第二章 往复式制冷压缩机(3)

1、第六节 总 体 结 构 第六节 总 体 结 构 一、各种典型总体结构 开启式开启式 曲轴功率输入端伸出机体外，通过传动装置（联轴器或皮带 轮）和原动机相连接。曲轴伸出部位装有轴封装置，防止泄 漏。 半封闭式半封闭式 机体和电动机的外壳铸成一体，电动机转子直接装在压缩机 曲轴的悬臂部分，不需轴封和联轴器 ，机体密封面以法兰 连接。 全封闭式全封闭式 电动机和压缩机装在一个机壳内，共用一根主轴，上、下机 壳焊封。 开启式制冷压缩机的特点开启式制冷压缩机的特点 原动机独立于制冷系统之外原动机独立于制冷系统之外: : 可用普通电机和使用其 它原动机如汽车中的内燃机.适用于NH3和汽车等场合， 需要轴封

2、装置, 制冷剂易向外泄漏,空气向内泄漏。 机体布置机体布置: 气缸机体和曲轴箱体铸造成一体, 装配精度 提高, 设置气缸套,易更换和修配，多缸布置,动力平衡 性好。 气阀的布置气阀的布置: 吸气阀布置在气缸套凸缘上, 可冷却气缸 体，实现顶开吸气阀片的输气量调节。与排气阀分开 布置,可增加气阀流通面积。 润滑方式润滑方式: 压力润滑。 开启式制冷压缩机开启式制冷压缩机 排气阀用弹簧压在气缸套上：排气阀用弹簧压在气缸套上： 1、壁面了使用螺栓将排气阀、壁面了使用螺栓将排气阀 紧固在气缸套上产生的机构和紧固在气缸套上产生的机构和 尺寸方面的困难尺寸方面的困难 2、缓解液击产生的危害。、缓解液击产生

3、的危害。 当液击发生时，缸内气当液击发生时，缸内气 体压力迅速上升，克服作用体压力迅速上升，克服作用 于排气阀上的弹簧力，排气于排气阀上的弹簧力，排气 阀脱离气缸套，液体从排气阀脱离气缸套，液体从排气 阀与气缸间的缝隙泄出，缸阀与气缸间的缝隙泄出，缸 内压力下降。当压力降至一内压力下降。当压力降至一 定数值后，排气阀又回落至定数值后，排气阀又回落至 缸套上。缸套上。 12缸缸W形压缩机形压缩机 60O 60O 压缩机共有压缩机共有12个气缸，四个曲个气缸，四个曲 柄销，每个装三根连杆。用三柄销，每个装三根连杆。用三 个支撑保证曲轴的刚度。个支撑保证曲轴的刚度。 产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式

4、产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式 应用领域：汽车空调应用领域：汽车空调 滑履滑履滚珠滚珠 斜盘斜盘 产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式 主轴：主轴： 压缩机主轴由带压缩机主轴由带 轮通过离合器带动。轮通过离合器带动。 当车内温度超过设定当车内温度超过设定 值，离合器线圈通电，值，离合器线圈通电， 离合器吸合，压缩机离合器吸合，压缩机 工作。当车内温度低工作。当车内温度低 于设定值，离合器线于设定值，离合器线 圈断电，离合器大开，圈断电，离合器大开， 主轴停止工作。主轴停止工作。 产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式 驱动机构：驱动机构：

5、 1、主轴带动滑履、主轴带动滑履、 滚珠传递作用力，活滚珠传递作用力，活 塞作往复运动。斜盘塞作往复运动。斜盘 转动一圈，几个气缸转动一圈，几个气缸 各完成一个循环，因各完成一个循环，因 此输气量大。此输气量大。 2、省去了连杆，结、省去了连杆，结 构紧凑构紧凑 产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式产量最大的开启式制冷压缩机斜盘式 压缩机的润滑：压缩机的润滑： 1、经过油泵加压后输、经过油泵加压后输 送至各摩擦表面。送至各摩擦表面。 2、通过斜盘旋转时产、通过斜盘旋转时产 生的离心力将沾在斜盘生的离心力将沾在斜盘 表面的润滑油飞溅至所表面的润滑油飞溅至所 需要的润滑点。需要的润滑点。 半封闭式制冷

