目前，空壓機(jī)的類型很多，但無論何種類型的空壓機(jī)，其潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和作用都有類似之處。本文主要探討工業(yè)上常用的往復(fù)式空壓機(jī)、螺桿式空壓機(jī)，離心式空壓機(jī)潤滑系統(tǒng)，而其它類型的空壓機(jī)潤滑系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和原理上與這三種類型的空壓機(jī)潤滑系統(tǒng)相似或者接近。

 

 

空壓機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域使用時，所壓縮的空氣根據(jù)使用要求不同，一種是與潤滑油接觸的，另一種則是在壓縮空氣時與潤滑油不接觸的，主要是以離心式空壓機(jī)為主，包括無油螺桿壓縮機(jī)和無油往復(fù)式空壓機(jī)，這兩種結(jié)構(gòu)就與含油壓縮空氣的空壓機(jī)有所不同。考慮空壓機(jī)潤滑時，必須認(rèn)識到壓縮空氣會引起溫度上升。壓縮的空氣越多，最后的溫度越高，當(dāng)所需的排氣壓力很高時，壓縮空氣就會分為二級或多級壓縮進(jìn)行，在相鄰兩級之間對空氣冷卻以將溫度限制在適當(dāng)?shù)乃剑@種方式也改善了空壓機(jī)效率并減少了與所達(dá)到的溫度范圍所對應(yīng)的功率損失，這在各類空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)上都有體現(xiàn)。

 

實際工作中，空壓機(jī)潤滑的基本任務(wù)在于借助相對摩擦表面之間形成的液體層，來減少空壓機(jī)運動件的摩擦，降低摩擦表面的功率消耗，同時還起到密封壓縮空氣的工作容積的作用。不同結(jié)構(gòu)型式的空壓機(jī)由于工作條件、潤滑特點對潤滑油的質(zhì)量與使用性能的要求也有所不同。

 

 

往復(fù)式空壓機(jī)的潤滑系統(tǒng)，可分為與壓縮空氣直接接觸部分的內(nèi)部潤滑和壓縮空氣不接觸部分的外部潤滑系統(tǒng)兩種。內(nèi)部潤滑系統(tǒng)主要指氣缸內(nèi)部的潤滑、密封與防銹、防腐；外部潤滑系統(tǒng)即是運動部件的潤滑與冷卻。通常在大容量壓縮機(jī)、高壓壓縮機(jī)和有十字頭的壓縮機(jī)中，內(nèi)部潤滑系統(tǒng)和外部潤滑系統(tǒng)是獨立的，分別采用適合各自的內(nèi)部油和外部油。在小型無十字頭式壓縮機(jī)中，運動部件的潤滑系統(tǒng)兼做對氣缸內(nèi)部的潤滑，其內(nèi)外部潤滑是通用的。

 

1.氣缸內(nèi)部件潤滑

往復(fù)式壓縮機(jī)中，除了氣缸對于曲軸箱敞開的情況外，油液一般是用機(jī)械式強(qiáng)制潤滑器加到氣缸壁的一個或多個點上去的。一些情況下，還通過向吸氣閥腔另外加油，以向氣缸補(bǔ)充供油。對于一些小缸徑、高壓力的多級壓縮機(jī)氣缸，只向吸氣閥腔供油。對于不向曲柄箱敞開的氣缸，加入氣缸中的油基本上由壓縮空氣帶出并在排氣管道、管路和諸如儲氣罐的其它系統(tǒng)零件中聚集。向曲柄箱敞開的氣缸通過連桿和曲柄上的凹凸部分從油池中將油帶起并拋出進(jìn)行潤滑。使用這種飛濺潤滑方法時，活塞上有類似于汽車發(fā)動機(jī)中的油控制環(huán)，以防止氣缸提供過多的潤滑油。

 

