第4章 滚动转子式制冷压缩机

1、制冷压缩机制冷压缩机第4章 滚动转子式制冷压缩机 滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机，气缸工作容积的变化，是依靠一个偏心装置的圆筒形转子在气缸内的滚动来实现的 圆筒形圆筒形气缸气缸上开设有不带吸气阀的吸气上开设有不带吸气阀的吸气口和带有排气阀的排气口。口和带有排气阀的排气口。转子转子沿气缸沿气缸内壁滚动，与气缸间形成一个月牙形的内壁滚动，与气缸间形成一个月牙形的工作腔。工作腔。滑片滑片(亦称滑动档板亦称滑动档板)靠弹簧的靠弹簧的作用力使其端部与转子紧密接触，将月作用力使其端部与转子紧密接触，将月牙形工作腔分为两部分，滑片随转子的牙形工作腔分为两部分，滑片随转子的滚动沿滑片槽道作往复运动。

2、气缸内壁、滚动沿滑片槽道作往复运动。气缸内壁、转子外壁和滑片构成封闭的气缸容积，转子外壁和滑片构成封闭的气缸容积，即基元容积，其容积大小随转子转角变即基元容积，其容积大小随转子转角变化，容积内气体的压力则随基元容积的化，容积内气体的压力则随基元容积的大小而改变，从而完成压缩机的工作过大小而改变，从而完成压缩机的工作过程。程。气缸气缸转子转子进气口进气口排气口排气口排气阀排气阀滑片滑片滑片滑片弹簧弹簧圆柱形圆柱形导向器导向器第四章 滚动转子式制冷压缩机转子的主轴在原动机拖动下旋转时，偏心转子紧贴着气缸内壁面回转，使月牙状空间容积周期性的变化，完成吸排气和压缩过程。 第四章 滚动转子式制冷压缩机第

3、四章 滚动转子式制冷压缩机第四章 滚动转子式制冷压缩机工作过程 转子和气缸壁之间的密封线刚移过吸气口，滑板左侧已充满进气的空间容积开始缩小，其右侧的容积则开始下一工作循环的吸气过程。压缩过程结束、排气过程开始时的状态。此时，滑板左侧空间容积的缩小已使制冷剂气体的压力升高到一定程度，从而顶开排气阀开始了排气过程。同时，滑板右侧的空间容积仍在不断增大，处于吸气过程之中 排气过程结束时的状态。此时，气缸和转子之间的密封线刚移过排气口，滑板左侧的空间容积已缩小为一个很小的“死隙”（实际上“死隙”几乎充满了润滑油），排气过程结束。滑板右侧的空间容积仍在继续进气 当转子继续旋转，转子与气缸的密封线和滑板与

4、转子的密封线重合，达到理论最大吸入容积，下一循环吸气结束（实际上排出口至滑板间的“死隙”为润滑油占据，不能进气）。第四章 滚动转子式制冷压缩机目前广泛使用的滚动转子式制冷压缩机主要是小型全封闭式，通常有卧式和立式两种前者多用于冰箱，后者在空调器中常见。第四章 滚动转子式制冷压缩机（1）立式全封闭滚动活塞式制冷压缩机 压缩机位于电动机的下方，制冷剂气体由进气管进入储液器，然后由机壳下部的吸入管直接吸入气缸。经压缩后的高压气体由排气阀、排气消声器排入机壳内，再经电动机转子和定子间的气隙从机壳的顶部排气管排出，并起到了冷却电动机的作用。储液器起气液分离、储存制冷剂液体和润滑油及缓冲吸气压力脉动的作用

5、。润滑油在机完底部，在离心力的作用下沿曲轴的油道上升至各润滑点。第四章 滚动转子式制冷压缩机电动机定子与机壳紧密配合，使机壳成为电动机的散热面。电动机与机壳的刚性配合，压缩机的振动直接传递给机壳，使压缩机的壳体振动加剧，特别是在压缩机旋转不均匀波动时，会引起较大的壳体绕轴振动 第四章 滚动转子式制冷压缩机2）卧式全封闭滚动活塞式制冷压缩机 对于卧式压缩机，由于结构上的变化，使贮油部位离轴端较远，不能利用轴的离心输油方法。卧式压缩机一般可利用吸、排气压差供油及排气输送式供油。 其供液压泵是由安装在主轴承上的吸油流体二极管11、安装在辅轴承上的排油流体二极管9及供油管6组成，润滑油借助滑片8的往复

