【摘要】針對的空壓機(jī)出現(xiàn)竄油、不打壓、閥片斷等問題，通過對改進(jìn)前空氣壓縮機(jī)故障原因的分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，通過實(shí)踐證明改進(jìn)措施的有效性，投產(chǎn)后的使用情況表明，用戶投訴明顯減少，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。
　　關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)；原因分析；解決措施
　　1引言
　　實(shí)際應(yīng)用中，空氣壓縮機(jī)的壽命要求越來越高，根據(jù)售后返回的空壓機(jī)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(huán)異磨等。圖1為空壓機(jī)竄油故障；圖2為由于進(jìn)氣臟，導(dǎo)致空壓機(jī)不打氣；圖3為由于空壓機(jī)排氣溫度高，造成進(jìn)排氣閥片積炭嚴(yán)重，使空壓機(jī)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(jī)排氣閥片斷故障；圖6為空壓機(jī)曲軸斷故障。
　　
　　
　　                    
　　
　　
　　                                  
　　
                                       
　　　　圖7為08年故障空壓機(jī)統(tǒng)計(jì)圖。從圖中可以看出，竄油、油封漏油、不打氣、活塞環(huán)異磨是空壓機(jī)主要故障模式。
　　
　　
　　                      
　　　　
　　
　                                                                             　圖7空壓機(jī)主要故障模式
　　2空壓機(jī)故障原因分析
　　2.1空壓機(jī)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(huán)與缸套失圓度或其它原因造成的間隙（工作露光），活塞環(huán)與缸壁的壁壓分布不合理殘留油量過多，活塞環(huán)開口處的泄漏，活塞環(huán)與活塞的側(cè)隙產(chǎn)生的泵油效果，活塞環(huán)在環(huán)槽中的顫振（一般情況下是不允許發(fā)生的）。以上所列部位都是機(jī)油上竄的途徑。當(dāng)然造成這些部位的非正常狀態(tài)原因是復(fù)雜的，有可能是設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，有可能是制造裝配質(zhì)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(jī)的正常工作有很大的影響。因?yàn)榭諌簷C(jī)向高轉(zhuǎn)速大排量高氣壓方向發(fā)展，所以活塞的工作溫度有提高的趨勢。加上下自發(fā)動機(jī)的潤滑油油溫的提高使活塞的溫度進(jìn)一步提高，這樣如果不采用結(jié)構(gòu)上的特殊措施將難以適應(yīng)空壓機(jī)的正常使用。但從目前國內(nèi)空壓機(jī)的活塞結(jié)構(gòu)來看，因其畢竟使用條件不十分苛刻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度遠(yuǎn)不如發(fā)動機(jī)活塞。配缸間隙在10/100-5/100（雙面）左右。活塞裙部的設(shè)計(jì)對活塞環(huán)的正常工作封氣和刮油均有較大的影響，因此設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)給予足夠的重視。
　　（3）轉(zhuǎn)速的影響
　　轉(zhuǎn)速是影響竄油指標(biāo)上升的重要因素。原來我國空壓機(jī)轉(zhuǎn)速在1000-1500r/min竄油不明顯。目前轉(zhuǎn)速增加至2500-3250r/min或更高，這樣活塞環(huán)的刮油能力進(jìn)一步下降，使隨氣排油量更大。
　　（4）隨氣排油量與活塞環(huán)的關(guān)系
　　空壓機(jī)隨氣排油量與環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)配組、質(zhì)量狀況均有很大關(guān)系。可以說在諸多因素中活塞環(huán)的質(zhì)量狀況結(jié)構(gòu)參數(shù)、配組是最關(guān)鍵的。
　　2.2空壓機(jī)不打氣分析
　　空壓機(jī)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(jīng)長時(shí)間運(yùn)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(yán)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(nèi)有泄漏水，工作中，水會產(chǎn)生強(qiáng)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(huán)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(yīng)選擇化學(xué)穩(wěn)定性好，具有一定的強(qiáng)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(xiàn)象出現(xiàn)，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(zhì)混入或溶解的物質(zhì)與橡膠發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)等引起，一般當(dāng)溫度高時(shí)，老化加速進(jìn)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(tài)，唇口不產(chǎn)生磨損。而在潤滑油量不足、油老化變質(zhì)、油中有異物、外部灰塵侵入時(shí)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(shí)追隨軸偏心（軸振擺）能力大，故發(fā)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(jī)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(tǒng)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(dǎo)致空壓機(jī)軸瓦燒熔。軸瓦燒熔又會使曲軸被軸瓦抱死，造成嚴(yán)重的機(jī)械事故。