壓縮機(jī)幾乎不需要潤滑，或者所需的潤滑油量很少，通常由臨近的氣缸壁擴(kuò)散到閥上去，或者由氣流以霧狀形式帶到閥上。但是，當(dāng)空氣壓縮機(jī)入口處極其潮濕時，有時必須借助連接到吸氣閥腔的強(qiáng)制潤滑器進(jìn)行輔助潤滑，閥控制器在某些類型的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中用于使閥保持打開或關(guān)閉，例如在卸荷閥中就是這樣工作。當(dāng)在雙作用機(jī)器中使用金屬活塞桿密封件時，借助強(qiáng)制潤滑密封件槽。如果使用非金屬密封件時，用壓縮機(jī)氣缸上的油對密封件槽做適當(dāng)潤滑，而在某些情況下，會使用機(jī)械強(qiáng)制潤滑器。

 

 

2.外部潤滑（即運動中的潤滑）

實際上，所有的往復(fù)壓縮機(jī)中使用潤滑運行件的油都裝在壓縮機(jī)底部的油池中。從軸承、十字頭、曲軸箱敞開的氣缸中帶來的油受重力作用，會流回油池。但是，為了將油池中的油分送到各潤滑部件，使用了各種各樣的方法或綜合使用這些方法。

 

向潤滑部件上分送油液可能全部通過飛濺完成。如果這樣，一個或多個曲杯或連桿上的一部分將浸入油中，將油帶起并甩到需潤滑的內(nèi)部構(gòu)件。很多臥式壓縮機(jī)都是一個潤滑軸承和十字頭的溢流潤滑系統(tǒng)，油被曲杯上的盤從油池中帶起，然后由刮油器刮下，這些油通過油道導(dǎo)入軸承或使其以階流方式流到軸承表面。泵將油從油池中抽出，以一定壓力分送主軸承和連桿軸承，然后通過鉆削加工的油道進(jìn)入肘銷軸承（套筒）和十字頭，對其潤滑。

 

3.影響往復(fù)式壓縮機(jī)潤滑的因素

首先，來看看氣缸部件潤滑的因素。壓縮機(jī)氣缸的工作溫度是一個很重要的因素，會影響到油的粘度、氧化及沉積物的形成。因為高溫時潤滑油的粘度會降低，當(dāng)工作溫度很高時，為維持合適的潤滑膜就需要使用較高粘度的油。排氣閥、閥腔和管道上的薄油膜被與之接觸的熱金屬表面加熱，并不斷地受到從氣缸中排出的壓縮氣體的吹掃。這是一種很嚴(yán)酷的氧化條件，因此，所有壓縮機(jī)油都會有一定程度的氧化，而氧化程度取決于它們所經(jīng)歷的條件和自身抵抗這種化學(xué)反應(yīng)的能力。

 

潤滑油的氧化是漸進(jìn)的，開始所形成的氧化產(chǎn)物是溶于油的，但隨著氧化的進(jìn)行，它們會變得不溶于油并主要沉淀在排氣閥上和排氣管中，這些都是最熱的零部件，經(jīng)進(jìn)一步地烘烤后，這些沉淀物會轉(zhuǎn)變成含碳很高的材料。這些沉積物會干擾閥座密封，使熱的高壓氣體泄漏回流到氣缸中，這些高溫氣體也會加熱吸程時吸入的空氣，使其在開始壓縮時和排出時溫度升高，這種再壓縮過程會導(dǎo)致效率下降及流量減少。盡管泄漏率一定時，溫度有在一個較高值處達(dá)到平衡的趨勢，但因為這種作用在每個沖程都會發(fā)生，其效果是累積的。沉淀物還會影響排氣通道暢通并造成氣缸排氣壓力增加，而且溫度也會伴隨排氣壓力上升而增加。這種效應(yīng)引起的異常高的排氣溫度會使油液氧化速度更快，從而促進(jìn)沉積物的進(jìn)一步積累和溫度進(jìn)一步上升。如果不采取適當(dāng)措施，這種循環(huán)最終還會導(dǎo)致起火或爆炸。

