第4章 滾動轉子式制冷壓縮機

1、制冷壓縮機制冷壓縮機第4章 滾動轉子式制冷壓縮機 滾動轉子式壓縮機是一種容積型回轉式壓縮機，氣缸工作容積的變化，是依靠一個偏心裝置的圓筒形轉子在氣缸內的滾動來實現(xiàn)的 圓筒形圓筒形氣缸氣缸上開設有不帶吸氣閥的吸氣上開設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。轉子轉子沿氣缸沿氣缸內壁滾動，與氣缸間形成一個月牙形的內壁滾動，與氣缸間形成一個月牙形的工作腔。工作腔?；?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子緊密接觸，將月作用力使其端部與轉子緊密接觸，將月牙形工作腔分為兩部分，滑片隨轉子的牙形工作腔分為兩部分，滑片隨轉子的滾動沿滑片槽道作往復運動。

2、氣缸內壁、滾動沿滑片槽道作往復運動。氣缸內壁、轉子外壁和滑片構成封閉的氣缸容積，轉子外壁和滑片構成封閉的氣缸容積，即基元容積，其容積大小隨轉子轉角變即基元容積，其容積大小隨轉子轉角變化，容積內氣體的壓力則隨基元容積的化，容積內氣體的壓力則隨基元容積的大小而改變，從而完成壓縮機的工作過大小而改變，從而完成壓縮機的工作過程。程。氣缸氣缸轉子轉子進氣口進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向器導向器第四章 滾動轉子式制冷壓縮機轉子的主軸在原動機拖動下旋轉時，偏心轉子緊貼著氣缸內壁面回轉，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 滾動轉子式制冷壓縮機第

3、四章 滾動轉子式制冷壓縮機第四章 滾動轉子式制冷壓縮機工作過程 轉子和氣缸壁之間的密封線剛移過吸氣口，滑板左側已充滿進氣的空間容積開始縮小，其右側的容積則開始下一工作循環(huán)的吸氣過程。壓縮過程結束、排氣過程開始時的狀態(tài)。此時，滑板左側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，滑板右側的空間容積仍在不斷增大，處于吸氣過程之中 排氣過程結束時的狀態(tài)。此時，氣缸和轉子之間的密封線剛移過排氣口，滑板左側的空間容積已縮小為一個很小的“死隙”（實際上“死隙”幾乎充滿了潤滑油），排氣過程結束。滑板右側的空間容積仍在繼續(xù)進氣 當轉子繼續(xù)旋轉，轉子與氣缸的密封線和滑板與

4、轉子的密封線重合，達到理論最大吸入容積，下一循環(huán)吸氣結束（實際上排出口至滑板間的“死隙”為潤滑油占據(jù)，不能進氣）。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機目前廣泛使用的滾動轉子式制冷壓縮機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，后者在空調器中常見。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機（1）立式全封閉滾動活塞式制冷壓縮機 壓縮機位于電動機的下方，制冷劑氣體由進氣管進入儲液器，然后由機殼下部的吸入管直接吸入氣缸。經壓縮后的高壓氣體由排氣閥、排氣消聲器排入機殼內，再經電動機轉子和定子間的氣隙從機殼的頂部排氣管排出，并起到了冷卻電動機的作用。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

5、。潤滑油在機完底部，在離心力的作用下沿曲軸的油道上升至各潤滑點。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機電動機定子與機殼緊密配合，使機殼成為電動機的散熱面。電動機與機殼的剛性配合，壓縮機的振動直接傳遞給機殼，使壓縮機的殼體振動加劇，特別是在壓縮機旋轉不均勻波動時，會引起較大的殼體繞軸振動 第四章 滾動轉子式制冷壓縮機2）臥式全封閉滾動活塞式制冷壓縮機 對于臥式壓縮機，由于結構上的變化，使貯油部位離軸端較遠，不能利用軸的離心輸油方法。臥式壓縮機一般可利用吸、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

