摘 要：在壓縮機(jī)的工作過(guò)程中，關(guān)鍵的運(yùn)行部位便是曲軸和相關(guān)的結(jié)構(gòu)部分，通常該部件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是呈定量且定期的，而且該部件在壓縮機(jī)工作時(shí)，一直都在承擔(dān)較大負(fù)荷，各斷面突變處、潤(rùn)滑油通道、曲軸接觸面等位置，這些持續(xù)承擔(dān)工作壓力的部位都十分容易出現(xiàn)問(wèn)題，影響壓縮機(jī)整體的工作運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重還會(huì)造成曲軸的損壞。而且由于壓縮機(jī)在持續(xù)工作的過(guò)程中，內(nèi)部的溫度等指標(biāo)不斷升高，對(duì)于曲軸的影響也越來(lái)越明顯，所以曲軸的關(guān)鍵就在于能否在這種環(huán)境依然能保持穩(wěn)定的工作?；诖?，文章通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)工作過(guò)程中，造成曲軸損壞的各方面原因進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī) 曲軸強(qiáng)度 影響因素

1 往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

如下圖所示，該圖便是往復(fù)式壓縮機(jī)的切面圖，從內(nèi)部來(lái)看，占體積最大的為工作腔，還有壓縮機(jī)底部的機(jī)座以及周圍的各種輔助系統(tǒng)，在實(shí)際工作中，主要由下面兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其主要構(gòu)件有活塞、十字銷、連桿、軸瓦、曲軸、曲軸箱、進(jìn)排氣閥門及管道等。該壓縮機(jī)的工作流程為：吸氣管先將氣體吸入壓縮機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理最后進(jìn)入內(nèi)部的氣缸中，這些氣體會(huì)壓縮活塞進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)周期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)后，氣體再由排氣系統(tǒng)進(jìn)行排氣。從壓縮機(jī)的整體構(gòu)造來(lái)看，整體質(zhì)量對(duì)于工作效率、排氣等都有較大影響。

從工作原理來(lái)看，該壓縮機(jī)的內(nèi)部工作原理和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程其實(shí)非常簡(jiǎn)單，壓縮機(jī)接通電源后，電動(dòng)機(jī)先開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將能量傳遞給活塞部位，這就可以曲軸上的能量轉(zhuǎn)移到活塞上，使得活塞開(kāi)始工作，完成電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，在這個(gè)過(guò)程中，能量損耗較少，曲軸每旋轉(zhuǎn)一周對(duì)應(yīng)就可以推動(dòng)活塞工作一次。

在壓縮機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中，曲軸是最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，也是成本較為昂貴的部位，主要由兩方面原因，其一是因?yàn)榍S本身的結(jié)構(gòu)就十分復(fù)雜，而且也較為精密，持續(xù)工作是所承擔(dān)的負(fù)荷也較大，這一特點(diǎn)導(dǎo)致了曲軸制作較為繁瑣；其二是因?yàn)榍S在壓縮機(jī)內(nèi)部的多元化功能，是一個(gè)承上啟下的部件，構(gòu)造復(fù)雜，還要滿足轉(zhuǎn)化能量、輸送動(dòng)力等需求，所以曲軸是往復(fù)式壓縮機(jī)中最為重要的部件。

我們從曲軸的構(gòu)成來(lái)看，主要分為三種，分別是整體式、組合式以及半組合式，從工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，整體式的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單、制作成本也相對(duì)較低、維修也最為簡(jiǎn)單等。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸

2.1 往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸尺寸

曲軸的各個(gè)主要參數(shù)為：總長(zhǎng)度為2410mm，其中，第1列連桿軸頸長(zhǎng)度L2為88mm，第2列連桿軸頸長(zhǎng)度L3為143mm，主軸頸直徑D1為210mm，連桿軸頸直徑D2 為210mm，潤(rùn)滑油道D3為12mm，過(guò)渡圓角半徑R為10mm。

2.2 往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸受力分析

在壓縮機(jī)工作過(guò)程中，內(nèi)部曲軸各個(gè)位置的受力分析如圖所示，其中連桿力用FL 代表，側(cè)向力用FN 代表，活塞所受合力（由作用在活塞上的氣體力和往復(fù)慣性力以及摩擦力組成）用F 代表，連桿擺角用β 代表，曲軸轉(zhuǎn)角用α代表。

3.評(píng)估方法及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1強(qiáng)度評(píng)估方法

在曲軸的分析過(guò)程中，我們需要考慮的情況較多，從曲軸本身的構(gòu)造來(lái)看，因?yàn)榍S構(gòu)造相對(duì)較為復(fù)雜，工作時(shí)承載負(fù)荷較大，實(shí)際中出現(xiàn)的故障或者問(wèn)題也具有多樣性，比較難進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)防和處理。從應(yīng)力奇異這一方面來(lái)看，可以在曲軸船體主要受力的通道接觸部分以及拐角部位，進(jìn)行外插。