6、运动经吸油流体二极管11被吸人泵室，通过排油流体二极管9排入供油管6中。再进入曲铀1的轴向油道，通过径向分油孔供应到需要润滑的部位第四章 滚动转子式制冷压缩机（3）开启滚动活塞式制冷压缩机）开启滚动活塞式制冷压缩机 小型滚动活塞式制冷压缩机优点：结构简单，体积小、质量轻易损件少、运转可靠；效率高 2.特点滚动活塞式制冷压缩机缺点:气缸容积利用率低转子和气缸的加工精度要求高；相对运动部位必须有油润滑；压缩机的润滑是依靠吸、排气压力差来进行的。压缩机起动后，装在曲轴另一端的离心阀被打开，油从油分离器出来，经油冷却器、油过滤器及离心阀后，分别进入各润滑表面及轴封处，然后聚集在气缸下部的空腔中，通过浮

7、球阀2进入压缩机的吸气腔，随制冷剂气体一起排至油分离器，分离下来的油供继续循环使用。第四章 滚动转子式制冷压缩机变频压缩机的发展变频压缩机的发展双缸滚动转子式压缩机的发展双缸滚动转子式压缩机的发展 提高压缩机的经济性及可靠性提高压缩机的经济性及可靠性降低噪声降低噪声第四章 滚动转子式制冷压缩机借助电子计算机对压缩机工作过程的性能仿真，主要部件结构如轴承、滑片、滚动转子、排气阀等结构的特性分析，以及噪声和振动的仿真。可对压缩机的经济性和可靠性、噪声和振动进行预测，并通过完善这些预测手段。对满足各种要求的滚动转子式压缩机进行优化设计。 为了减少由于滚动转子式压缩机与机壳焊接成整体结构带来对噪声的不

8、利影响，首先从振动方面入手减少曲轴及轴承的振动，改进压缩机与机壳的连接系统，开发各种新型消声结构和排气阀等。 右图是滚动转子式压缩机的运动机构示意图。为了研究方便起见，做如下假定：滑片只做上下往复运动；滑片只做上下往复运动；不计滑片的厚度，与转子的接触点始终在不计滑片的厚度，与转子的接触点始终在 坐标轴上移动；坐标轴上移动；不计排气阀下面排气孔所占的容积。不计排气阀下面排气孔所占的容积。第四章 滚动转子式制冷压缩机气缸工作容积vp应是气缸内壁与转子外圆间形成的月牙形面积Ap与转于长度L的乘积第四章 滚动转子式制冷压缩机第四章 滚动转子式制冷压缩机理论容积输气量应为气缸工作容积与转速的乘积，即：

9、实际容积输气量也可用往复式压缩机的方法表示为容积系数V 排气孔入口处气缸被削去部分的容积。余隙容积转子与气缸的切点T达到4 - 位置时，存有高压气体的气缸容积排气阀下方排气孔的容积；第四章 滚动转子式制冷压缩机与往复式压缩机有所不同的是：滚动转子式压缩机的膨胀过程在极短时间内完成，加之制冷工况的压力比较高，可认为膨胀过程是绝热的，膨胀过程指数为k；且相对余隙c相对往复式压缩机小得多，因而V的值比往复式压缩机大。压力系数表征吸气压力损失对输气量造成的影响。由于滚动转子式压缩机没有吸气阀，吸气压力损失很小，故通常认为p近似等于1。温度系数 T反映由于吸人气体被加热造成输气量的减少。滚动转子式制冷压

10、缩机通常是放置在全封闭的机壳中，尽管吸气管直接接至气缸，但因气缸和吸气管是处于高温高压的机壳中，其温度依然较高，故吸人的新鲜气体被加热，加热后的气体比体积增加，使压缩机的质量输气量减少。通常，当压力比在28时，T 0.950.82，压力比高时取下限。第四章 滚动转子式制冷压缩机泄漏系数L 表征气缸中气体泄漏对输气量造成的影响。通过转子和气缸切点间隙及滑片和转子接触点间隙产生的压缩腔气体向吸气腔泄漏；泄漏途径通过滚动转子两端面间隙产生的高压腔气体向低压腔泄漏；通过滑片两端面间隙产生的高压腔向低压腔泄漏。回流系数h 综上所述看出，滚动转子式压缩机的容积效率比往复式压缩机大，其值大约在0.70.9范

