第4章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)

1、制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī) 第4章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，氣缸工作容積的變化，是依靠 一個偏心裝置的圓筒形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)的滾動來實(shí)現(xiàn)的 圓筒形圓筒形氣缸氣缸上開設(shè)有不帶吸氣閥的吸氣上開設(shè)有不帶吸氣閥的吸氣 口和帶有排氣閥的排氣口?？诤蛶в信艢忾y的排氣口。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子沿氣缸沿氣缸 內(nèi)壁滾動，與氣缸間形成一個月牙形的內(nèi)壁滾動，與氣缸間形成一個月牙形的 工作腔。工作腔。滑片滑片(亦稱滑動檔板亦稱滑動檔板)靠彈簧的靠彈簧的 作用力使其端部與轉(zhuǎn)子緊密接觸，將月作用力使其端部與轉(zhuǎn)子緊密接觸，將月 牙形工作腔分為兩部分，滑片隨轉(zhuǎn)子的牙形工作腔分為兩部分，滑片隨轉(zhuǎn)子的 滾動沿滑片

2、槽道作往復(fù)運(yùn)動。氣缸內(nèi)壁、滾動沿滑片槽道作往復(fù)運(yùn)動。氣缸內(nèi)壁、 轉(zhuǎn)子外壁和滑片構(gòu)成封閉的氣缸容積，轉(zhuǎn)子外壁和滑片構(gòu)成封閉的氣缸容積， 即基元容積，其容積大小隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變即基元容積，其容積大小隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變 化，容積內(nèi)氣體的壓力則隨基元容積的化，容積內(nèi)氣體的壓力則隨基元容積的 大小而改變，從而完成壓縮機(jī)的工作過大小而改變，從而完成壓縮機(jī)的工作過 程。程。 氣缸氣缸 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子進(jìn)氣口進(jìn)氣口 排氣口排氣口 排氣閥排氣閥 滑片滑片 滑片滑片 彈簧彈簧 圓柱形圓柱形 導(dǎo)向器導(dǎo)向器 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 轉(zhuǎn)子的主軸在原動機(jī)拖動下旋轉(zhuǎn)時，偏心轉(zhuǎn)子緊貼著氣缸內(nèi) 壁面回轉(zhuǎn)，使月牙狀空間容積周期性的變化，完成

3、吸排氣和 壓縮過程。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 工作過程 轉(zhuǎn)子和氣缸壁之間的密封線剛移過 吸氣口，滑板左側(cè)已充滿進(jìn)氣的空 間容積開始縮小，其右側(cè)的容積則 開始下一工作循環(huán)的吸氣過程。 壓縮過程結(jié)束、排氣過程開始時的狀 態(tài)。此時，滑板左側(cè)空間容積的縮小 已使制冷劑氣體的壓力升高到一定程 度，從而頂開排氣閥開始了排氣過程。 同時，滑板右側(cè)的空間容積仍在不斷 增大，處于吸氣過程之中 排氣過程結(jié)束時的狀態(tài)。此時，氣缸 和轉(zhuǎn)子之間的密封線剛移過排氣口， 滑板左側(cè)的空間容積已縮小為一個很 小的“死隙”（實(shí)際上“死隙”幾乎 充滿了潤滑油），排氣

4、過程結(jié)束?；?板右側(cè)的空間容積仍在繼續(xù)進(jìn)氣 當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與氣缸的密封 線和滑板與轉(zhuǎn)子的密封線重合，達(dá)到 理論最大吸入容積，下一循環(huán)吸氣結(jié) 束（實(shí)際上排出口至滑板間的“死隙” 為潤滑油占據(jù)，不能進(jìn)氣）。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 目前廣泛使用的滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)主要是小型全封閉式，通常有臥式和立 式兩種前者多用于冰箱，后者在空調(diào)器中常見。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) （1）立式全封閉滾動活塞式制冷壓縮機(jī) 壓縮機(jī)位于電動機(jī)的下方，制冷劑 氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入儲液器，然后由 機(jī)殼下部的吸入管直接吸入氣缸。 經(jīng)壓縮后的高壓氣體由排氣閥、排 氣消聲器排入機(jī)殼內(nèi)，再經(jīng)電動機(jī) 轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙

