【摘要】針對的空壓機出現竄油、不打壓、閥片斷等問題，通過對改進前空氣壓縮機故障原因的分析，提出了相應的改進措施，通過實踐證明改進措施的有效性，投產后的使用情況表明，用戶投訴明顯減少，經濟效益和社會效益顯著。
　　關鍵詞：空氣壓縮機；原因分析；解決措施
　　1引言
　　實際應用中，空氣壓縮機的壽命要求越來越高，根據售后返回的空壓機來看，主要存在以下幾種類型的故障模式：竄油、不打氣、曲軸斷、閥片斷、軸套異磨、活塞環異磨等。圖1為空壓機竄油故障；圖2為由于進氣臟，導致空壓機不打氣；圖3為由于空壓機排氣溫度高，造成進排氣閥片積炭嚴重，使空壓機不打氣；圖4為由于氣缸體圓柱度超差而造成竄油；圖5為空壓機排氣閥片斷故障；圖6為空壓機曲軸斷故障。
　　
　　
　　                    
　　
　　
　　                                  
　　
                                       
　　　　圖7為08年故障空壓機統計圖。從圖中可以看出，竄油、油封漏油、不打氣、活塞環異磨是空壓機主要故障模式。
　　
　　
　　                      
　　　　
　　
　                                                                             　圖7空壓機主要故障模式
　　2空壓機故障原因分析
　　2.1空壓機竄油分析
　　（1）潤滑油上竄的途徑
　　潤滑油上竄的主要途徑是：活塞環與缸套失圓度或其它原因造成的間隙（工作露光），活塞環與缸壁的壁壓分布不合理殘留油量過多，活塞環開口處的泄漏，活塞環與活塞的側隙產生的泵油效果，活塞環在環槽中的顫振（一般情況下是不允許發生的）。以上所列部位都是機油上竄的途徑。當然造成這些部位的非正常狀態原因是復雜的，有可能是設計參數選擇不當，有可能是制造裝配質量有異常。
　　（2）活塞裙部形狀及配缸間隙的影響
　　活塞裙部線型及配缸間隙對空壓機的正常工作有很大的影響。因為空壓機向高轉速大排量高氣壓方向發展，所以活塞的工作溫度有提高的趨勢。加上下自發動機的潤滑油油溫的提高使活塞的溫度進一步提高，這樣如果不采用結構上的特殊措施將難以適應空壓機的正常使用。但從目前國內空壓機的活塞結構來看，因其畢竟使用條件不十分苛刻，結構復雜程度遠不如發動機活塞。配缸間隙在10/100-5/100（雙面）左右。活塞裙部的設計對活塞環的正常工作封氣和刮油均有較大的影響，因此設計和制造中應給予足夠的重視。
　　（3）轉速的影響
　　轉速是影響竄油指標上升的重要因素。原來我國空壓機轉速在1000-1500r/min竄油不明顯。目前轉速增加至2500-3250r/min或更高，這樣活塞環的刮油能力進一步下降，使隨氣排油量更大。
　　（4）隨氣排油量與活塞環的關系
　　空壓機隨氣排油量與環的結構參數配組、質量狀況均有很大關系。可以說在諸多因素中活塞環的質量狀況結構參數、配組是最關鍵的。
　　2.2空壓機不打氣分析
　　空壓機正常工作情況下排氣壓力一定，排氣溫度的高低取決于熱交換器交換效果的好壞。在使用自來水的情況下，經長時間運行，水垢使熱交換器管徑變小，冷卻效果變差，隨之使排氣溫度過高，尤其在夏季，二級排氣溫度甚至超過145℃，致使氣閥閥片、彈簧的工作狀況惡化而提前損壞。
　　另外，氣閥組件的安裝必須嚴格，不能漏氣；氣缸水套、上平面、中間冷卻器的密封必須得到保證，若氣缸內有泄漏水，工作中，水會產生強烈的沖擊而損傷閥片。
　　2.3油封漏油分析
　　由于油封的工作條件、環境條件、潤滑油等使用條件不同，故障模式不同，其壽命也不同。為保證良好的密封效果，應選擇化學穩定性好，具有一定的強度、耐熱性、耐磨性、抗曲撓性、抗老化性好的橡膠材料。
　　在壽命故障模式中占有比例較多的是唇口材料的老化及唇口磨損（過盈量降低）。
　　（1）唇口材料的老化
　　唇口材料的老化，以橡膠的硬化、軟化、龜裂、蠕變等現象出現，在油封中唇口的滑動部位的硬化、龜裂或唇口過盈量的降低將失去油封的密封能力。唇口材料的老化多是由密封介質混入或溶解的物質與橡膠發生的化學反應等引起，一般當溫度高時，老化加速進行，油封壽命縮短。
　　（2）唇口磨損的影響