11、围内，空调器用的滚动转子式压缩机可达0.9以上。第四章 滚动转子式制冷压缩机1.等墒功率Pts2.指示功率及指示效率指示功率Pi指示效率 3机械效率m 它反映了机械摩擦损失的大小，其中包括滑动轴承摩擦损失、滑片运动摩擦损失、惯性力不平衡产生的附加损失及机构损失等。机械效率的高低主要取决于油和氟利昂的粘性及运动副间的间隙值，很难给出计算表达式。通常对于中温全封闭滚动转子式压缩机m 0.750.85；而冰箱用滚动转子式压缩机m 0.400.70。第四章 滚动转子式制冷压缩机第四章 滚动转子式制冷压缩机由右图看出，因为气体力合力的作用线不通过由右图看出，因为气体力合力的作用线不通过旋转中心旋转中心O

12、，而是通过转子几何中心，而是通过转子几何中心O1至至AT的的垂线，它距旋转中心的距离为垂线，它距旋转中心的距离为 ，因此构成力矩，因此构成力矩Mg该力矩的方向与压缩机的旋转方向相反，该力矩的方向与压缩机的旋转方向相反，是压缩机阻力矩的主要组成部分；转子与是压缩机阻力矩的主要组成部分；转子与气缸之间还存在旋转康擦力，该力对旋转中心气缸之间还存在旋转康擦力，该力对旋转中心产生旋转摩擦力矩产生旋转摩擦力矩Mf其方向也是逆旋转方其方向也是逆旋转方向，故也是阻力矩的组成部分。向，故也是阻力矩的组成部分。l阻力矩M可表示为第四章 滚动转子式制冷压缩机滚动转于式压缩机的驱动力短Md通常是常量，但阻力矩是随转

13、角在变化。因此，瞬时的驱动力矩与阻力矩并不相等，从而使曲轴产生角加速度 ，并满足aa式中 J旋转质量惯性矩 曲铀角加速度的存在会导致曲轴旋转速度的不均匀，引起曲轴的振动乃至机体和机壳的振动，若使压缩机运转平稳，就应尽量减少角加速度，这就需要通过加大J来解决，通常要求旋转不均匀度 0.01。第四章 滚动转子式制冷压缩机由于滚动转子对旋转中心存在偏心距，故转子旋转时产生旋转惯性力，其大小不变而方向指向偏心方向且随转子旋转，可以采用平衡质量加以平衡。第四章 滚动转子式制冷压缩机第四章 滚动转子式制冷压缩机例如对热泵型空调机，人们往往希望启动后应尽快达到暖房室温，因此要求压缩机高速运转；当温度达到预定

14、温度时，若仍高速运转，不仅功率。消耗大，还会增加压缩机开停次数使室内温度变化幅度增大，不但不舒适，而且由于断续运转也增加了热损失，因而要求降低压缩机转速，使之与室内暖房负荷能协调运行。上述要求可采用变频压缩机来解决。右图给出采用变颠调节的热泵空调机运行特性，启动时压缩机高速运转，快速接近暖房设定温度，当室内温度趋向适合温度时压缩机低速运转，可减少开停次数，并使室温变化很小，达到既节能又舒适的目的。第四章 滚动转子式制冷压缩机交流变频器调速直流变频器调速变频调节给压缩机带来的问题 当压缩机离速运转时会产生的问题运动部件的磨损增加因为转速增加后输气量加大，制冷刑气体流经气阀的流速升离，随之而来的是

15、流动阻力的增加，气流推力加大，原气阀弹簧力就显得过软，出现阀片延迟关闭现象。又因滚动转子式压缩机的影胀过程是在余隙容积与低压基元容积经排气口连通时发生，故排气阀前后的压差很大，所以使阀片延迟关闭的冲击力特别大，造成阀片过早的损坏。因此阀片应采用特殊不锈钢材料以提高其耐冲击力，也可采用带缓冲片的新型气阀结构。气体流经捞气阀的流动损失增加，并导致排气阀片产生延迟关闭，阀片寿命降低 第四章 滚动转子式制冷压缩机润滑油循环率随着转速的增加而增加润滑油循环率增加后降低了换热器性能也增加了管路中的压力损失各种杂质会随润滑油进入运动部件间隙中，引起运动部件的损伤噪声增加单缸机旁通调节双缸机旁通调节单缸机旁通调节在压缩腔设置旁通孔，使部分被压缩气体返回吸气腔，其输气量调节范围一般在100-70第四章 滚动转子式制冷压缩机电磁阀控制左缸中被压缩的气体引入右缸，使卸载阀作，关闭右缸吸气孔口，右缸进入空运转，压缩机输气量减少一半，达到调节负荷的目的。双缸机旁通调节电磁阀卸载阀右缸吸气孔口当需要的制冷量(或制热量)变化范围较大时，采用多台压缩机并联进行制冷量调节是比较高效、经济的调节方式，并且可以减少单台