5、從機(jī)殼的頂部 排氣管排出，并起到了冷卻電動機(jī) 的作用。 儲液器起氣液分離、儲存制冷劑液體和 潤滑油及緩沖吸氣壓力脈動的作用。 潤滑油在機(jī)完底 部，在離心力的 作用下沿曲軸的 油道上升至各潤 滑點(diǎn)。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 電動機(jī)定子與機(jī)殼緊密配合，使機(jī)殼成為電動機(jī)的散熱面。 電動機(jī)與機(jī)殼的剛性配合，壓縮機(jī)的振動直接傳遞給機(jī)殼，使壓縮機(jī)的殼體振動 加劇，特別是在壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)不均勻波動時，會引起較大的殼體繞軸振動 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 2）臥式全封閉滾動活塞式制冷壓縮機(jī) 對于臥式壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)上的變化，使貯油部位離軸端較遠(yuǎn)，不能利用軸的 離心輸油方法。臥式壓縮機(jī)一般可利用吸、排氣壓差

6、供油及排氣輸送式供油。 其供液壓泵是由安裝在 主軸承上的吸油流體二 極管11、安裝在輔軸承 上的排油流體二極管9及 供油管6組成，潤滑油借 助滑片8的往復(fù)運(yùn)動經(jīng)吸 油流體二極管11被吸人 泵室，通過排油流體二 極管9排入供油管6中。 再進(jìn)入曲鈾1的軸向油道， 通過徑向分油孔供應(yīng)到 需要潤滑的部位 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) （3）開啟滾動活塞式制冷壓縮機(jī)）開啟滾動活塞式制冷壓縮機(jī) 小型滾動活塞式制冷壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單， 體積小、質(zhì)量輕 易損件少、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠； 效率高 2.特點(diǎn) 滾動活塞式制冷壓縮機(jī)缺點(diǎn): 氣缸容積利用率低 轉(zhuǎn)子和氣缸的加工精度要求高； 相對運(yùn)動部位必須有油潤滑； 壓縮機(jī)的潤

7、滑是依靠吸、排氣壓力差 來進(jìn)行的。壓縮機(jī)起動后，裝在曲軸 另一端的離心閥被打開，油從油分離 器出來，經(jīng)油冷卻器、油過濾器及離 心閥后，分別進(jìn)入各潤滑表面及軸封 處，然后聚集在氣缸下部的空腔中， 通過浮球閥2進(jìn)入壓縮機(jī)的吸氣腔， 隨制冷劑氣體一起排至油分離器，分 離下來的油供繼續(xù)循環(huán)使用。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 變頻壓縮機(jī)的發(fā)展變頻壓縮機(jī)的發(fā)展 雙缸滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的發(fā)展雙缸滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的發(fā)展 提高壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及可靠性提高壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及可靠性 降低噪聲降低噪聲 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 借助電子計(jì)算機(jī)對壓縮機(jī)工作過程的性能仿真， 主要部件結(jié)構(gòu)如軸承、滑片、滾動轉(zhuǎn)子、排氣閥 等

8、結(jié)構(gòu)的特性分析，以及噪聲和振動的仿真?？?對壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性、噪聲和振動進(jìn)行預(yù) 測，并通過完善這些預(yù)測手段。對滿足各種要求 的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 為了減少由于滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)與機(jī)殼焊接成整體結(jié)構(gòu)帶來對噪聲的不利影響， 首先從振動方面入手減少曲軸及軸承的振動，改進(jìn)壓縮機(jī)與機(jī)殼的連接系統(tǒng)， 開發(fā)各種新型消聲結(jié)構(gòu)和排氣閥等。 右圖是滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)示意圖。 為了研究方便起見，做如下假定： 滑片只做上下往復(fù)運(yùn)動；滑片只做上下往復(fù)運(yùn)動； 不計(jì)滑片的厚度，與轉(zhuǎn)子的接觸點(diǎn)始終在不計(jì)滑片的厚度，與轉(zhuǎn)子的接觸點(diǎn)始終在 坐標(biāo)軸上移動；坐標(biāo)軸上移動； 不計(jì)排氣閥下面排氣孔所占的容積。不計(jì)