6、運動經吸油流體二極管11被吸人泵室，通過排油流體二極管9排入供油管6中。再進入曲鈾1的軸向油道，通過徑向分油孔供應到需要潤滑的部位第四章 滾動轉子式制冷壓縮機（3）開啟滾動活塞式制冷壓縮機）開啟滾動活塞式制冷壓縮機 小型滾動活塞式制冷壓縮機優(yōu)點：結構簡單，體積小、質量輕易損件少、運轉可靠；效率高 2.特點滾動活塞式制冷壓縮機缺點:氣缸容積利用率低轉子和氣缸的加工精度要求高；相對運動部位必須有油潤滑；壓縮機的潤滑是依靠吸、排氣壓力差來進行的。壓縮機起動后，裝在曲軸另一端的離心閥被打開，油從油分離器出來，經油冷卻器、油過濾器及離心閥后，分別進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進入壓縮機的吸氣腔，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 滾動轉子式制冷壓縮機變頻壓縮機的發(fā)展變頻壓縮機的發(fā)展雙缸滾動轉子式壓縮機的發(fā)展雙缸滾動轉子式壓縮機的發(fā)展 提高壓縮機的經濟性及可靠性提高壓縮機的經濟性及可靠性降低噪聲降低噪聲第四章 滾動轉子式制冷壓縮機借助電子計算機對壓縮機工作過程的性能仿真，主要部件結構如軸承、滑片、滾動轉子、排氣閥等結構的特性分析，以及噪聲和振動的仿真。可對壓縮機的經濟性和可靠性、噪聲和振動進行預測，并通過完善這些預測手段。對滿足各種要求的滾動轉子式壓縮機進行優(yōu)化設計。 為了減少由于滾動轉子式壓縮機與機殼焊接成整體結構帶來對噪聲的不

8、利影響，首先從振動方面入手減少曲軸及軸承的振動，改進壓縮機與機殼的連接系統(tǒng)，開發(fā)各種新型消聲結構和排氣閥等。 右圖是滾動轉子式壓縮機的運動機構示意圖。為了研究方便起見，做如下假定：滑片只做上下往復運動；滑片只做上下往復運動；不計滑片的厚度，與轉子的接觸點始終在不計滑片的厚度，與轉子的接觸點始終在 坐標軸上移動；坐標軸上移動；不計排氣閥下面排氣孔所占的容積。不計排氣閥下面排氣孔所占的容積。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機氣缸工作容積vp應是氣缸內壁與轉子外圓間形成的月牙形面積Ap與轉于長度L的乘積第四章 滾動轉子式制冷壓縮機第四章 滾動轉子式制冷壓縮機理論容積輸氣量應為氣缸工作容積與轉速的乘積，即：

9、實際容積輸氣量也可用往復式壓縮機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。余隙容積轉子與氣缸的切點T達到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 滾動轉子式制冷壓縮機與往復式壓縮機有所不同的是：滾動轉子式壓縮機的膨脹過程在極短時間內完成，加之制冷工況的壓力比較高，可認為膨脹過程是絕熱的，膨脹過程指數(shù)為k；且相對余隙c相對往復式壓縮機小得多，因而V的值比往復式壓縮機大。壓力系數(shù)表征吸氣壓力損失對輸氣量造成的影響。由于滾動轉子式壓縮機沒有吸氣閥，吸氣壓力損失很小，故通常認為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。滾動轉子式制冷壓

10、縮機通常是放置在全封閉的機殼中，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，使壓縮機的質量輸氣量減少。通常，當壓力比在28時，T 0.950.82，壓力比高時取下限。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機泄漏系數(shù)L 表征氣缸中氣體泄漏對輸氣量造成的影響。通過轉子和氣缸切點間隙及滑片和轉子接觸點間隙產生的壓縮腔氣體向吸氣腔泄漏；泄漏途徑通過滾動轉子兩端面間隙產生的高壓腔氣體向低壓腔泄漏；通過滑片兩端面間隙產生的高壓腔向低壓腔泄漏?；亓飨禂?shù)h 綜上所述看出，滾動轉子式壓縮機的容積效率比往復式壓縮機大，其值大約在0.70.9范

11、圍內，空調器用的滾動轉子式壓縮機可達0.9以上。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機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機械效率m 它反映了機械摩擦損失的大小，其中包括滑動軸承摩擦損失、滑片運動摩擦損失、慣性力不平衡產生的附加損失及機構損失等。機械效率的高低主要取決于油和氟利昂的粘性及運動副間的間隙值，很難給出計算表達式。通常對于中溫全封閉滾動轉子式壓縮機m 0.750.85；而冰箱用滾動轉子式壓縮機m 0.400.70。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機第四章 滾動轉子式制冷壓縮機由右圖看出，因為氣體力合力的作用線不通過由右圖看出，因為氣體力合力的作用線不通過旋轉中心旋轉中心O

