухоочистителе 3 с фильтрующим элементом » поддоном, в который заливается компрессорное масло. Стрелками показано движение воздуха.

Рабочий цикл (всасывание и нагнетание) осуществляется за один оборот коленчатого вала. При движении поршня 9 вниз в ЦНД 6 образуется разрежение. Вследствие этого открывается всасывающий клапан и наружный воздух, проходя через воздухоочиститель 3, заполняет полость над поршнем.

При движении поршня вверх всасывающий клапан закрывается, воздух в цилиндре сжимается до 3,5 кгс/см2, открывает нагнетательный клапан и по трубе 14, снабженной предохранительным клапаном 12, поступает в холодильник 15.

Из холодильника воздух по трубе 16 через всасывающий клапан второй ступени поступает в ЦВД, где сжимается до 9 кгс/см2, а затем через нагнетательный и обратный клапаны подается в главный резервуар.

Клапан холостого хода 19 усл. № 527 и регулировочный клапан 23 усл. № 525Б управляют работой компрессора в зависимости от давления воздуха в питательной магистрали.

Смазка компрессора комбинированная; к разъемным шатунным подшипникам и верх ним головкам шатунов масло поступает под давлением от шестеренного насоса 2 (рисунок на с. 57), приводимого в действие коленчатым валом 7; цилиндры и коренные подшипники коленчатого вала смазываются разбрызгиванием.

Шестеренный насос засасывает масло из картера 3 через сетчатый фильтр 4, а затем через щелевой фильтр 1 и регулировочный клапан 11 нагнетает его под давлением 1-5—2,5 кгс/см2 в смазочные каналы коленчатого вала.

Наливное отверстие картера закрывается пробкой 5. Уровень масла контролируется щупом 6, а давление его проверяется по манометру 10 (для проверки предварительно надо открыть кран 9).

При падении давления масла в системе ниже 0,8 кгс/см2 срабатывает датчик 8 и загорается сигнальная лампа на пульте управления компрессором.

Номинальная производительность компрессора составляет 3,5 м3/мин при частоте вращения вала 1450 об/мин.

В настоящее время компрессоры ПК-35 применяются в основном на тепловозах промышленного транспорта и на магистральных локомотивах некоторых серий.

Риг З.Р Компрессор ПК-5Д5

1 — клапанная коробка ЦВД, 2 — ЦВД, 3 — маслоуказатель (щуп), 4 — корпус, 5 — предохранительный клапан, 6 — холодильник, 7 — клапанная коробка ЦНД, 8 — сапун, 9 — ЦНД, 10 — всасывающий воздушный фильтр, 11 — масляный фильтр, 12 — электроподогреватель масла, 13 — масляный насос, 14 — коленчатый вал, 15 — вентилятор, 16 — стойка вентилятора, 17 — клиновой ремень, 18 — крышка, 19 — палец муфты, 20 — ведомая полумуфта, 21 — ведущая полумуфта, 22 — сливная пробка.