9、排氣閥下面排氣孔所占的容積。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 氣缸工作容積vp應(yīng)是氣缸內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子外圓間形成的月牙形 面積Ap與轉(zhuǎn)于長度L的乘積 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 理論容積輸氣量應(yīng)為氣缸工作容積與轉(zhuǎn)速的乘積，即： 實(shí)際容積輸氣量也可用往復(fù)式壓縮機(jī)的方法表示為 容積系數(shù)V 排氣孔入口處氣缸被削去部分的容積。 余隙容積 轉(zhuǎn)子與氣缸的切點(diǎn)T達(dá)到4 - 位置時，存有高壓氣體的氣缸容積 排氣閥下方排氣孔的容積； 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 與往復(fù)式壓縮機(jī)有所不同的是：滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的膨脹過程在極短時間內(nèi)完 成，加之制冷工況的壓力比較高，可認(rèn)為膨脹過程是絕熱的，膨

10、脹過程指數(shù)為k； 且相對余隙c相對往復(fù)式壓縮機(jī)小得多，因而V的值比往復(fù)式壓縮機(jī)大。 壓力系數(shù) 表征吸氣壓力損失對輸氣量造成的影響。由于滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)沒有吸氣閥， 吸氣壓力損失很小，故通常認(rèn)為p近似等于1。 溫度系數(shù) T 反映由于吸人氣體被加熱造成輸氣量的減少。滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)通常是放置 在全封閉的機(jī)殼中，盡管吸氣管直接接至氣缸，但因氣缸和吸氣管是處于高溫高 壓的機(jī)殼中，其溫度依然較高，故吸人的新鮮氣體被加熱，加熱后的氣體比體積 增加，使壓縮機(jī)的質(zhì)量輸氣量減少。通常，當(dāng)壓力比在28時，T 0.950.82， 壓力比高時取下限。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 泄漏系數(shù)L 表征氣缸中氣體泄漏對

11、輸氣量造成的影響。 通過轉(zhuǎn)子和氣缸切點(diǎn)間隙及滑片和轉(zhuǎn)子接觸點(diǎn)間隙產(chǎn)生的壓縮腔 氣體向吸氣腔泄漏； 泄漏途徑 通過滾動轉(zhuǎn)子兩端面間隙產(chǎn)生的高壓腔氣體向低壓腔泄漏； 通過滑片兩端面間隙產(chǎn)生的高壓腔向低壓腔泄漏。 回流系數(shù)h 綜上所述看出，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的容積效率比往復(fù)式壓縮機(jī)大，其值大約在 0.70.9范圍內(nèi)，空調(diào)器用的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)可達(dá)0.9以上。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 1.等墑功率Pts 2.指示功率及指示效率 指示功率Pi 指示效率 3機(jī)械效率m 它反映了機(jī)械摩擦損失的大小，其中包括滑動軸承摩擦損失、 滑片運(yùn)動摩擦損失、慣性力不平衡產(chǎn)生的附加損失及機(jī)構(gòu)損失等。機(jī)械效率的 高低主要

12、取決于油和氟利昂的粘性及運(yùn)動副間的間隙值，很難給出計(jì)算表達(dá)式。 通常對于中溫全封閉滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)m 0.750.85；而冰箱用滾動轉(zhuǎn)子式 壓縮機(jī)m 0.400.70。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 由右圖看出，因?yàn)闅怏w力合力的作用線不通過由右圖看出，因?yàn)闅怏w力合力的作用線不通過 旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)中心O，而是通過轉(zhuǎn)子幾何中心，而是通過轉(zhuǎn)子幾何中心O1至至AT的的 垂線，它距旋轉(zhuǎn)中心的距離為垂線，它距旋轉(zhuǎn)中心的距離為 ，因此構(gòu)成力矩，因此構(gòu)成力矩 Mg該力矩的方向與壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，該力矩的方向與壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反， 是壓縮機(jī)阻力矩的主要組成部分；轉(zhuǎn)子與是壓縮機(jī)阻