　　（2）軸瓦擦傷
　　軸瓦擦傷一般發(fā)生在瞬時(shí)缺乏潤滑的情況下，其表現(xiàn)特征為軸瓦和軸頸表面出現(xiàn)金屬直接接觸而呈斑痕和嚴(yán)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(zhì)量的問題。
　　（3）軸瓦合金裂紋和脫落
　　當(dāng)軸瓦和軸頸頻繁直接接觸，導(dǎo)致溫度升高，使軸瓦內(nèi)襯疲勞強(qiáng)度降低，合金出現(xiàn)裂紋或脫落；這種裂紋呈網(wǎng)狀，也叫做“龜裂”。空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)油在裂紋中的液力作用，導(dǎo)致裂紋發(fā)展，直至軸瓦內(nèi)襯出現(xiàn)小塊的剝落，并逐漸擴(kuò)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(jī)油壓力下降，并出現(xiàn)敲擊聲音。
　　（4）軸瓦過度磨損
　　過度磨損發(fā)生在瞬時(shí)缺油并反復(fù)出現(xiàn)的情況下。每次發(fā)生時(shí)，金屬因缺油、潤滑而直接接觸，時(shí)間雖不長，但軸瓦的溫度上升之快之高，足以使軸瓦出現(xiàn)過熱現(xiàn)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(fù)多次即造成軸瓦的過度磨損，使空壓機(jī)機(jī)油壓力下降，出現(xiàn)異響，最后導(dǎo)致不能運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　3空壓機(jī)改進(jìn)措施
　　3.1排氣閥的改進(jìn)
　　針對結(jié)構(gòu)形式在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的缺陷，對空壓機(jī)排氣閥片結(jié)構(gòu)等方面做了相應(yīng)的改進(jìn)，提供了一種新型結(jié)構(gòu)的汽車空壓機(jī)排氣閥片。主要是對排氣閥片及限位板在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)，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(shí)現(xiàn)：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(jié)構(gòu)均是為了排氣閥片的結(jié)構(gòu)更簡單并且在工作中達(dá)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(huán)的改進(jìn)
　　針對空壓機(jī)竄油嚴(yán)重的故障問題，對活塞環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，使生產(chǎn)的產(chǎn)品完全適應(yīng)要求。在空壓機(jī)活塞環(huán)選配、氣缸體材料及氣缸與活塞配合間隙等方面做了相應(yīng)的改進(jìn)，提供了一種新型結(jié)構(gòu)的汽車空壓機(jī)活塞環(huán)、氣缸體、活塞相匹配的結(jié)構(gòu)。活塞環(huán)與活塞選配通過下述實(shí)現(xiàn)：①活塞第一道氣環(huán)采用錐面環(huán)，用其來承擔(dān)70%的氣體壓力，進(jìn)而來緩解第二、三道環(huán)的氣壓力。②活塞第二道氣環(huán)采用錐面鼻形環(huán)，主要來實(shí)現(xiàn)活塞環(huán)與氣缸體的密封，提高空壓機(jī)充氣效率及其壽命。③活塞第三道環(huán)采用鋼帶組合油環(huán)，其回油路通暢，刮片與環(huán)槽上下側(cè)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(jìn)
　　缸套內(nèi)表面網(wǎng)紋參數(shù)的合理選擇也是至關(guān)重要的，由于進(jìn)給力及機(jī)床液壓不穩(wěn)定，加工的網(wǎng)紋雜亂無章，后來采用德國進(jìn)口的珩磨機(jī)，采用新的網(wǎng)紋參數(shù)。不僅網(wǎng)紋有了很大有改進(jìn)，氣缸體圓柱度也有明顯的提高，原來最好狀態(tài)也就是0.014mm,而且還時(shí)常有倒錐現(xiàn)象.而采用新珩磨機(jī)后圓柱度可達(dá)到0.005mm.并且網(wǎng)紋參數(shù)也進(jìn)行了調(diào)整，采用德國的網(wǎng)紋技術(shù)。氣缸體網(wǎng)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(jié)論
　　通過對改進(jìn)前空氣壓縮機(jī)故障原因的分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并通過對改進(jìn)前后試驗(yàn)結(jié)果的對比，證實(shí)了改進(jìn)措施的有效性，投產(chǎn)后的使用情況表明，用戶投訴明顯減少，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。通過研究得出以下結(jié)論：①空壓機(jī)竄油主要與氣缸體、活塞環(huán)設(shè)計(jì)有關(guān)，缸體網(wǎng)紋采用新的網(wǎng)紋，就可以有效解決竄油，把竄油量控制在行標(biāo)范圍內(nèi)；②活塞環(huán)改進(jìn)后采用氮化錐面鼻形氣環(huán)，油環(huán)為鋼帶組合油環(huán)，試驗(yàn)前后氣環(huán)部位磨損幾乎沒有磨損；③空壓機(jī)不打壓、閥片斷主要與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，將排氣閥片組由原來固定式結(jié)構(gòu)改為懸浮式結(jié)構(gòu)，增加了緩沖片和彈簧片，有效解決了這一故障。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]虞琳.空氣壓縮機(jī)性能測試誤差分析[J].中國科技信息，2007，（9）
　　[2]劉京濤.空氣壓縮機(jī)技術(shù)測定結(jié)果的解析與對策[J].煤炭機(jī)械，2007，（4）
　　[3]朱玉峰，張鈞.V-3／7型空氣壓縮機(jī)的技術(shù)改進(jìn)[J].中華紙業(yè)，2007，（B4）
　　[4]沈斌，劉曉紅.談空氣壓縮機(jī)的性能分析、比較與選型[J].玻璃，2006，（2）