2010 空气压缩机使用中存在的问题及解决措施的探讨

　　【摘要】针对的空压机出现窜油、不打压、阀片断等问题，通过对改进前空气压缩机故障原因的分析，提出了相应的改进措施，通过实践证明改进措施的有效性，投产后的使用情况表明，用户投诉明显减少，经济效益和社会效益显著。
　　关键词：空气压缩机；原因分析；解决措施
　　1引言
　　实际应用中，空气压缩机的寿命要求越来越高，根据售后返回的空压机来看，主要存在以下几种类型的故障模式：窜油、不打气、曲轴断、阀片断、轴套异磨、活塞环异磨等。图1为空压机窜油故障；图2为由于进气脏，导致空压机不打气；图3为由于空压机排气温度高，造成进排气阀片积炭严重，使空压机不打气；图4为由于气缸体圆柱度超差而造成窜油；图5为空压机排气阀片断故障；图6为空压机曲轴断故障。
　　
　　
　　                    
　　
　　
　　                                  
　　
                                       
　　　　图7为08年故障空压机统计图。从图中可以看出，窜油、油封漏油、不打气、活塞环异磨是空压机主要故障模式。
　　
　　
　　                      
　　　　
　　
　                                                                             　图7空压机主要故障模式
　　2空压机故障原因分析
　　2.1空压机窜油分析
　　（1）润滑油上窜的途径
　　润滑油上窜的主要途径是：活塞环与缸套失圆度或其它原因造成的间隙（工作露光），活塞环与缸壁的壁压分布不合理残留油量过多，活塞环开口处的泄漏，活塞环与活塞的侧隙产生的泵油效果，活塞环在环槽中的颤振（一般情况下是不允许发生的）。以上所列部位都是机油上窜的途径。当然造成这些部位的非正常状态原因是复杂的，有可能是设计参数选择不当，有可能是制造装配质量有异常。
　　（2）活塞裙部形状及配缸间隙的影响
　　活塞裙部线型及配缸间隙对空压机的正常工作有很大的影响。因为空压机向高转速大排量高气压方向发展，所以活塞的工作温度有提高的趋势。加上下自发动机的润滑油油温的提高使活塞的温度进一步提高，这样如果不采用结构上的特殊措施将难以适应空压机的正常使用。但从目前国内空压机的活塞结构来看，因其毕竟使用条件不十分苛刻，结构复杂程度远不如发动机活塞。配缸间隙在10/100-5/100（双面）左右。活塞裙部的设计对活塞环的正常工作封气和刮油均有较大的影响，因此设计和制造中应给予足够的重视。
　　（3）转速的影响
　　转速是影响窜油指标上升的重要因素。原来我国空压机转速在1000-1500r/min窜油不明显。目前转速增加至2500-3250r/min或更高，这样活塞环的刮油能力进一步下降，使随气排油量更大。
　　（4）随气排油量与活塞环的关系
　　空压机随气排油量与环的结构参数配组、质量状况均有很大关系。可以说在诸多因素中活塞环的质量状况结构参数、配组是最关键的。
　　2.2空压机不打气分析
　　空压机正常工作情况下排气压力一定，排气温度的高低取决于热交换器交换效果的好坏。在使用自来水的情况下，经长时间运行，水垢使热交换器管径变小，冷却效果变差，随之使排气温度过高，尤其在夏季，二级排气温度甚至超过145℃，致使气阀阀片、弹簧的工作状况恶化而提前损坏。
　　另外，气阀组件的安装必须严格，不能漏气；气缸水套、上平面、中间冷却器的密封必须得到保证，若气缸内有泄漏水，工作中，水会产生强烈的冲击而损伤阀片。
　　2.3油封漏油分析
　　由于油封的工作条件、环境条件、润滑油等使用条件不同，故障模式不同，其寿命也不同。为保证良好的密封效果，应选择化学稳定性好，具有一定的强度、耐热性、耐磨性、抗曲挠性、抗老化性好的橡胶材料。
　　在寿命故障模式中占有比例较多的是唇口材料的老化及唇口磨损（过盈量降低）。
　　（1）唇口材料的老化
　　唇口材料的老化，以橡胶的硬化、软化、龟裂、蠕变等现象出现，在油封中唇口的滑动部位的硬化、龟裂或唇口过盈量的降低将失去油封的密封能力。唇口材料的老化多是由密封介质混入或溶解的物质与橡胶发生的化学反应等引起，一般当温度高时，老化加速进行，油封寿命缩短。
　　（2）唇口磨损的影响