12、，而是通過轉子幾何中心，而是通過轉子幾何中心O1至至AT的的垂線，它距旋轉中心的距離為垂線，它距旋轉中心的距離為 ，因此構成力矩，因此構成力矩Mg該力矩的方向與壓縮機的旋轉方向相反，該力矩的方向與壓縮機的旋轉方向相反，是壓縮機阻力矩的主要組成部分；轉子與是壓縮機阻力矩的主要組成部分；轉子與氣缸之間還存在旋轉康擦力，該力對旋轉中心氣缸之間還存在旋轉康擦力，該力對旋轉中心產生旋轉摩擦力矩產生旋轉摩擦力矩Mf其方向也是逆旋轉方其方向也是逆旋轉方向，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 滾動轉子式制冷壓縮機滾動轉于式壓縮機的驅動力短Md通常是常量，但阻力矩是隨轉

13、角在變化。因此，瞬時的驅動力矩與阻力矩并不相等，從而使曲軸產生角加速度 ，并滿足aa式中 J旋轉質量慣性矩 曲鈾角加速度的存在會導致曲軸旋轉速度的不均勻，引起曲軸的振動乃至機體和機殼的振動，若使壓縮機運轉平穩(wěn)，就應盡量減少角加速度，這就需要通過加大J來解決，通常要求旋轉不均勻度 0.01。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機由于滾動轉子對旋轉中心存在偏心距，故轉子旋轉時產生旋轉慣性力，其大小不變而方向指向偏心方向且隨轉子旋轉，可以采用平衡質量加以平衡。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機第四章 滾動轉子式制冷壓縮機例如對熱泵型空調機，人們往往希望啟動后應盡快達到暖房室溫，因此要求壓縮機高速運轉；當溫度達到預定

14、溫度時，若仍高速運轉，不僅功率。消耗大，還會增加壓縮機開停次數(shù)使室內溫度變化幅度增大，不但不舒適，而且由于斷續(xù)運轉也增加了熱損失，因而要求降低壓縮機轉速，使之與室內暖房負荷能協(xié)調運行。上述要求可采用變頻壓縮機來解決。右圖給出采用變顛調節(jié)的熱泵空調機運行特性，啟動時壓縮機高速運轉，快速接近暖房設定溫度，當室內溫度趨向適合溫度時壓縮機低速運轉，可減少開停次數(shù)，并使室溫變化很小，達到既節(jié)能又舒適的目的。第四章 滾動轉子式制冷壓縮機交流變頻器調速直流變頻器調速變頻調節(jié)給壓縮機帶來的問題 當壓縮機離速運轉時會產生的問題運動部件的磨損增加因為轉速增加后輸氣量加大，制冷刑氣體流經氣閥的流速升離，隨之而來的是

15、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)閥片延遲關閉現(xiàn)象。又因滾動轉子式壓縮機的影脹過程是在余隙容積與低壓基元容積經排氣口連通時發(fā)生，故排氣閥前后的壓差很大，所以使閥片延遲關閉的沖擊力特別大，造成閥片過早的損壞。因此閥片應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構。氣體流經撈氣閥的流動損失增加，并導致排氣閥片產生延遲關閉，閥片壽命降低 第四章 滾動轉子式制冷壓縮機潤滑油循環(huán)率隨著轉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會隨潤滑油進入運動部件間隙中，引起運動部件的損傷噪聲增加單缸機旁通調節(jié)雙缸機旁通調節(jié)單缸機旁通調節(jié)在壓縮腔設置旁通孔，使部分被壓縮氣體返回吸氣腔，其輸氣量調節(jié)范圍一般在100-70第四章 滾動轉子式制冷壓縮機電磁閥控制左缸中被壓縮的氣體引入右缸，使卸載閥作，關閉右缸吸氣孔口，右缸進入空運轉，壓縮機輸氣量減少一半，達到調節(jié)負荷的目的。雙缸機旁通調節(jié)電磁閥卸載閥右缸吸氣孔口當需要的制冷量(或制熱量)變化范圍較大時，采用多臺壓縮機并聯(lián)進行制冷量調節(jié)是比較高效、經濟的調節(jié)方式，并且可以減少單臺