汽車用渦旋式空調(diào)壓縮機技術(shù)及其發(fā)展

汽車用渦旋式空調(diào)壓縮機技術(shù)及其發(fā)展

0汽車空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀汽車工業(yè)是中國的主要產(chǎn)業(yè)，空調(diào)是汽車現(xiàn)代化的象征之一。目前，大多數(shù)汽車都配備了空汽驅(qū)動器。作為汽車空調(diào)核心部件的壓縮機,在技術(shù)和質(zhì)量上也取得了長足的進步,壓縮機的設(shè)計正朝著減少重量和體積、降低噪音和增加振動穩(wěn)定性的方向發(fā)展。目前壓縮機仍以斜板式、旋葉式和漩渦式壓縮機為主,自20世紀(jì)以來,渦旋壓縮機以其機構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、微振低噪以及工作可靠性等特點,在汽車空調(diào)中的應(yīng)用也越來越引起人們的關(guān)注。本論文將對汽車用渦旋式空調(diào)壓縮機技術(shù)及其發(fā)展進行闡述。1冷系統(tǒng)循環(huán)壓縮機是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟,其作用是維持制冷劑在制冷系統(tǒng)中的循環(huán),吸入來自蒸發(fā)器的低溫、低壓制冷劑蒸氣,壓縮制冷劑蒸氣使其壓力和溫度升高,并將制冷劑蒸氣送往冷凝器。用于汽車制冷系統(tǒng)的壓縮機按運動型式可分以下幾種:1.1復(fù)制活動器的壓縮機(1)曲軸連桿式;(2)徑向活塞式;(3)軸向活塞式:翹板式、斜板式。1.2試抽裝置(1)旋葉式:圓形汽缸、橢圓形汽缸;(2)轉(zhuǎn)子式:滾動活塞式、三角轉(zhuǎn)子式;(3)螺桿式壓縮機;(4)渦旋式壓縮機。而車用空調(diào)要求體積小、重量輕,并且要能在比較惡劣的工況下工作,隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,汽車空調(diào)對這些技術(shù)要求越來越高,而與傳統(tǒng)的往復(fù)式和斜盤式空調(diào)壓縮機相比,渦旋壓縮機因其性能上滿足上述特點而在汽車空調(diào)的應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢,得到了越來越多的應(yīng)用。2新一代容積式壓縮機渦旋式壓縮機由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機。渦旋式壓縮機的壓縮腔形狀及其變化,既不同于往復(fù)式壓縮機,又不同于旋轉(zhuǎn)式壓縮機,故把它稱作新一代容積式壓縮機。綜合起來,渦旋壓縮機有以下優(yōu)點:2.1工作效率高，多個壓縮腔同時工作，相鄰壓縮腔之間的氣體壓差小，氣體泄漏少，工作效率為90%-98%2.2渦旋式壓縮機體積小，重量輕，噪聲小，發(fā)動機振動小2.3低溫性能好，高效節(jié)能高體積效率：在中、低溫應(yīng)用中，其體積效率遠遠超過傳統(tǒng)的活動機2.4無吸油泵，旋轉(zhuǎn)式壓縮機操作可靠，特別適用于換速器的操作和換速技術(shù)2.5由于螺旋空氣泵本身的維護成本很小，由于電機的良好性能，維修成本非常低3旋轉(zhuǎn)電機的一般結(jié)構(gòu)和工作原理3.1動渦流盤防偏轉(zhuǎn)作用汽車空調(diào)渦旋壓縮機的主要構(gòu)件有動渦盤、靜渦盤、防自轉(zhuǎn)機構(gòu)、曲軸和支架等,其中,動渦盤放置于靜渦盤和支架之間,可以沿軸向移動。工作時,動渦盤在氣體力的作用下,會存在繞其中心自轉(zhuǎn)的趨勢。這種趨勢會破壞了渦旋壓縮機的正常工作,因此存在防自轉(zhuǎn)裝置。防自轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)置在動渦盤與支架之間,常見的結(jié)構(gòu)型式有十字聯(lián)軸器、球軸承、圓柱銷、小曲柄軸等。3.2靜潮旋盤形貌中的氣體容積和橫向容積動靜渦旋盤的最常用型線是圓的漸開線及其修正曲線。下面以圓的漸開線渦旋型線為例來說明渦旋壓縮機的工作原理。把渦旋型線參數(shù)、相位差、基圓中心相距r相同的動渦盤與靜渦盤組裝后,可以形成數(shù)對封閉的月牙形容積腔。當(dāng)偏心軸推動動渦盤中心繞靜渦盤中心作圓周軌道運動時,這些封閉的容積腔相應(yīng)地擴大或縮小,由此實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排氣的目的。低壓氣體從靜渦盤上開設(shè)的吸氣孔口或動靜渦旋盤的周邊縫隙進入吸氣腔,經(jīng)壓縮后由靜渦盤中心處的排氣孔口排出。動、靜渦旋盤的型線為3圈,便形成了3對容積腔,分別用1、2、3表示,并依次稱為中心壓縮腔(即第一壓縮腔,又稱排氣腔)、第二和第三壓縮腔。用θ表示動渦盤中心繞靜渦盤中心的轉(zhuǎn)動角,陰影部分表示第2壓縮腔對應(yīng)于曲柄轉(zhuǎn)角θ時的軸向投影面積。當(dāng)θ=0°時,第三壓縮腔剛好封閉,壓縮機的吸氣過程結(jié)束,這時第三壓縮腔中充入的氣體所占據(jù)的容積即為吸氣容積,相當(dāng)于往復(fù)式壓縮機的行程容積。隨著主軸轉(zhuǎn)角的增大,月牙形面積逐漸減小,當(dāng)θ=360°時,第三壓縮腔完成對氣體的壓縮過程,這時的壓縮腔容積就是第二壓縮腔的最大封閉容積。中心壓縮腔和第二壓縮腔中的氣體容積變化規(guī)律與第三壓縮腔中的相同。需要指出的是,第三壓縮腔在壓縮氣體的時候,壓縮機的吸氣過程也在進行。渦旋式壓縮機壓縮氣體的過程是在連續(xù)進行的,主軸每轉(zhuǎn)一周即可完成一次吸氣。4由于旋轉(zhuǎn)推進器的發(fā)展存在一些問題4.1纖旋體側(cè)壁面的垂直度別是渦旋體的形位公差有很高要求,渦旋體側(cè)壁面的垂直度,應(yīng)控制在微米級,有的還需要專門的加工方法、加工技術(shù)和加工設(shè)備,因此制造成本較高。4.2通常，運動設(shè)備之間或運動設(shè)備與固定設(shè)備之間需要保持一個定的運動間隙來達到密封,氣體通過間隙勢必引起泄漏,因此密封起來比較困難。4.3隨著軸向氣體的遷移，很難將主缸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)調(diào)整為正確的平衡。軸向氣體的力通常會導(dǎo)致摩擦功率的消耗4.4從生產(chǎn)和市場來看，中國目前只有少數(shù)公司擁有真正的渦流壓縮技術(shù)，能夠生產(chǎn)大量生產(chǎn)國外,美國、日本和法國的幾家公司都擁有自己的產(chǎn)品專利,壟斷了具有優(yōu)越性能的渦旋壓縮專利產(chǎn)品。但是,國外產(chǎn)品價格昂貴,不適應(yīng)中國國情。5加快國內(nèi)先進技術(shù)及發(fā)展經(jīng)驗的應(yīng)用,適當(dāng)提高技術(shù)的使用力度,保證在技術(shù)方