　　在充分润滑的场合下，油封显示流体润滑状态，唇口不产生磨损。而在润滑油量不足、油老化变质、油中有异物、外部灰尘侵入时则促使唇口磨损。随油封唇口的磨损与过盈量的降低，对轴偏心追随能力降低，因而唇口磨损对油封耐久性影响比唇口过盈时追随轴偏心（轴振摆）能力大，故发生泄漏。
　　2.4轴套异磨分析
　　常说的轴套又称滑动轴承，主要是空压机的主轴瓦及连杆瓦，在使用中最常见的故障是耐磨合金层剥离或烧损，以及轴套的早期磨损，统称为轴套的异磨。
　　（1）轴瓦烧熔
　　轴瓦烧熔俗称烧瓦，主要是由于润滑油供给中断或不足，在曲轴轴颈和轴瓦间引起半干摩擦或干摩擦，导致空压机轴瓦烧熔。轴瓦烧熔又会使曲轴被轴瓦抱死，造成严重的机械事故。
　　（2）轴瓦擦伤
　　轴瓦擦伤一般发生在瞬时缺乏润滑的情况下，其表现特征为轴瓦和轴颈表面出现金属直接接触而呈斑痕和严重的擦伤痕迹。轴瓦擦伤的主要原因有两方面，一是使用方面的问题，二是润滑油质量的问题。
　　（3）轴瓦合金裂纹和脱落
　　当轴瓦和轴颈频繁直接接触，导致温度升高，使轴瓦内衬疲劳强度降低，合金出现裂纹或脱落；这种裂纹呈网状，也叫做“龟裂”。空压机运行时，由于机油在裂纹中的液力作用，导致裂纹发展，直至轴瓦内衬出现小块的剥落，并逐渐扩大，俗称“炸瓦”。由于合金块剥落，轴颈和轴瓦配合间隙变大，两者的磨损加剧；又由于润滑油从间隙缝中大量泄出，使机油压力下降，并出现敲击声音。
　　（4）轴瓦过度磨损
　　过度磨损发生在瞬时缺油并反复出现的情况下。每次发生时，金属因缺油、润滑而直接接触，时间虽不长，但轴瓦的温度上升之快之高，足以使轴瓦出现过热现象。每次金属的直接接触都会有一部分轴瓦合金被磨下来，造成间隙增大。反复多次即造成轴瓦的过度磨损，使空压机机油压力下降，出现异响，最后导致不能运转。
　　3空压机改进措施
　　3.1排气阀的改进
　　针对结构形式在实际应用中发现的缺陷，对空压机排气阀片结构等方面做了相应的改进，提供了一种新型结构的汽车空压机排气阀片。主要是对排气阀片及限位板在结构上进行了改进，排气阀片的定位方式由完全固定式改为浮动式。浮动式的排气阀片由以下几种方式实现：①排气阀片两端采用不完全固定方式，且排气阀片和限位板之间装有弹簧片和缓冲弹簧阀片来缓解排气阀片受到的排气压力。②排气阀片靠限位板的限位台固定在阀板上。③使用定位销将排气阀片固定在阀板上。以上几种结构均是为了排气阀片的结构更简单并且在工作中达到更好的效果，最重要的是大大提高了排气阀片的使用寿命。
　　3.2活塞环的改进
　　针对空压机窜油严重的故障问题，对活塞环进行改进，使生产的产品完全适应要求。在空压机活塞环选配、气缸体材料及气缸与活塞配合间隙等方面做了相应的改进，提供了一种新型结构的汽车空压机活塞环、气缸体、活塞相匹配的结构。活塞环与活塞选配通过下述实现：①活塞第一道气环采用锥面环，用其来承担70%的气体压力，进而来缓解第二、三道环的气压力。②活塞第二道气环采用锥面鼻形环，主要来实现活塞环与气缸体的密封，提高空压机充气效率及其寿命。③活塞第三道环采用钢带组合油环，其回油路通畅，刮片与环槽上下侧贴合紧密，接触压力高，刮油性及油密封性好，重量轻，磨损功耗小。
　　3.3气缸体的改进
　　缸套内表面网纹参数的合理选择也是至关重要的，由于进给力及机床液压不稳定，加工的网纹杂乱无章，后来采用德国进口的珩磨机，采用新的网纹参数。不仅网纹有了很大有改进，气缸体圆柱度也有明显的提高，原来最好状态也就是0.014mm,而且还时常有倒锥现象.而采用新珩磨机后圆柱度可达到0.005mm.并且网纹参数也进行了调整，采用德国的网纹技术。气缸体网纹要求为Rz=5-10μm；Rvk=0.7-2.0μm；Mr1=4-10%；Mr2=65-85%；Ra=0.5-1.0μm。
　　4结论
　　通过对改进前空气压缩机故障原因的分析，提出了相应的改进措施，并通过对改进前后试验结果的对比，证实了改进措施的有效性，投产后的使用情况表明，用户投诉明显减少，经济效益和社会效益显著。通过研究得出以下结论：①空压机窜油主要与气缸体、活塞环设计有关，缸体网纹采用新的网纹，就可以有效解决窜油，把窜油量控制在行标范围内；②活塞环改进后采用氮化锥面鼻形气环，油环为钢带组合油环，试验前后气环部位磨损几乎没有磨损；③空压机不打压、阀片断主要与其结构有关，将排气阀片组由原来固定式结构改为悬浮式结构，增加了缓冲片和弹簧片，有效解决了这一故障。
　　参考文献
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