Компрессор своими руками: подробности конструкций, обвязка, электропривод

Содержание

1. Первичная информация
2. Компоновка
3. Разработка ТУ и выбор агрегата
4. На что способен холодильник – компрессор из него
5. С автономным питанием
6. Настоящий мощный
7. Мини для художественной аэрографии
> Обсуждение

Энергия сжатого воздуха давно перестала быть исключительно промышленной технологией – сегодня в продаже представлено множество воздушных компрессоров для бытового и хозяйственного применения. Однако стоимость и иногда сомнительное качество готовых изделий заставляют задуматься: а можно ли собрать полноценный компрессор самостоятельно? Оказывается, это вполне реально. Многие умельцы изготавливают воздушные компрессоры разной мощности, давления и производительности. В этой статье собрана информация, которая поможет начинающему мастеру создать рабочий агрегат, затраты на который будут как минимум в два раза ниже, чем на аналогичный заводской.

Примеры самодельных воздушных компрессоров разной производительности

Первичная информация

Прежде чем приступать к проектированию и сборке, необходимо усвоить ключевые моменты, связанные с безопасностью и техническими особенностями. Сжатый воздух содержит значительный запас энергии, и его неконтролируемое высвобождение при разрушении конструкции может привести к серьёзным последствиям. Поэтому важно заранее разобраться в основных параметрах, принципах компоновки и выборе комплектующих.

В чем измерять давление?

Давление в рабочей магистрали – один из важнейших параметров компрессора, поскольку от него напрямую зависят возможности устройства. С ростом давления резко возрастает сложность конструкции. Однако в области измерения давления царит настоящая путаница: помимо физически обоснованных паскалей и понятных атмосфер используются различные внесистемные и устаревшие единицы, а в англоязычной практике до сих пор применяются неудобные фунты на квадратный дюйм (psi).

Для удобства можно использовать таблицы перевода единиц давления. Важно понимать, что 1 бар соответствует усилию чуть более 1 кгс на квадратный сантиметр. Это немало: например, сила, действующая на площадь размером с ладонь (около 100 см²) при давлении 5 бар, составит почти полтонны. А обломки баллона, разорванного под давлением 20 бар, обладают пробивной силой, сравнимой с осколками гранаты. Поэтому к конструированию и сборке самодельного компрессора нужно подходить с максимальной ответственностью.

Производительность и аэрография

Один из основных способов применения бытовых компрессоров – аэрография, то есть распыление краски или лака потоком воздуха. Этот метод позволяет получать высококачественное покрытие при минимальном расходе материала. Инструменты для аэрографии делятся на краскопульты (для больших поверхностей) и мини-аэрографы (для тонких художественных работ).

Производительность компрессора (расход воздуха в литрах в минуту) напрямую влияет на площадь, которую можно окрасить за один проход без перерыва на подкачку воздуха в ресивер. Если покрытие частично подсохнет до завершения работы, на границе могут образоваться микроскопические зазоры, что в дальнейшем приведёт к шелушению краски или коррозии. Поэтому при выборе или расчёте производительности нужно учитывать размеры обрабатываемых поверхностей.

Примечание: при окраске особо ответственных объектов (например, в авиации) часто используют несколько краскопультов одновременно, чтобы покрыть всю площадь без разрывов.

Герметизация

Компрессор – это не просто насос, качающий воздух в баллон. Установка обязательно комплектуется обвязкой (набором трубопроводов, клапанов и фильтров) для обеспечения безопасности и очистки воздуха от влаги, пыли и паров масла. Воздушный тракт должен быть абсолютно герметичен: подсос неочищенного воздуха ускоряет износ насоса, а даже небольшие утечки на выходе снижают давление и производительность.

Резиновые или силиконовые прокладки в пневмосистемах ненадёжны, а промасленная пакля – давно устаревшее решение. Многие любители используют для герметизации ленту ФУМ, но её главный недостаток – необходимость каждый раз закладывать новую при переборке соединений.

Специальный клей-герметик для систем под давлением

Более практичный вариант – клей-герметик (иногда называемый «жидкой фум»). Его достаточно нанести на резьбу или сопрягаемые поверхности – при затягивании он равномерно распределится. Соединения, обработанные таким герметиком, можно многократно разбирать и собирать заново. Воздушный тракт, собранный с его применением, как правило, не требует дополнительной проверки на герметичность мыльным раствором – достаточно опрессовки под рабочим давлением.