13、力矩的主要組成部分；轉(zhuǎn)子與 氣缸之間還存在旋轉(zhuǎn)康擦力，該力對旋轉(zhuǎn)中心氣缸之間還存在旋轉(zhuǎn)康擦力，該力對旋轉(zhuǎn)中心 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)摩擦力矩產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)摩擦力矩Mf其方向也是逆旋轉(zhuǎn)方其方向也是逆旋轉(zhuǎn)方 向，故也是阻力矩的組成部分。向，故也是阻力矩的組成部分。 l 阻力矩M可表示為 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 滾動轉(zhuǎn)于式壓縮機(jī)的驅(qū)動力短Md通常是常量，但阻力矩是隨轉(zhuǎn)角在變化。因此， 瞬時的驅(qū)動力矩與阻力矩并不相等，從而使曲軸產(chǎn)生角加速度 ，并滿足 a a 式中 J旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性矩 曲鈾角加速度的存在會導(dǎo)致曲軸旋轉(zhuǎn)速度的不均勻，引起曲軸的振動乃至機(jī)體 和機(jī)殼的振動，若使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，就應(yīng)盡量減少角加速度，這就需要

14、通過 加大J來解決，通常要求旋轉(zhuǎn)不均勻度 0.01。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 由于滾動轉(zhuǎn)子對旋轉(zhuǎn)中心存在偏心距，故轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，其大小不變而方向指 向偏心方向且隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，可以采用平衡質(zhì)量 加以平衡。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 例如對熱泵型空調(diào)機(jī)，人們往往希望啟動后應(yīng)盡 快達(dá)到暖房室溫，因此要求壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng) 溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，若仍高速運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅功率。 消耗大，還會增加壓縮機(jī)開停次數(shù)使室內(nèi)溫度 變化幅度增大，不但不舒適，而且由于斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 也增加了熱損失，因而要求降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使 之與室內(nèi)暖房負(fù)荷能協(xié)調(diào)運(yùn)行。上述要求可采用 變頻壓縮機(jī)

15、來解決。右圖給出采用變顛調(diào)節(jié) 的熱泵空調(diào)機(jī)運(yùn)行特性，啟動時壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，快速接近暖房設(shè)定溫度，當(dāng)室內(nèi)溫度趨 向適合溫度時壓縮機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，可減少開停次數(shù)，并使室溫變化很小，達(dá)到既節(jié)能又舒 適的目的。 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 交流變頻器調(diào)速 直流變頻器調(diào)速 變頻調(diào)節(jié)給壓縮機(jī)帶來的問題 當(dāng)壓縮機(jī)離速運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生的問題 運(yùn)動部件的磨損增加 因?yàn)檗D(zhuǎn)速增加后輸氣量加大，制冷刑氣體流經(jīng)氣閥的流速升離，隨之而來的 是流動阻力的增加，氣流推力加大，原氣閥彈簧力就顯得過軟，出現(xiàn)閥片延 遲關(guān)閉現(xiàn)象。又因滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的影脹過程是在余隙容積與低壓基元 容積經(jīng)排氣口連通時發(fā)生，故排氣閥前后的壓差很大， 所以使

16、閥片延遲關(guān)閉的沖擊力特別大，造成閥片過早的損壞。因此閥片應(yīng)采 用特殊不銹鋼材料以提高其耐沖擊力，也可采用帶緩沖片的新型氣閥結(jié)構(gòu)。 氣體流經(jīng)撈氣閥的流動損失增加，并導(dǎo)致排氣閥片產(chǎn)生延遲關(guān)閉，閥片 壽命降低 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 潤滑油循環(huán)率隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加潤滑油循環(huán)率增加后降低了換熱器 性能也增加了管路中的壓力損失 各種雜質(zhì)會隨潤滑油進(jìn)入運(yùn)動部件間隙中，引起運(yùn)動部件的損傷 噪聲增加 單缸機(jī)旁通調(diào)節(jié) 雙缸機(jī)旁通調(diào)節(jié) 單缸機(jī)旁通調(diào)節(jié) 在壓縮腔設(shè)置旁通孔，使部分被壓縮氣體返 回吸氣腔， 其輸氣量調(diào)節(jié)范圍一般在100-70 第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 電磁閥控制左缸中被壓縮的氣體引入右缸，使卸載閥作，關(guān)閉右缸吸氣孔口， 右缸進(jìn)入空運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)輸氣量減少一半，達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)荷的目的。 雙缸機(jī)旁通調(diào)節(jié) 電磁閥 卸載閥 右缸吸氣孔口 當(dāng)需要的制冷量(或制熱量)變化范圍較大時，采用多臺壓縮機(jī)并聯(lián)進(jìn)行制冷量調(diào) 節(jié)是比較高效、經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式，并且可以減少單臺壓縮機(jī)