 

被壓縮的空氣中常常有各種污染物，硬顆粒會對氣缸表面形成磨粒磨損，并帶來干擾活塞環(huán)和閥座的麻煩。一些污染物對油液氧化有催化作用，某些夾帶的化學(xué)物質(zhì)能直接與油液起反應(yīng)而形成沉積物。固體沉積物粘附在油潤滑表面并有助于在排氣閥和排氣通道中造成沉積物堆積。很多時候，壓縮機(jī)中所發(fā)現(xiàn)的沉積物主要是污染物加上一小部分油液氧化而形成的碳質(zhì)材料，如果發(fā)現(xiàn)這些類型的污染物，就應(yīng)改善壓縮機(jī)吸氣端的氣體過濾器。向壓縮機(jī)氣缸所加的潤滑油都會受到氧化作用，供給氣缸的大部分油最后都會通過排氣閥脫離氣缸，且排氣閥處溫度最高，所以使供給氣缸的潤滑油維持在最低水平將有助于這些部位沉積物形成的最小化，以及減少把過多的潤滑油帶給下游設(shè)備的隱患。

 

 

其次，是水分子對潤滑系統(tǒng)的影響。空氣中的水會隨著壓縮空氣以極高的速度進(jìn)入到壓縮機(jī)的氣缸中，尤其在空載期間當(dāng)氣缸冷卻到其中的空氣露點以下時，在氣缸中會發(fā)生空氣冷凝，所形成的水會替代金屬表面的油膜，使其生銹。雖然每次空載期間所形成的的生銹量可能很小，而且可能在壓縮機(jī)下一次啟動時會被磨去，然而隨著時間的推移，這一過程會導(dǎo)致過度磨損。另外，生銹也會促進(jìn)油液氧化，生銹產(chǎn)生的顆粒會加速沉積物形成。如果存在這一可能，就應(yīng)考慮使用有很好防銹能力的油和通過使用可粘附于金屬表面的添加劑所增強(qiáng)的油。這種類型的油將有助于減少水分和其它液體在壓縮機(jī)空載時與金屬表面接觸的可能性。

 

第三，影響運行件潤滑的因素。一般影響壓縮機(jī)軸承潤滑的因素有載荷、速度、溫度和出現(xiàn)水及污染物，運行中獲得充分潤滑的主要要求是所用潤滑油在工作溫度下有合適的粘度。壓縮機(jī)曲柄箱中循環(huán)的很多油被飛濺作用化作細(xì)珠或油霧，或受到旋轉(zhuǎn)部件的拋甩。因此，油液氧化的速度和程度取決于其工況和油液抵抗這種化學(xué)變化的能力。相對于壓縮機(jī)氣缸、排氣閥和排氣管道，曲柄箱中油液氧化的條件很緩和。然而，氣缸潤滑油需要不斷補(bǔ)充，而曲柄箱中的潤滑油則可能要工作數(shù)干小時。

 

二、螺桿式空氣壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)
 

螺桿式空氣壓縮機(jī)有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種設(shè)計形式，也有潤滑油與壓縮空氣接觸和不接觸兩種結(jié)構(gòu)。

 

雙轉(zhuǎn)子螺桿空氣壓縮機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)形式。在含油溢流潤滑類型中，將潤滑油注入到氣缸中吸收空氣或氣體受壓縮時產(chǎn)生的熱，潤滑油在轉(zhuǎn)子之間還可起到密封作用。由于氣缸中由潤滑轉(zhuǎn)子的油，所以這種機(jī)器沒有同步齒輪，它們需要外部循環(huán)系統(tǒng)控制油溫，需要除油系統(tǒng)去除混雜在所排出的壓縮空氣或氣體中的油液。在這種空壓機(jī)中，除齒輪和軸承需要油潤滑外，潤滑油還要潤滑轉(zhuǎn)子的接觸面，必須使氣體泄漏最小時，采用潤滑密封件。

