空气压缩机的结构原理

摘要：近年来，城市轨道交通运输飞速发展，其核心运载工具是城市轨道交通车辆，而城轨车辆的制动装置在列车运行过程中有着非常重要的作用。它直接影响着列车能否安全可靠运行，目前城轨车辆制动方式主要有电制动和空气制动两大类。而空气制动是的动力源是压力空气，主要由空气压缩机来生产。空气压缩机有离心式、容积式等，而城轨道车辆主要采用的是容积式空气压缩机，容积式空气压缩机常用的有活塞式和螺杆式。今天我主要讲述城轨车辆常用的一种活塞式空气压缩机的结构原理。

关键词：列车；压力空气；结构与性能

目前城轨车辆所用的活塞式空气压缩机是VV120型，典型的三缸两级压缩结构。它是由活塞缸、空气过滤器、中间冷却器、后冷却器等构成。如图1所示。

该活塞式空气压缩机的工作过程如下：

自然空气通过进气口首先进入空气过滤器，在空气过滤器里对自然空气进行除杂和净化处理以提高其清洁度，如果清洁度不达标，空气里的杂质随着空气进入空气压缩机内部时会对相邻接触件表面造成磨损，也可能会造成管道及网眼的堵塞。经过空气过滤器过滤的空气被送入两个低压活塞缸进行第一次压缩，在这里我们定义其为一级压缩。活塞缸的压缩动作是由电动机通过联轴器带动轴箱里的W形曲轴动作。而曲轴与三个活塞缸的活塞杆相连，所以随着电机的转动，活塞缸里的活塞杆带动活塞在缸体里做往复运动。因为这个压缩过程是绝热过程，所以在两个低压活塞缸里完成一级压缩后的空气不仅压力会升高其温度也会升高。压力升高是我们所需的而温升并不是我们想要的，所以，该压力空气需要送到中间冷却器进行降温冷却处理。VV—120型空压机采用的是空气冷却式冷却器。所以高温的压力空气在流经中间冷却器通过管道与冷空气进行热交换，从而温度降低。而在中间冷却器与两个低压活塞缸之间安装有一个安全阀，调定压力为0.5MPa，中间冷却器出来的压力空气被送到第三个活塞缸即高压活塞缸再次压缩。称其为二级压缩。同一级压缩一样，二级压缩以后的压力空气其压力和温度均升高，所以，二级压缩后被送到后冷卻器进行冷却降温处理。而在后冷却器与高压活塞缸之间也有一个安全阀，调定压力为1.4MPa。在后冷却器冷却处理之后送到主风缸存储，以备用气系统使用，这就是VV—120型空气压缩机的整个工作过程。在此过程中，由三个活塞缸完成了两级压缩，所以我们可以简称该活塞缸为三缸两级压缩结构。VV—120型活塞式空气压缩机的电机和曲轴箱等部件的安装均采用了柔性连接，以减轻和缓解工作过程中产生的震动和冲击。达到降噪以及平稳运行的目的。还有该空压机的润滑方式采用的是飞溅润滑；即通过曲轴的运动搅动油液飞溅到曲轴箱内部各元件表面，达到润滑目的。

通过对活塞式空气压缩机整个工作过程的描述，不难发现其核心在于三个活塞缸。下面就其活塞缸的压缩原理进行讲述，如图2所示。

1排气阀；2气缸；3活塞；4活塞杆；5滑块；6连杆；7曲柄；8吸气阀；9弹簧阀门

首先假设曲柄滑块机构带动活塞和活塞杆向右移动，此时由活塞与缸体构成的密封容积增大，所以其内部压力减小，压力降低到一定程度内部会出现真空。导致在进排气阀的两侧形成压差，活塞缸内部压力大，外部压力小。在此压差作用下，作用到两阀芯上的作用力向右。在此作用力下，进气阀口打开，排气阀口关闭，导致自然空气在压差作用下从进气阀进入到活塞缸内部，即吸气。直到活塞运行到活塞缸最右端吸气动作完成。之后在曲柄滑块机构的带动下，活塞杆带动活塞向左移动，此时由活塞和缸体构成的密封容积减小，对吸气过程吸入缸体的空气进行压缩。所以，活塞缸内部压力升高。当活塞缸内部压力升高到一定值时，在进、排气阀的内外两侧会形成新的压差：内部压力大，外部压力小。在该压差作用下，进气阀关闭、排气阀打开。压缩过程中产生的压缩空气经排气阀排出，直到活塞运行到缸体最左端完成排气。综上所述，活塞缸生产压力空气经历了吸气、压缩、排气三个阶段。

参考文献：

[1]李继业.CRH_（5A）型动车组主空压机常见故障原因分析[J].铁道机车与动车，2018（04）：4243.

[2]强常军.和谐型电力机车螺杆空压机润滑油油耗高故障分析与处理[J].铁道机车与动车，2018（02）：3738+42+6

[3]谢叶青，李霞.试论地铁车辆空压机功能改善[J].技术与市场，2018，25（02）：2931.

作者简介：巨子琪，女，汉族，陕西西安人，助教，研究方向：车辆工程；肖龙，男，汉族，甘肃白银人，助理工程师，研究方向：电力工程。

推荐访问:空气压缩机 原理 结构