А как быть со смазкой?

Сжатый воздух – химически активная среда, поэтому использовать минеральные масла для смазки деталей компрессора недопустимо. При сборке роль смазки часто выполняет герметик, а в дальнейшем установка работает «всухую». Если смазка насоса предусмотрена техническими условиями, необходимо применять только рекомендованные производителем материалы. В остальных случаях можно использовать силиконовые синтетические смазки (жидкие или консистентные).

Компоновка

Типичный бытовой воздушный компрессор состоит из следующих основных компонентов:

1. Входной воздушный тракт с фильтрами – обеспечивает очистку поступающего воздуха. Для автомобильных поршневых насосов обычно достаточно фильтра грубой очистки, а для агрегатов от холодильников или кондиционеров потребуется ещё и фильтр средней очистки.
2. Компрессорный агрегат – непосредственно насос, нагнетающий воздух.
3. Привод агрегата – чаще всего электродвигатель с ременной передачей (для поршневых насосов). Зубчатые и цепные передачи не применяются из-за вибраций. В холодильных агрегатах двигатель и компрессор объединены в один блок.
4. Пусковые устройства – необходимы для электродвигателей (как отдельных, так и совмещённых с насосом).
5. Ресивер – баллон для хранения сжатого воздуха, рассчитанный на давление не менее 20 бар. Он сглаживает пульсации потока и создаёт запас воздуха. В ресиверах производительных компрессоров часто устанавливают клапаны для слива конденсата без остановки работы.
6. Выходная обвязка – комплекс измерительных, аварийных и регулировочных элементов (манометры, редукторы, предохранительные клапаны), собранных на фитингах. Обеспечивает безопасность, поддержание давления и регулировку параметров выходного воздуха.
7. Основание – платформа для крепления всех компонентов. Для компрессора из холодильника подойдёт доска из толстой фанеры или ЛДСП, для мощного и вибронагруженного агрегата – сварная рама из швеллера или уголка. Мини-компрессор можно собрать без отдельного основания, закрепив компоненты непосредственно на ресивере.

Примечание: автомобильные поршневые компрессоры крепят к основанию через амортизаторы (штатные или самодельные из прочной резины).

Разработка ТУ и выбор агрегата

Все компоненты компрессора подбираются в соответствии с выбранным компрессорным агрегатом, который, в свою очередь, выбирается исходя из требуемых параметров выходного воздуха (давления и расхода). Эти параметры определяются планируемым видом работ. В приведённом ниже списке компрессоры, указанные выше, подходят и для задач, перечисленных ниже них, но не наоборот. Параметры указаны минимально необходимые:

• Покраска больших поверхностей (более 10 м²), пескоструйная обработка, привод мощного пневмоинструмента – давление 18–20 бар, расход от 200 л/мин. Требуется поршневой агрегат с кривошипно-шатунным механизмом и приводом мощностью от 3 кВт. Ресивер – от 50–60 л. Собрать такой компрессор в домашних условиях сложно, так как потребуется трёхфазное электропитание 380 В.
• Покраска площадей до 10 м², пескоструйная зачистка, привод абразивного инструмента – давление 15–16 бар, расход до 150 л/мин. Агрегат – поршневой кривошипно-шатунный с приводом 1–1,2 кВт. Ресивер – 30–50 л.
• Покраска до 3–5 м², продувка, привод лёгкого пневмоинструмента – компрессорный агрегат от холодильника или кондиционера. Давление 12–16 бар, расход 70–120 л/мин. Ресивер от 20 л. Необходима двухступенчатая очистка входящего воздуха.
• Покраска небольших поверхностей (до 2,5 м²), накачка шин, продувка – агрегат от мини-холодильника или автомобильный выносной компрессор на 12 В. Давление 5–10 бар, расход до 50 л/мин. Ресивер от 5 л. Можно обойтись без предохранительного клапана и первичного манометра.
• Художественная аэрография, накачка шин велосипедов, продувка – мини-компрессор для аэрографа или аквариумный. Давление до 2,5–3 бар, расход 15–40 л/мин. Ресивер от 2 л. Полная обвязка и регулярное ТО не требуются.

