乾貨滿滿！活塞式壓縮機的總體結構分析
活塞式壓縮機的型式很多，根據各列氣缸中心線之間的夾角和位置不同，可分為三大類，即
直列式壓縮機、對置式壓縮機與角式壓縮機
。
01 直列式壓縮機
直列式壓縮機各列氣缸中心線夾角γ=0°，又可分為立式（Z型）和臥式（P型）兩類。
（1）立式壓縮機
。各列氣缸中心線與地面垂直佈置，可單列也可多列，列數多者可以達6列，國內牌號是Z型。常見的有空分裝置的三列立式氧氣壓縮機，小化肥廠用的兩列立式迴圈壓縮機等。
立式壓縮機的優點是：氣缸立式佈置，活塞重力不作用在缸壁上，氣缸與活塞、活塞桿與填料的磨損均勻且較小，使活塞環工作條件改善，使用壽命延長，密封效果也較好；往復慣性力垂直作用在基礎上，受力情況好，振動小，基礎可小，機身承受的主要是簡單拉應力、壓應力，使機身形狀簡單，重量輕，佔地面積小，廠房可小，氣缸與活塞拆裝方便。
立式壓縮機的缺點是：氣缸列間距小，有些壓縮機幾列氣缸做成一體，加工要求高，安裝調整較困難；因受列間距的限制，氣閥與級間管道不易佈置，氣缸不易變型改造；當做成級差式活塞而多級串聯時，機組高度大，為拆裝活塞，廠房要求高度要大，大型立式壓縮機機身太高，操作維修不方便。
（2）臥式壓縮機
。氣缸中心線水平佈置，國內牌號為P，如小化肥廠用的1P型迴圈壓縮機，中型化肥廠仍在使用老牌號仿製品1Γ266/2SLK氮氫氣壓縮機等。
臥式壓縮機的優點是：高度小，操作管理和維修方便；可做成多級串聯，減少列數，減少運動部件和填料數量，機身和曲軸結構也較簡單；曲軸、連桿等拆裝方便；大型壓縮機的廠房高度可較低。
臥式壓縮機的主要缺點有：慣性力平衡程度差，所以轉速不能高，使得機器尺寸、重量較大，驅動機構和基礎的尺寸、重量都較大；多級串聯時，氣缸與活塞安裝麻煩；氣缸水平佈置，活塞和十字頭重量作用在氣缸壁及滑道上，磨損較重。
因臥式壓縮機具有以上較多的缺點，在大中型壓縮機中已被淘汰，但在小型高壓壓縮機中仍有采用，發揮其結構緊湊、運動部件少和避免高壓填料等優點。迴圈壓縮機中，因壓力高，壓比小，氣缸重而機身小，所以也常採用臥式結構。
02 對置式壓縮機
對置式壓縮機各列氣缸中心線夾角γ=180°，氣缸水平佈置；按曲柄錯角的排列特點，又可分為對稱平衡型及對置型兩種。
（1）對稱平衡型壓縮機
。相鄰兩列曲柄錯角θ=180°，如國內化肥廠常見的4M12型二氧化碳壓縮機和H22型氮氫壓縮機等。
這種壓縮機除具有一般臥式壓縮機的優點外，還具有獨特的優點，主要是容易使慣性力做到完全平衡，因而機器轉速可提高，使機器和基礎的尺寸、重量都可減小；相鄰兩列活塞力作用方向相反，改善了軸頸的受力，可減輕主軸頸和主軸瓦的磨損，可做成多列結構，串聯氣缸少，安裝方便。
該類壓縮機的缺點是運動部件多；填料盒數量多且受高壓力作用；機身和曲軸結構也較複雜；兩列結構的切向力均衡性差。
四列及四列以上的對稱平衡型壓縮機根據電動機佈置位置不同，又有M型及H型兩種。
電動機放在機身一側的稱M型壓縮機。主要優點是安裝簡單，列數容易增加，產品容易變型。缺點是機身和曲軸的剛度差，製造較困難。
電動機放在兩個機身之間的稱H型壓縮機。這種壓縮機的列間距較大，操作維修方便；機身與曲軸結構簡單，易於製造。但列數只能成四列或八列，產品變型不容易，機身安裝找正較難。
對稱平衡型壓縮機在大中型壓縮機中優點較明顯，特別對高壓多級大型壓縮機，它是一種較合理的結構型式，目前國內外應用均較廣泛。對小型壓縮機，由於慣性力平衡問題不太突出，所以很少用這種型式。