　　在充分潤滑的場合下，油封顯示流體潤滑狀態，唇口不產生磨損。而在潤滑油量不足、油老化變質、油中有異物、外部灰塵侵入時則促使唇口磨損。隨油封唇口的磨損與過盈量的降低，對軸偏心追隨能力降低，因而唇口磨損對油封耐久性影響比唇口過盈時追隨軸偏心（軸振擺）能力大，故發生泄漏。
　　2.4軸套異磨分析
　　常說的軸套又稱滑動軸承，主要是空壓機的主軸瓦及連桿瓦，在使用中最常見的故障是耐磨合金層剝離或燒損，以及軸套的早期磨損，統稱為軸套的異磨。
　　（1）軸瓦燒熔
　　軸瓦燒熔俗稱燒瓦，主要是由于潤滑油供給中斷或不足，在曲軸軸頸和軸瓦間引起半干摩擦或干摩擦，導致空壓機軸瓦燒熔。軸瓦燒熔又會使曲軸被軸瓦抱死，造成嚴重的機械事故。
　　（2）軸瓦擦傷
　　軸瓦擦傷一般發生在瞬時缺乏潤滑的情況下，其表現特征為軸瓦和軸頸表面出現金屬直接接觸而呈斑痕和嚴重的擦傷痕跡。軸瓦擦傷的主要原因有兩方面，一是使用方面的問題，二是潤滑油質量的問題。
　　（3）軸瓦合金裂紋和脫落
　　當軸瓦和軸頸頻繁直接接觸，導致溫度升高，使軸瓦內襯疲勞強度降低，合金出現裂紋或脫落；這種裂紋呈網狀，也叫做“龜裂”。空壓機運行時，由于機油在裂紋中的液力作用，導致裂紋發展，直至軸瓦內襯出現小塊的剝落，并逐漸擴大，俗稱“炸瓦”。由于合金塊剝落，軸頸和軸瓦配合間隙變大，兩者的磨損加劇；又由于潤滑油從間隙縫中大量泄出，使機油壓力下降，并出現敲擊聲音。
　　（4）軸瓦過度磨損
　　過度磨損發生在瞬時缺油并反復出現的情況下。每次發生時，金屬因缺油、潤滑而直接接觸，時間雖不長，但軸瓦的溫度上升之快之高，足以使軸瓦出現過熱現象。每次金屬的直接接觸都會有一部分軸瓦合金被磨下來，造成間隙增大。反復多次即造成軸瓦的過度磨損，使空壓機機油壓力下降，出現異響，最后導致不能運轉。
　　3空壓機改進措施
　　3.1排氣閥的改進
　　針對結構形式在實際應用中發現的缺陷，對空壓機排氣閥片結構等方面做了相應的改進，提供了一種新型結構的汽車空壓機排氣閥片。主要是對排氣閥片及限位板在結構上進行了改進，排氣閥片的定位方式由完全固定式改為浮動式。浮動式的排氣閥片由以下幾種方式實現：①排氣閥片兩端采用不完全固定方式，且排氣閥片和限位板之間裝有彈簧片和緩沖彈簧閥片來緩解排氣閥片受到的排氣壓力。②排氣閥片靠限位板的限位臺固定在閥板上。③使用定位銷將排氣閥片固定在閥板上。以上幾種結構均是為了排氣閥片的結構更簡單并且在工作中達到更好的效果，最重要的是大大提高了排氣閥片的使用壽命。
　　3.2活塞環的改進
　　針對空壓機竄油嚴重的故障問題，對活塞環進行改進，使生產的產品完全適應要求。在空壓機活塞環選配、氣缸體材料及氣缸與活塞配合間隙等方面做了相應的改進，提供了一種新型結構的汽車空壓機活塞環、氣缸體、活塞相匹配的結構。活塞環與活塞選配通過下述實現：①活塞第一道氣環采用錐面環，用其來承擔70%的氣體壓力，進而來緩解第二、三道環的氣壓力。②活塞第二道氣環采用錐面鼻形環，主要來實現活塞環與氣缸體的密封，提高空壓機充氣效率及其壽命。③活塞第三道環采用鋼帶組合油環，其回油路通暢，刮片與環槽上下側貼合緊密，接觸壓力高，刮油性及油密封性好，重量輕，磨損功耗小。
　　3.3氣缸體的改進
　　缸套內表面網紋參數的合理選擇也是至關重要的，由于進給力及機床液壓不穩定，加工的網紋雜亂無章，后來采用德國進口的珩磨機，采用新的網紋參數。不僅網紋有了很大有改進，氣缸體圓柱度也有明顯的提高，原來最好狀態也就是0.014mm,而且還時常有倒錐現象.而采用新珩磨機后圓柱度可達到0.005mm.并且網紋參數也進行了調整，采用德國的網紋技術。氣缸體網紋要求為Rz=5-10μm；Rvk=0.7-2.0μm；Mr1=4-10%；Mr2=65-85%；Ra=0.5-1.0μm。
　　4結論
　　通過對改進前空氣壓縮機故障原因的分析，提出了相應的改進措施，并通過對改進前后試驗結果的對比，證實了改進措施的有效性，投產后的使用情況表明，用戶投訴明顯減少，經濟效益和社會效益顯著。通過研究得出以下結論：①空壓機竄油主要與氣缸體、活塞環設計有關，缸體網紋采用新的網紋，就可以有效解決竄油，把竄油量控制在行標范圍內；②活塞環改進后采用氮化錐面鼻形氣環，油環為鋼帶組合油環，試驗前后氣環部位磨損幾乎沒有磨損；③空壓機不打壓、閥片斷主要與其結構有關，將排氣閥片組由原來固定式結構改為懸浮式結構，增加了緩沖片和彈簧片，有效解決了這一故障。
　　參考文獻
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