6、压缩机半封闭式制冷压缩机 半封闭制冷压缩机的电动机和压缩机装在同一机体内并共用一半封闭制冷压缩机的电动机和压缩机装在同一机体内并共用一 根主轴，因而不需要轴封装置，避免了轴封处的制冷剂泄漏。根主轴，因而不需要轴封装置，避免了轴封处的制冷剂泄漏。 半封闭式制冷压缩机的机体在维修时仍可拆卸，其密封面以法半封闭式制冷压缩机的机体在维修时仍可拆卸，其密封面以法 兰连接，用垫片或垫圈密封。这些密封面为静密封，但难免会兰连接，用垫片或垫圈密封。这些密封面为静密封，但难免会 有所泄漏。有所泄漏。 半封闭式制冷压缩机半封闭式制冷压缩机 低温吸气冷却电机低温吸气冷却电机 特点特点: : 机体结构机体结构: :

7、压缩机压缩机 与电机共机体和共主与电机共机体和共主 轴轴, ,但气缸体与电机室但气缸体与电机室 设有结合面设有结合面, ,易于修理易于修理 又减少了泄漏又减少了泄漏. . 结合面结合面 电机和气缸体的冷电机和气缸体的冷 却方式却方式: : 低温吸气冷却。适用低温吸气冷却。适用 于制冷量和输气量大于制冷量和输气量大 的空调和中温压缩机的空调和中温压缩机 润滑方式润滑方式: : 使用液压油泵强制润滑使用液压油泵强制润滑 另一种半封闭式压缩机另一种半封闭式压缩机 特点特点: : 机体结构机体结构: : 压缩机压缩机 与电机共机体和主与电机共机体和主 轴轴( (偏心轴偏心轴),),整体整体 式连杆大头

8、式连杆大头, ,平顶平顶 活塞活塞, ,无输气量调无输气量调 节装置。节装置。 甩油盘甩油盘 溅油勺溅油勺 电机的冷却方式电机的冷却方式: : 机体外表面的散机体外表面的散 热肋片热肋片, ,不适用于较大不适用于较大 功率的压缩机功率的压缩机 。 润滑方式润滑方式: : 采用飞溅润滑和离心供油两种方式联合润滑采用飞溅润滑和离心供油两种方式联合润滑 单机双级半封闭制冷压缩机单机双级半封闭制冷压缩机 来自蒸发器的制冷剂来自蒸发器的制冷剂 经吸气管过滤器进入低压经吸气管过滤器进入低压 缸，压缩后与具有中间压缸，压缩后与具有中间压 力的低温制冷剂两相流混力的低温制冷剂两相流混 合，低压缸排气降温，混合

9、，低压缸排气降温，混 合后的制冷剂流经电动机，合后的制冷剂流经电动机， 对它进行冷却后进入高压对它进行冷却后进入高压 缸，压缩后排入油分离器缸，压缩后排入油分离器 中，分离出来的润滑油从中，分离出来的润滑油从 回油管道返回曲轴箱，高回油管道返回曲轴箱，高 压气体流向冷凝器压气体流向冷凝器 全封闭制冷压缩机全封闭制冷压缩机 特点：特点： 1. 是将压缩机与电动机一是将压缩机与电动机一 起组装在一个密闭的罩壳内，起组装在一个密闭的罩壳内， 形成一个整体，从外表上看形成一个整体，从外表上看 只有压缩机进、排气管和电只有压缩机进、排气管和电 动机引线。动机引线。 2. 维修时需剖开机壳，维维修时需剖开

10、机壳，维 修后再重新焊接，一般要求修后再重新焊接，一般要求 全封闭式制冷压缩机有全封闭式制冷压缩机有10 15年的使用期，该期限内不年的使用期，该期限内不 必拆修。必拆修。 滑槽式全封闭制冷压缩机滑槽式全封闭制冷压缩机 1、压缩机上有两个按、压缩机上有两个按90o角度布置的角度布置的 滑槽，带动四个活塞。滑槽，带动四个活塞。 2、吸气阀安装在活塞顶部，排气阀、吸气阀安装在活塞顶部，排气阀 安装在气缸盖上。气阀布置属于安装在气缸盖上。气阀布置属于 顺流式。顺流式。 优点：优点： 1、由于采用了滑槽结构，气缸上的、由于采用了滑槽结构，气缸上的 侧向力小，活塞与气缸之间的摩擦侧向力小，活塞与气缸之间