На что способен холодильник: компрессор из него

Для первого опыта сборки самодельного компрессора оптимально использовать агрегат от бытового холодильника. С одной стороны, он значительно дешевле специализированного поршневого насоса с приводом, а с другой – позволяет выполнять большинство работ, с которыми сталкивается домашний мастер или автомобилист.

Состав обвязки

При сборке обвязки важно не просто использовать подручные детали, а оптимизировать конструкцию по следующим принципам:

1. Минимизировать количество разъёмных соединений (каждое – потенциальная утечка).
2. По возможности избегать переходников (футорок), так как они добавляют лишние соединения.
3. Использовать однотипные фитинги с одинаковым размером резьбы.
4. Сократить объём сложных доработок, требующих станочного оборудования.
5. Уложиться в доступные массогабаритные ограничения при заказе комплектующих.
6. Обеспечить возможность сборки «в железе» без взаимных помех деталей.

Оптимизированная схема обвязки для компрессора из холодильника представлена на рисунке ниже. В качестве размера резьбы рекомендуется использовать 1/2 дюйма – это упрощает самостоятельное изготовление переходников. Приборы (манометр, редуктор) следует подбирать с соответствующими присоединительными размерами.

Схема сборки самодельного воздушного компрессора на базе холодильного агрегата

Клапан для слива конденсата удобнее вентиля – достаточно нажать для слива. Обратный клапан лучше использовать уголковый пробковый – он надёжнее удерживает давление в ресивере. Входные фильтры (грубой и средней очистки) можно использовать от мотоциклов или скутеров. Если компрессор будет питать мини-аэрограф, потребуется дополнительный фильтр тонкой очистки.

Фильтр тонкой очистки воздуха для компрессора

Предохранительный клапан – обязательный элемент безопасности. Прессостат (датчик давления) следует выбирать на срабатывание не выше 16 бар, с допустимым током через контакты не менее 5 А. Редуктор давления должен быть специальным, компрессорным – бытовые газовые редукторы не рассчитаны на такие нагрузки.

Бытовой газовый редуктор непригоден для использования в воздушном компрессоре

Как герметично соединить медную трубку с резьбой

Для подключения медных трубок холодильного агрегата к резьбовым соединениям обвязки можно использовать приварные ниппели с накидными гайками. Процесс involves рассверливание канала штуцера, развальцовку конца трубки шариком от подшипника и последующую опрессовку соединения. Герметизация осуществляется клеем-герметиком, который наносится на резьбу и сопрягаемые поверхности.

Изготовление переходника с медной трубки на резьбовое соединение

Подготовка агрегата

Для работы необходимо найти пусковое реле, соответствующее номинальному току компрессора (разброс не более ±10%). Электрическая схема подключения типична для холодильных агрегатов с асинхронным двигателем: пусковое реле на основе электромагнита и теплового реле обеспечивает запуск и защиту.

Схема пускового устройства холодильника и вариант включения компрессорного агрегата в составе воздушного компрессора

После подключения и кратковременного запуска нужно определить, какая из трёх трубок на агрегате является всасывающей, а какая – нагнетательной (заправочная трубка обычно расположена ниже). Для этого можно поднести к срезам трубок лёгкую пластинку – её притянет к всасывающей.

Расположение технологических патрубков на компрессоре холодильника

Если компрессор при работе дребезжит или стучит, возможно, требуется замена смазки. После слива старого масла заливают жидкую силиконовую смазку (примерно 20 мл на 100 Вт мощности).

Видеопримеры компрессоров из холодильника

В завершение раздела – подборка видео по изготовлению подобных компрессоров:

С ресивером из баллона огнетушителя:

Для накачки колёс:

Мини-компрессор с агрегатом от небольшого холодильника:

Компрессор с автономным питанием

Для автомобилистов может быть интересен компактный компрессор с питанием от постоянного тока 12 В. Штатные выносные автокомпрессоры питаются от прикуривателя, но постоянно использовать их от аккумулятора нерационально.

Такой компрессор можно запитать от самодельного блока питания на основе трансформатора 220/12 В мощностью 200–270 Вт и диодного моста на 30 А. Более современный вариант – использовать компьютерный блок питания (ИБП) с каналом +12 В, способным отдавать ток не менее 16–20 А. Жёлтые провода (+12 В) и чёрные (GND) объединяют в пучки, а зелёный провод (PC ON) выводят на выключатель.

