無油活塞機旋轉的曲軸通過連桿帶動活塞沿氣缸內壁面作往復直線運動。當活塞向下運動時，包含在活塞端面與氣缸之間的工作容積增大而形成真空，這時經過空氣濾清器的空氣推開吸氣閥而被吸進氣缸。當活塞作反向行程運動時,吸氣閥關閉,封閉在氣缸內的氣體受到壓縮，且隨著容積的減小而壓力不斷提高。當壓縮氣體的壓力達到略高于排氣管內空氣壓力和排氣閥彈簧的阻力時，氣體即推開排氣閥而進入排氣管。
用來控制氣體吸入和排出氣缸的部件稱氣閥，它在壓力差和彈簧力的作用下自行啟閉，故稱自動作用閥。常用的氣閥結構。由于結構上的原因,在排氣終了時氣缸內還有部分空氣殘留,氣缸中容納殘余空氣的空間稱余隙容積。活塞向下運動初期，余隙容積的空氣在氣缸內膨脹，直到氣缸內的壓力略低于吸氣管內的空氣壓力，吸氣閥開啟，氣缸從吸氣管內吸進新鮮空氣。氣缸內進行的吸氣、壓縮、排氣和膨脹4個過程組成一個循環。
無油活塞機主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調節裝置、油循環系統等部件組成。
機體：包括汽缸體和曲軸箱兩部分，一般采用高強度灰鑄鐵鑄成一個整體。它是支承汽缸套、曲軸連桿機構及其它所有零部件重量并保證各零部件之間具有正確的相對位置的本體。汽缸采用汽缸套結構，安裝在汽缸體上的缸套座孔中，便于當汽缸套磨損時維修或更換。因而結構簡單，檢修方便。
曲軸：曲軸是活塞式制冷壓縮機的主要部件之一，傳遞著壓縮機的全部功率。其主要作用是將電動機的旋轉運動通過連桿改變為活塞的往復直線運動。曲軸在運動時，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉的交變復合負載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。
連桿：連桿是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉運動轉化為活塞的往復運動，并把動力傳遞給活塞對汽體做功。連桿包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓。
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