11、的摩擦 损失小。损失小。 2、吸排气阀的顺流布置有利于提高、吸排气阀的顺流布置有利于提高 气阀的通流面积，提高压缩机的输气阀的通流面积，提高压缩机的输 气量。气量。 3、十字型布置的四个气缸使得结构、十字型布置的四个气缸使得结构 更加紧凑。更加紧凑。 二、多机组合机组和模块化机组的特点 往复式制冷压缩机需要与冷凝器、蒸发器、节流往复式制冷压缩机需要与冷凝器、蒸发器、节流 元件以及其它附属件配套，才能构成一个完整的制冷元件以及其它附属件配套，才能构成一个完整的制冷 系统。随着对产品质量要求的提高和安装、使用的方系统。随着对产品质量要求的提高和安装、使用的方 便，很多产品在出售前在工厂中就安装成机

12、组，再进便，很多产品在出售前在工厂中就安装成机组，再进 行销售。行销售。 含有多台制冷压缩机的机组可以分为两类：含有多台制冷压缩机的机组可以分为两类： 1. 多机组合机组多机组合机组 2. 模块化机组模块化机组 1、多机组合机组、多机组合机组 蒸发器蒸发器 6 6台半封闭压缩机台半封闭压缩机 冷凝器冷凝器 压缩机可以置于机组的顶部、中部和上部。置于顶部和中部的压缩机可以置于机组的顶部、中部和上部。置于顶部和中部的 压缩机须采用高转速封闭式压缩机。因为它们体积小，振动小。压缩机须采用高转速封闭式压缩机。因为它们体积小，振动小。 特点：特点： 机组制冷量由停开部分压机组制冷量由停开部分压 缩机进行

13、调节。这种调节方法缩机进行调节。这种调节方法 比顶开吸气阀片或旁通法调节比顶开吸气阀片或旁通法调节 输气量更加节能。因为采用后输气量更加节能。因为采用后 两种方法，虽然气缸被卸载，两种方法，虽然气缸被卸载， 但相应的活塞、连杆并没有停但相应的活塞、连杆并没有停 止运动。会产生摩擦损失。且止运动。会产生摩擦损失。且 气体会不断流经气阀和流到，气体会不断流经气阀和流到， 造成流动阻力损失。造成流动阻力损失。 2、模块化机组、模块化机组 1、模块是独立的单元机组，有独立的蒸发器和冷凝器、模块是独立的单元机组，有独立的蒸发器和冷凝器, 根据冷量的需要，可以根据冷量的需要，可以 自由组合模块。自由组合模

14、块。 2、为使各台压缩机磨损一致，电脑控制压缩机、为使各台压缩机磨损一致，电脑控制压缩机24小时轮换运行一次，从而使小时轮换运行一次，从而使 压缩机平均无故障运行时间大大提高。压缩机平均无故障运行时间大大提高。 3、为使结构紧凑，模块化机组通常采用高转速的全封闭式制冷压缩机，蒸发、为使结构紧凑，模块化机组通常采用高转速的全封闭式制冷压缩机，蒸发 器和冷凝器为板式换热器，结构材料为不锈钢，表面压制成人字形波纹，以强器和冷凝器为板式换热器，结构材料为不锈钢，表面压制成人字形波纹，以强 化传热。化传热。 特特 点点 模块化机组占用的空模块化机组占用的空 间较小，大约是常规间较小，大约是常规 冷水机组

15、的冷水机组的40%，而，而 且不要管道、蒸发器、且不要管道、蒸发器、 冷凝器的拆卸空间。冷凝器的拆卸空间。 亦可不设专用机房，亦可不设专用机房， 将其安装在一般的地将其安装在一般的地 方。方。 模块化机组模块化机组 第七节 润滑系统和润滑油 减少摩擦减少摩擦 使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面)被油 膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，降低压缩机的摩擦功、摩擦热 和零件磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久 性。 带走摩擦热和磨屑带走摩擦热和磨屑 密封密封 润滑油充满活塞与气缸间隙和轴封的摩擦表面之间，增强了密封 作用。 向能量调节装置供油向能量调节装置供油 润滑

