第4章 滾動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 滾動(dòng)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(gè)偏心裝置的圓筒形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)的滾動(dòng)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(dòng)，與氣缸間形成一個(gè)月牙形的內(nèi)壁滾動(dòng)，與氣缸間形成一個(gè)月牙形的工作腔。工作腔?；?亦稱滑動(dòng)檔板亦稱滑動(dòng)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(dòng)沿滑片槽道作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

2、氣缸內(nèi)壁、滾動(dòng)沿滑片槽道作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的主軸在原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，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，完成吸排氣和壓縮過程。 第四章 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)第

3、四章 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)第四章 滾動(dòng)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(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，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(shí)，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(shí)的狀態(tài)。此時(shí)，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(gè)很小的“死隙”（實(shí)際上“死隙”幾乎充滿了潤滑油），排氣過程結(jié)束。滑板右側(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

4、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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)目前廣泛使用的滾動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)（1）立式全封閉滾動(dòng)活塞式制冷壓縮機(jī) 壓縮機(jī)位于電動(dòng)機(jī)的下方，制冷劑氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入儲(chǔ)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙從機(jī)殼的頂部排氣管排出，并起到了冷卻電動(dòng)機(jī)的作用。儲(chǔ)液器起氣液分離、儲(chǔ)存制冷劑液體和潤滑油及緩沖吸氣壓力脈動(dòng)的作用

5、。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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)定子與機(jī)殼緊密配合，使機(jī)殼成為電動(dòng)機(jī)的散熱面。電動(dòng)機(jī)與機(jī)殼的剛性配合，壓縮機(jī)的振動(dòng)直接傳遞給機(jī)殼，使壓縮機(jī)的殼體振動(dòng)加劇，特別是在壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)不均勻波動(dòng)時(shí)，會(huì)引起較大的殼體繞軸振動(dòng) 第四章 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)2）臥式全封閉滾動(dòng)活塞式制冷壓縮機(jī) 對(duì)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)

6、運(yùn)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)（3）開啟滾動(dòng)活塞式制冷壓縮機(jī)）開啟滾動(dòng)活塞式制冷壓縮機(jī) 小型滾動(dòng)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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)部位必須有油潤滑；壓縮機(jī)的潤滑是依靠吸、排氣壓力差來進(jìn)行的。壓縮機(jī)起動(dòng)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

7、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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的發(fā)展雙缸滾動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)借助電子計(jì)算機(jī)對(duì)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(dòng)轉(zhuǎn)子、排氣閥等結(jié)構(gòu)的特性分析，以及噪聲和振動(dòng)的仿真?？蓪?duì)壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性、噪聲和振動(dòng)進(jìn)行預(yù)測，并通過完善這些預(yù)測手段。對(duì)滿足各種要求的滾動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)與機(jī)殼焊接成整體結(jié)構(gòu)帶來對(duì)噪聲的不

8、利影響，首先從振動(dòng)方面入手減少曲軸及軸承的振動(dòng)，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(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)；滑片只做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；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(dòng)；坐標(biāo)軸上移動(dòng)；不計(jì)排氣閥下面排氣孔所占的容積。不計(jì)排氣閥下面排氣孔所占的容積。第四章 滾動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)第四章 滾動(dòng)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：

9、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(shí)，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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的膨脹過程在極短時(shí)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，膨脹過程指數(shù)為k；且相對(duì)余隙c相對(duì)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(duì)輸氣量造成的影響。由于滾動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓

10、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(shí)，T 0.950.82，壓力比高時(shí)取下限。第四章 滾動(dòng)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(duì)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(dòng)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?；亓飨禂?shù)h 綜上所述看出，滾動(dòng)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

11、圍內(nèi)，空調(diào)器用的滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)可達(dá)0.9以上。第四章 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)1.等墑功率Pts2.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(dòng)軸承摩擦損失、滑片運(yùn)動(dòng)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)械效率的高低主要取決于油和氟利昂的粘性及運(yùn)動(dòng)副間的間隙值，很難給出計(jì)算表達(dá)式。通常對(duì)于中溫全封閉滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)m 0.750.85；而冰箱用滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)m 0.400.70。第四章 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)第四章 滾動(dòng)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

12、，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(duì)旋轉(zhuǎn)中心氣缸之間還存在旋轉(zhuǎn)康擦力，該力對(duì)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)于式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)力短Md通常是常量，但阻力矩是隨轉(zhuǎn)

13、角在變化。因此，瞬時(shí)的驅(qū)動(dòng)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aa式中 J旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性矩 曲鈾角加速度的存在會(huì)導(dǎo)致曲軸旋轉(zhuǎn)速度的不均勻，引起曲軸的振動(dòng)乃至機(jī)體和機(jī)殼的振動(dòng)，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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)由于滾動(dòng)轉(zhuǎn)子對(duì)旋轉(zhuǎn)中心存在偏心距，故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)第四章 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)例如對(duì)熱泵型空調(diào)機(jī)，人們往往希望啟動(dòng)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

14、溫度時(shí)，若仍高速運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅功率。消耗大，還會(huì)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)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(dòng)時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生的問題運(yùn)動(dòng)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

15、流動(dòng)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(dòng)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(shí)發(fā)生，故排氣閥前后的壓差很大，所以使閥片延遲關(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(dòng)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(dòng)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(huì)隨潤滑油進(jìn)入運(yùn)動(dòng)部件間隙中，引起運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)，采用多臺(tái)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(tái)