 

在干式螺桿空壓機(jī)中，氣腔內(nèi)不給油，壓縮機(jī)油不接觸壓縮空氣，僅潤滑軸承、同步齒輪和傳動機(jī)構(gòu)。因為轉(zhuǎn)子無潤滑，所以需要同步齒輪保持轉(zhuǎn)子間的相互接觸，這些壓縮機(jī)用于提供無油空氣和氣體。然而，因為在轉(zhuǎn)子之間無油液密封，為了使氣體泄漏量最小，運行速度必須相對較高，通常需要對氣缸進(jìn)行水冷，對轉(zhuǎn)子軸承進(jìn)行油冷。由于干式螺桿空壓機(jī)需要潤滑的部件主要為齒輪和軸承，其軸頸軸承可為普通徑向滑動軸承或滾動軸承，而止推軸承可為可傾瓦軸承或者角接觸滾動軸承，齒輪為精密切削直齒或斜齒齒輪。

 

單螺桿空壓機(jī)是一種帶有齒的輪間轉(zhuǎn)動錐形螺桿。輪齒掃過螺桿的螺紋空腔，使空氣通過向上逐漸減少的空間而受到壓縮。帶齒的星輪主要用于承擔(dān)作用于輪上的應(yīng)力和與螺桿空腔側(cè)面接觸。機(jī)殼中注入潤滑油起到潤滑、冷卻和密封作用，其結(jié)構(gòu)與作用與雙螺桿空壓機(jī)基本一致。

 

 

含油的螺桿式空壓機(jī)在選擇潤滑油時，其工作條件相對比較嚴(yán)苛，由于潤滑油在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)以較高的循環(huán)速度，反復(fù)地被加熱、冷卻，與氧化的接觸面積大大增加，受熱強(qiáng)度大，且不斷受到冷卻器中銅、鐵等金屬的催化，油品易氧化變質(zhì)。而混入的冷凝液會使?jié)櫥腿榛者M(jìn)的顆粒狀雜質(zhì)、懸浮狀粉塵和腐蝕性氣體會加速油品的老化。那么，油品的良好氧化安定性、合適的黏度、抗乳化性是確保有效的冷卻、密封、防腐蝕和潤滑，同時，為了使壓縮機(jī)油從壓縮空氣中得到很好的分離和回收，必須選擇不易揮發(fā)的油。此外，潤滑油進(jìn)入油分離器時，產(chǎn)生的油沫使分油元件浸油嚴(yán)重，導(dǎo)致阻力增大，造成壓縮機(jī)內(nèi)部過載，使油耗增大，因此，選擇壓縮機(jī)油時還應(yīng)具有良好的抗泡沫性。

 

 

在離心式空壓機(jī)中，多葉片轉(zhuǎn)子在機(jī)殼中以高速旋轉(zhuǎn)，圍團(tuán)在葉輪葉片之間的空氣或氣體被加速并向外和向前甩出。空氣離開葉片端部時壓力加大，速度很高，然后進(jìn)入擴(kuò)散環(huán)。在擴(kuò)散環(huán)中，沿氣流方向逐漸增大的面積造成速度減小和壓力增大。之后，空氣進(jìn)入螺旋形殼體內(nèi)，沿氣流方向面積的再次增大進(jìn)一步使速度減小，壓力增加。空氣穿過葉片向外流動的結(jié)果使入口處壓力下降，空氣被吸入到壓縮機(jī)中。隨著壓縮空氣的壓力增大，流量變大，葉輪轉(zhuǎn)速增加，離心空壓機(jī)需要多個葉輪進(jìn)行增壓、增速，達(dá)到三級、四級甚至更高級來達(dá)到工況要求。因此，離心式空壓機(jī)需要專門的潤滑油站來為壓縮機(jī)運動部件進(jìn)行潤滑、冷卻。

 