16、的作用 润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响压缩机的性能指标，润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响压缩机的性能指标， 且与压缩机寿命、可靠性、安全性直接相关。且与压缩机寿命、可靠性、安全性直接相关。 飞溅润滑飞溅润滑 n利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面。一方面在 连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面，润滑活塞 与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油 盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油 道，润滑主轴承和连杆轴承。 n润滑油循环量少，又难以控制，润滑效果较差。另外因油压低，无法 装设过滤器，所以润滑油容易污脏，

17、加剧摩擦零件的磨损。但由于没 有油泵，系统简单，仍被小型开启式和半封闭式压缩机广泛采用。 压力润滑压力润滑 n利用油泵产生一定的油压，通过输油通道将润滑油送到各摩擦表面。 由于油压稳定，不仅可对润滑油进行过滤，而且油量可保证摩擦表面 更好地冷却，可降低压缩机的工作噪声(因飞溅润滑系统中，当旋转机 构在击油时要产生噪声)，提高机器的寿命和可靠性。我国中小型制冷 压缩机系列中广泛采用此方式。根据油泵作用力的方式，压力润滑有 齿轮油泵齿轮油泵和离心油泵离心油泵润滑两种。 一、制冷压缩机的润滑方式 n齿轮齿轮油泵油泵(gear oil pump)润滑系统润滑系统 (图图2-101) 曲轴箱中的润滑油经

18、过粗滤油器滤去杂质，被齿轮油泵吸入，提高压力 后经精过滤器，然后分成三路：一路进入曲轴后端，润滑主轴颈及相邻 的一个曲柄销，并通过连杆杆身中的油孔输送到连杆小头，润滑小头轴 承；一路进入轴封室，润滑和冷却轴封摩擦面，然后从主轴颈上的油孔 流入曲轴内的流道，润滑另一端主轴承和相邻的一个曲柄销，再由连杆 杆身中的油孔输向连杆小头；最后一路经油压分配阀进入输气量调节机 构的控制系统。各路润滑油最后流回曲轴箱，供循环使用。此外，有的 曲轴箱内还装有润滑油冷却器，保证润滑油的温度在规定的正常温度范 围之内。 n离心油泵离心油泵(centrifugal oil pump)润滑系统润滑系统 广泛应用于小型全

19、封闭式制冷压缩机中。由于此类压缩机偏心轴普遍为 垂直安装，故可利用轴的下端做成偏心油道来作为泵油机构。油从底部 经过滤网进入立轴中的偏心孔道，在离心力作用下，沿径向小孔和纵向 孔道输送至主轴承和连杆轴承处。主轴中钻有两个偏心孔道，一个通向 主轴承，一个通向连杆轴承。在主轴颈上开有交叉的油槽，一方面起布 油作用，另一方面保证压缩机在正、反向旋转时都能正常供油。 压力润滑系统 油泵油泵 (oil pump) （外啮合齿轮油泵，月牙形齿轮油泵，内啮合转子油泵 ） 滤油器滤油器 (oil filter) 油冷却器油冷却器 (oil cooler) 油压调节阀（油压调节阀（oil pressure re

20、gulate valve） 油压继电器油压继电器 (oil pressure relay) 油压表油压表 (oil pressure meter) 压力润滑设备 1. 润滑油的特性润滑油的特性 粘度粘度（润滑油粘度随温度而变，冷冻机油的粘度值是指在40时的数值。粘度 过大或过小都是不利的。粘度过大会增加摩擦功率和摩擦热，而粘度过小又难 以建立起所需油膜，使润滑性能恶化。使用不同制冷剂的压缩机对润滑油粘度 的要求不同。粘度大小通常以运动粘度表示，单位：m2/s。） 与制冷剂的相溶性与制冷剂的相溶性（影响蒸发器形式、回油措施、油分离器设置等。） 低温下的流动特性低温下的流动特性（倾点：油品在试验条

21、件下能够连续流动的最低温度） 酸值酸值（润滑油中含酸类物质会引起材料腐蚀。） 闪点闪点（表明润滑油的挥发性，应比排气温度高2535，以免燃烧和结焦。） 化学稳定性和对系统中材料的相容性化学稳定性和对系统中材料的相容性 含水量、机械杂质含水量、机械杂质（冰堵、脏堵、镀铜现象） 电击穿强度电击穿强度（反映润滑油的绝缘性能） 二、润滑油 2. 润滑油的品种及其应用范围（表润滑油的品种及其应用范围（表2-5） 矿物油或合成烃型的冷冻机油 酯类油和聚醚油 （POE, PAG) 镀铜现象镀铜现象 含水的润滑油和氟利昂制冷剂的混合物能够溶解铜。当溶解铜的 润滑油混合物与钢或铸铁零件接触时，被溶解的铜又会析出