（2）對置型壓縮機
。相鄰兩列曲柄錯角θ≠180°。根據氣缸佈置的不同又有兩種。一種是相對的氣缸中心線不在一直線上，製成3、5、7、9等奇數列，三列氣缸位於機身兩側，一側有兩列，另一側只有一列，氣缸中心線不在一條直線上。另外曲柄錯角θ=120°。另一種是曲軸兩側的氣缸中心線在一條直線上，十字頭為框架式結構，運動機構為兩側氣缸所公用，兩端柱塞分別固定在十字頭的兩側，如圖1所示，這種結構用在超高壓壓縮機上。
圖1 對置型超高壓壓縮機
對置型壓縮機具有臥式壓縮機的優點，而且氣缸可做成奇數排列，切向力較為均衡，但慣性力平衡較差，主軸承數量多，機身、曲軸的剛度較好，但曲軸和機身的製造精度相應地要求較高。
大型超高壓壓縮機，由於活塞力很大，採用了氣缸中心線在同一直線上的對置型結構，兩相對列活塞上氣體力可以相互抵消一部分，改善了運動部件的受力情況，同時若採用多列結構，切向力的均衡性也可得到改善。
03 角式壓縮機
角式壓縮機氣缸中心線間具有一定夾角，角度不等於0°或180°。按氣缸數及中心線位置的不同，又有L型、V型、W型和扇型（S型）等
。
V型壓縮機的同一曲柄銷上裝有兩列連桿，兩列氣缸中心線夾角可為45°、60°、75°、90°等。一般單級壓縮機用γ=90°的結構，慣性力平衡最好。為了使結構緊湊，也可用γ=60°結構。為了改善慣性力平衡效能，可製成雙重曲拐（θ=180°）的雙V型（四列）壓縮機。L型壓縮機是θ=90°的V型壓縮機的特殊情況，即一個缸中心線水平，一個缸中心線垂直佈置的V型壓縮機。
W型壓縮機的三列連桿裝在一個曲柄銷上，相鄰兩氣缸中心線夾角為45°，60°、75°等。一般單級壓縮機γ=60°慣性力平衡最好。也可做成雙重形式（六列），以改善慣性力平衡。
S型壓縮機的四列連桿裝在一個曲柄銷上，相鄰氣缸中心線夾角有45°、60°等。當γ=45°時，慣性力平衡最好。也可以做成雙S型（八列）結構，進一步改善慣性力的平衡。
角式壓縮機的共同優點是：各列一階往復慣性力的合力可用加裝平衡質量的辦法達到大部分或完全平衡。雙重角式壓縮機可使慣性力與慣性力矩更趨於平衡。因此，角式壓縮機可用較高轉速。氣缸成角度佈置，使氣閥容易佈置與安裝，氣閥流通面積可增大。將中間冷卻器、分離器等輔助裝置及級間管道直接裝在機器上，使佈置緊湊；由於幾列連桿在同一曲柄銷上，減少了曲拐數目，曲軸短，機器軸向尺寸小，因此主軸頸可用滾動軸承。
此外，V型、W型、S型的各列氣缸近似在一個平面內扇形展開，可以採用軸端風扇鼓風冷卻，迎風面大且效率高，因此，移動式風冷壓縮機常用這種結構。
L型壓縮機的獨特之處在於：二階往復慣性力的合力（在mp1=mp2）處於與水平成45°的方向，機器運轉比V型平穩；機身受力情況好；輔助裝置的安裝空間大，使機器更緊湊。
各種型式壓縮機在相同條件時的一般特點比較見表1。常用壓縮機的結構型式見表2。
表1 各類壓縮機的特點比較
表2 常用壓縮機的結構形式
多級壓縮機往往做成多列的型式，其主要目的是：透過曲柄錯角的合理佈置來均衡切向力並改善慣性力的平衡效能，從而提高機器轉速，減輕重量，減小基礎尺寸；列數增多時，功率相同的壓縮機，每列承受的氣體力減小，各列運動機構減輕，有利於提高轉速；每列氣缸數減少，氣缸與活塞便於拆裝。但列數多則零部件數目增多，製造費工，機器發生故障的可能性增多，曲軸也較長，使曲軸與機身的剛度降低且製造複雜。