Схема подключения автокомпрессора 12 В к компьютерному блоку питания

Запуск осуществляют в определённой последовательности: подключить компрессор, убедиться, что сетевой выключатель ИБП выключен, включить шнур в розетку, затем сетевой выключатель и сразу оперативный. Останов – сетевым выключателем.

Примечание: для расширения функционала низковольтный автокомпрессор можно дооснастить ресивером, прессостатом и редуктором.

Мощный компрессор на базе автомобильного агрегата

Бортовые поршневые компрессоры от грузовых автомобилей (например, ЗИЛ-130) отличаются высокой производительностью и стабильным выходным давлением. Их можно использовать с электроприводом от сети 220 В, подобрав передаточное отношение ремённой передачи для частоты вращения 400–500 об/мин. Обвязка аналогична компрессору из холодильника.

Для привода ЗИЛовского компрессора достаточно электродвигателя мощностью 700–800 Вт на валу. Более мощные агрегаты (от Уралов, КАМАЗов) требуют приводов от 2,5 кВт, что уже проблематично для однофазной сети.

Электропривод

При выборе электродвигателя важно обращать внимание на cos φ (коэффициент мощности) – он аналогичен механическому КПД. Чем выше cos φ, тем больше полезная мощность на валу при той же электрической. Также имеет значение скольжение ротора: двигатели с высоким скольжением имеют более мягкую характеристику и лучше переносят перегрузки, но их cos φ обычно ниже. Двигатели с низким скольжением более эффективны, но чувствительны к перегрузкам.

Для самодельного компрессора хорошо подходят однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным запуском мощностью до 1–1,2 кВт. Их подключение относительно простое, не требует сложной коммутации.

Схемы подключения различных типов электродвигателей к однофазной сети 220 В

Для запуска трёхфазных двигателей от однофазной сети используются рабочие и пусковые конденсаторы. Важно применять специальные масляно-бумажные конденсаторы (типы МБГО, МБГЧ), способные выдерживать реактивную мощность. Плёночные или электролитические конденсаторы для этих целей не подходят.

Конденсаторы типа МБГЧ для запуска асинхронных двигателей

Доработка механической части

Автомобильный компрессор, работающий на пониженных оборотах, может не создавать достаточного масляного тумана для смазки. Поэтому потребуется регулярно контролировать уровень и состояние масла. Возможные доработки включают: установку расширительного бачка-сапуна, доработку шатунов для улучшения смазки, организацию принудительного охлаждения (например, с помощью змеевика с водой или антифризом).

Схема доработки компрессора ЗИЛ-130 для автономной работы

Видео: сборка компрессора на базе ЗИЛ-130

Ещё один вариант самодельного компрессора на автомобильной основе:

Мини-компрессор для художественной аэрографии

Художественная аэрография выполняется мини-аэрографом, который требует стабильной подачи чистого воздуха при невысоком давлении (до 2,5–3 бар) и расходе 15–40 л/мин. Специальные микрокомпрессоры для аэрографов довольно дороги, но можно собрать бюджетный аналог.

Мини-аэрографы для художественных работ

Одно из простейших решений – использовать аквариумный компрессор для больших объёмов (от 200 л). Обвязка минимальна: соединительные шланги (например, от медицинских систем) и тройники-«ёлочки». В качестве ресивера может служить пластиковая бутылка.

Тройник-«ёлочка» для сборки мини-компрессора

Примеры подобных конструкций:

С ресивером из бутылки:

С ресивером из баллона от монтажной пены:

С приводом от старого шуруповёрта:

(Пока оценок нет)
Загрузка... что еще почитать: Инструкция по монтажу настенного кондиционера самостоятельноРемонт и устройство холодильника: принципы работы разных видов, типичные неисправности, компонентыПескоструйный аппарат (пескоструй): компоненты, безопасность и эксплуатация, как изготовить Перейти в раздел:

• Электрика, техника и станки своими руками

Обсуждение:

выйти

Нажимая кнопку «Добавить комментарий», я соглашаюсь с пользовательским соглашением и политикой конфиденциальности сайта.