22、，沉 积在钢、铁零件表面上，形成铜膜。 迁移现象迁移现象 制冷剂在系统内流动，与润滑油相溶； 制冷剂与油处于平衡状态时，其在油中 溶解量随油温和压力而变。压力愈高， 制冷剂的溶解量愈多；温度愈高，溶解 量愈少； 制冷剂在系统不同部位时，其溶解量不 同，有时溶入较多，有时从油中逸出， 产生制冷剂在油中的迁移现象。 三、制冷和热泵系统中的制冷剂迁移现象及其对润滑 系统工作的影响和对策 分层现象分层现象 油与制冷剂的混合液随温度降低将出现分层现象。混合液开始分层的 最高温度最高温度称临界溶解温度临界溶解温度（A点温度）。 位于分层区内的混合液存在两种液相，部分混合液中油含量提高，积 存在膨胀阀和蒸发

23、器上，使制冷剂性能下降，为此应减少进入蒸发器 的润滑油量。 图3-120 R22与粘度等级为32的润滑油 的溶解度曲线 注：图中曲线为混合溶液的 分层分界线，曲线以下区域 为分层区分层区。 （油的质量成分） 制冷剂在油中溶解度变化影响 油的粘度。 最大粘度最大粘度决定回油好坏。在设 计管道时，应以最大粘度为依 据确定管内气体流速及管径。 第八节 往复式制冷压缩机的振动和噪声 一、往复式制冷压缩机的振动 引起振动的原因引起振动的原因 压缩机曲柄-连杆机构运动时形成的惯性力惯性力； 由于气流脉动引起的管系振动。 惯性力惯性力 往复惯性力：取决于曲柄-连杆机构的运动及质量分布，是活塞组和连 杆往复运

24、动部分产生的往复惯性力之和。 旋转惯性力 l换算到曲柄销中心的曲柄质量与曲柄销质量之和产生的旋转惯性力 l连杆旋转质量产生的旋转惯性力。 惯性力平衡惯性力平衡 单缸 多缸 1. 曲柄曲柄-连杆机构的惯性力和惯性力矩连杆机构的惯性力和惯性力矩 (1)(1)曲柄曲柄- -连杆机构的运动特征连杆机构的运动特征 活塞的直线运动（活塞加速度aj，式2-37） 曲柄销的旋转运动（曲柄销径向加速度ar，式2-39） (2) 连杆的质量代替系统连杆的质量代替系统 假定连杆质量集中于连杆小头中心和连杆大头中心，构成两质量系统（ mc1往复运动质量， mc2旋转运动质量，式2-40， 2-41）。 (3) 往复惯

25、性力往复惯性力Fj（式（式2-43） 一往复惯性力Fj1 二阶往复惯性力Fj2 (4) 旋转惯性阶力旋转惯性阶力Fr（式（式2-44） (5) 往复惯性力矩和旋转惯性力矩往复惯性力矩和旋转惯性力矩 力矩产生原因：曲轴各曲拐上的惯性力不在同一个曲轴旋转平面上。 2. 往复式压缩机的惯性力平衡往复式压缩机的惯性力平衡 单缸压缩机单缸压缩机 旋转惯性力Fr平衡：在曲柄相反方向装平衡块完全平衡（图2- 112a，式2-45）； 往复惯性力Fj平衡：用平衡块部分平衡（图2-46）。 多缸压缩机多缸压缩机 立式两缸（两曲拐夹角为180度） 旋转惯性力Fr平衡：相互抵消； 往复惯性力Fj平衡：作用在两个曲拐上的一阶往复惯性力Fj1相互抵消 ； 旋转惯性力矩平衡：在曲柄相反方向设置两个平衡块 （图2-113，式 2-47）； 往复惯性力矩平衡：用平衡块部分平衡。 角度式（图2-114，角度式压缩机的汽缸布置和平衡块位置；表2- 6，各种压缩机的惯性力平衡计算公式。） 减振方法减振方法 （图（图2116） 土壤减振 减振器 3. 减振方法减振方法 二、往复式制冷压缩机的噪声 机械噪声机械噪声 相对运动零件间隙产生的撞击相对