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曲軸帶動連桿，連桿帶動活塞，活塞做上下運動。活塞運動使氣缸內的容積發生變化，當活塞向下運動的時候，氣缸容積增大，進氣閥打開，排氣閥關閉，空氣被吸進來，完成進氣過程；當活塞向上運動的時候，氣缸容積減小，出氣閥打開，進氣閥關閉，完成壓縮過程。通常活塞上有活塞環來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內有潤滑油潤滑活塞環。

靠一個或幾個作往復運動的活塞來改變壓縮腔內部容積的容積式壓縮機。

目前往復式壓縮機主要是活塞式空壓機,化工工藝壓縮機，石油，天然氣壓縮機，為主，而活塞式空壓機現在主要向中壓及高壓方向發展，這個是螺桿機，離心機目前無法達到的一個高度。

一、由于設計原理的關系，就決定了活塞壓縮機的很多特點。比如運動部件多，有進氣閥、排氣閥、活塞、活塞環、連桿、曲軸、軸瓦等；比如受力不均衡，沒有辦法控制往復慣性力；比如需要多級壓縮，結構復雜；再比如由于是往復運動，壓縮空氣不是連續排出、有脈動等。

二、優點：

1、熱效率高、單位耗電量少

2、加工方便 對材料要求低，造價低廉

3、裝置系統較簡單

4、設計、生產早，制造技術成熟

5、應用范圍廣

三、缺點：

1、運動部件多，結構復雜，檢修工作量大，維修費用高

2、轉速受限制

3、活塞環的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動方式使效率下降很快

4、噪音大

5、控制系統的落后，不適應連鎖控制和無人值守的需要，所以盡管活塞機的價格很低，但是也往往不能夠被用戶接受。

往復式壓縮機都有氣缸、活塞和氣閥。壓縮氣體的工作過程可分成膨脹、吸入、壓縮和排氣四個過程。

例：單吸式壓縮機的氣缸，這種壓縮機只在氣缸的一段有吸入氣閥和排除氣閥，活塞每往復一次只吸一次氣和排一次氣。

（1） 膨脹：當活塞向左邊移動時，缸的容積增大，壓力下降，原先殘留在氣缸中的余氣不斷膨脹。

（2） 吸入：當壓力降到稍小于進氣管中的氣體壓力時，進氣管中的氣體便推開吸入氣閥進入氣缸。隨著活塞向左移動，氣體繼續進入缸內，直到活塞移至左邊的末端（又稱左死點）為止。

（3） 壓縮：當活塞調轉方向向右移動時，缸的容積逐漸縮小，這樣便開始了壓縮氣體的過程。由于吸入氣閥有止逆作用，故缸內氣體不能倒回進口管中，而出口管中氣體壓力又高于氣缸內部的氣體壓力，缸內的氣體也無法從排氣閥跑到缸外。出口管中的氣體因排出氣閥有止逆作用，也不能流入缸內。因此缸內的氣體數量保持一定，只因活塞繼續向右移動，縮小了缸內的容氣空間（容積），使氣體的壓力不斷升高。

（4） 排出：隨著活塞右移，壓縮氣體的壓力升高到稍大于出口管中的氣體壓力時，缸內氣體便頂開排出氣閥的彈簧進入出口管中，并不斷排出，直到活塞移至右邊的末端（又稱右死點）為止。然后，活塞又開始向左移動，重復上述動作。活塞在缸內不斷的往復運動，使氣缸往復循環的吸入和排出氣體。活塞的每一次往復成為一個工作循環，活塞每來或回一次所經過的距離叫做沖程。