3.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，與曲軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接有關(guān)的方面主要由三個(gè)，比如曲軸內(nèi)部的主干軸頸的長(zhǎng)度、起潤(rùn)滑作用的通道直徑，還有最為關(guān)鍵的過(guò)渡圓角的半徑長(zhǎng)短。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果印證，我們主要選取8、9、10、11mm作為過(guò)渡圓角的半徑；潤(rùn)滑油道的直徑選取4個(gè)水平，分別為12、13、14、15mm；軸頸長(zhǎng)度為86/141、87/142、88/143、89/144mm；對(duì)于過(guò)渡圓角來(lái)說(shuō)，具體還可以分為外部圓角和內(nèi)部圓角。

3.3仿真求解用

ANSYS在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和使用上具有較大優(yōu)勢(shì)，可以將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)填入，進(jìn)行實(shí)際情況的模擬，通過(guò)一定量的數(shù)據(jù)模擬，可以得出較為準(zhǔn)確的工作參數(shù)以及應(yīng)力值等。

4結(jié)果分析

我們從曲軸的結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行分析，因?yàn)槊總€(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)在壓縮機(jī)工作過(guò)程中的損耗程度不同，所以每個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)于曲軸的影響效果也有較大差別，而且在實(shí)際工作過(guò)程中，這些影響效果并不是相互平行作用的，而是互相交錯(cuò)，所以一個(gè)較小的問(wèn)題可能就會(huì)造成曲軸整體的故障甚至損壞。對(duì)于曲軸的過(guò)渡圓角來(lái)說(shuō)，該部分對(duì)于曲軸的影響最大，尤其是當(dāng)半徑出現(xiàn)變化時(shí)，對(duì)于曲軸的影響效果變化也十分明顯，但有個(gè)別例外，可能原因?yàn)椋涸搲嚎s機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每個(gè)關(guān)鍵部件的影響都是相互交錯(cuò)的。

5.避免壓縮機(jī)曲軸損傷的方法

5.1 保證機(jī)組良好的潤(rùn)滑條件

由于工業(yè)生產(chǎn)通常都具有產(chǎn)量大、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，所以相關(guān)的機(jī)械設(shè)備對(duì)于潤(rùn)滑產(chǎn)品的需求較大，而且十分需要高質(zhì)量的潤(rùn)滑產(chǎn)品，根據(jù)我國(guó)機(jī)械設(shè)備的損壞情況統(tǒng)計(jì)來(lái)看，每年損壞的機(jī)械設(shè)備有將近8成都是由于潤(rùn)滑問(wèn)題導(dǎo)致的。所以我們一定要嚴(yán)格制定對(duì)于潤(rùn)滑產(chǎn)品的需求標(biāo)準(zhǔn)，就比如 “定人、定質(zhì)、定量、定點(diǎn)、定時(shí)”。此外，潤(rùn)滑產(chǎn)品的質(zhì)量也要重點(diǎn)檢測(cè)，主要的檢測(cè)項(xiàng)目為水分、黏度、酸值、閃點(diǎn)、抗乳化性及機(jī)械雜質(zhì)等，此外，還要定期對(duì)于潤(rùn)滑油進(jìn)行抽樣化驗(yàn)檢查，再根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行針對(duì)性的處理?？傊?，要保證機(jī)組良好的潤(rùn)滑條件。

5.2 確保壓縮機(jī)運(yùn)行工況正常

壓縮機(jī)雖然時(shí)機(jī)械設(shè)備，但是其內(nèi)部曲軸、軸瓦等部件，都對(duì)于外部環(huán)境的要求較穩(wěn)定，如果壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在溫度較高的環(huán)境持續(xù)工作，高溫會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油的物理性質(zhì)出現(xiàn)變化，潤(rùn)滑油的黏性、潤(rùn)滑度、正常的流動(dòng)都會(huì)受到影響，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)部各個(gè)部件工作時(shí)的摩擦增大，問(wèn)題嚴(yán)重可能會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)部損壞，此外，對(duì)于外部壓強(qiáng)、濕度等環(huán)境因素，也需要控制，盡量避免壓縮機(jī)在特殊的環(huán)境中持續(xù)工作，而且一旦壓縮機(jī)出現(xiàn)異常，要立即進(jìn)行斷電，檢查，防止進(jìn)一步損壞，造成不可挽回的損失，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)責(zé)任事故。

綜上，我們可以了解到，曲軸是壓縮機(jī)工作中的核心位置，它對(duì)于外界環(huán)境要求較高，曲軸不僅要滿足壓縮機(jī)內(nèi)部持續(xù)工作的工作負(fù)荷，還要承擔(dān)一部分能量轉(zhuǎn)化功能，所以必須要保證曲軸在制作過(guò)程中，嚴(yán)格的符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，從而保證壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：姓名：干杰（1988—），性別：男，民族：漢，職稱：助理工程師，籍貫：陜西省延安市延川縣。