離心式空壓機(jī)的軸承和齒輪需要潤滑，但與空氣接觸的葉輪、機(jī)殼不需要潤滑，因此，生產(chǎn)的壓縮空氣是不含油的。壓縮機(jī)使用的油膜密封、接觸式密封及非接觸密封，而與潤滑油接觸的密封必須用潤滑器供油并冷卻，以增強(qiáng)密封效果。

 

壓縮機(jī)工作時，先啟動潤滑油站和冷卻系統(tǒng)，柱塞泵將油站中的潤滑油注入到壓縮機(jī)內(nèi)的運動部件進(jìn)行潤滑、冷卻，然后通過換熱裝置，冷卻工作運行后的高溫潤滑油，最終返回到潤滑油站，形成一個循環(huán)。

 

離心空壓機(jī)的葉輪在高速運動時，會產(chǎn)生軸向推力，也會產(chǎn)生徑向推力。對于軸向推力，一般使用止推軸承支撐全部或部分載荷，并使葉輪在機(jī)殼內(nèi)精確定位。止推軸承通常用角接觸球軸承、環(huán)形止推軸承、固定瓦和可傾瓦軸承。壓縮機(jī)的主軸軸承一般為徑向滑動軸承，但有時也會用滾動軸承。徑向滑動軸承包括止推環(huán)、固定瓦和可傾瓦軸承，都用油潤滑。對于通過增速齒輪組驅(qū)動的壓縮機(jī)，可能用同一系統(tǒng)潤滑驅(qū)動齒輪和一個或多個軸承，通過主驅(qū)動的油泵由軸承潤滑系統(tǒng)提供壓力循環(huán)油。由于離心式空壓機(jī)的速度很高，經(jīng)常使用含防銹和抗氧化添加劑的合成油。某些齒輪傳動的節(jié)線速度很高，特別在齒輪分軸式高壓壓縮中，為了減少齒輪嚙合處的入口剪切熱，需要限制潤滑油的粘度。

 

 

目前，工業(yè)上使用空壓機(jī)的類型很多，盡管各類型空壓機(jī)結(jié)構(gòu)不同，但潤滑系統(tǒng)選用潤滑油首先都要保證壓縮安全正常運轉(zhuǎn)，并且合理選用潤滑油起到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的作用。

 

1.合理選擇壓縮機(jī)油

此點對延長設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性，防止事故的發(fā)生等均有益處，故此必須十分慎重。

 

壓縮機(jī)油的質(zhì)量選擇主要是黏度參數(shù)。黏度的選擇與壓縮機(jī)的類型、功率、給油方法和工作條件（出口溫度和壓力），以及冬夏季節(jié)氣溫變化等有關(guān)。要求油的黏度對潤滑部位能形成油膜，同時起到潤滑、減摩、密封、冷卻、防腐蝕等作用。總的來說，選擇壓縮機(jī)油就是要滿足壓縮機(jī)的性能與工作條件。

 

2.正確控制給油量和換油指標(biāo)

供給壓縮機(jī)的潤滑油量，應(yīng)在保證潤滑和冷卻的前提下盡量減少。給油量過多會增加氣缸內(nèi)積碳，使氣閥關(guān)閉不嚴(yán)、壓縮效率下降，甚至引起燃燒、爆炸，并浪費潤滑油；給油量過少，潤滑及冷卻效果不理想，引起壓縮機(jī)過熱，增大機(jī)械磨損。因此，必須根據(jù)壓縮機(jī)的壓力、排氣量和速度以及潤滑方式和油的黏度等條件來正確控制給油量，一般要求遍及氣缸全面，無塊狀油膜，不從氣缸底部外流，達(dá)到合理的供油狀況。

 

對于壓縮機(jī)的換油周期，需隨著壓縮機(jī)的構(gòu)造形成，流量、操作條件、潤滑方式和潤滑油質(zhì)不同而異，可以根據(jù)油品在使用過程中質(zhì)量性能的變化情況確定。
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