压缩机主要零件

第三章、压缩机主要零件

一、 气缸座

二、 曲轴

三、 活塞

四、 连杆

五、 活塞销

六、 气缸盖

七、 气阀

、压缩机主要零部件及其设计要求

压缩机主要零部件 ⑴活塞 ⑵活塞销 ⑶连杆 ⑷曲轴 ⑸阀板组件 ⑹气缸座

5 阀板组件

组合式阀板组件的阀板与气缸盖、•气缸面之间，必须用耐油橡胶石棉垫密封。但是，•垫片厚度和进气阀片的空间形状，对气缸的余隙容积有直接影响。目前发展以整体阀片的组合式气阀为主，•此形式中无密封填料减小了余隙容积，提高了压缩机的容积效率。 6 气缸座

准确保证与之配合的零件位置, 起到良好支撑作用, 易加工性及良好吸音效果。

一、 气缸座

东贝压缩机因其系列的分布不同主要是按气缸座的结构形式来分类的，因气缸座的型式不一样，所以导致壳体及电机的形式也不同，由于气缸座的结构型式不一样，所以压缩机的阀组构及其它零件也不同。

一个好的气缸座结构形式主要反映在具有较好支撑效果，具有较好的铸造和加工工艺性，它具有较好的油气冷却方式，还具有一定的减振吸噪的效果。因此在设计及制造气缸座时要使气缸座具有足够的强度，而且还应有足够的刚度，气缸座应力求简单，制造方便，流转及拆卸方便。

东贝压缩机主要气缸座形式有以下几种，它们具有不同的用途

E 系列

B 系列

N 系列

CT 系列

CJ 系列

NE 、NB 系列

W 系列

C 系列

分别加图

二、 曲轴

曲轴在工作中受到复杂的弯曲应力和扭矩，•要求能承受些应力变化，并且具有较高的机械强度；另一方面它的主副轴承面及曲柄具有耐磨性；对于压缩力F 有最小的弹性变形，必须具有大的刚性

往复式压缩机的驱动机构型式：曲柄-连杆机构和曲柄-滑块机构

1、曲柄-连杆机构 曲柄-连杆机构的作用是将曲轴的旋转运动转变为成活塞的往复运动，实现压缩机的工作循环。。

原动机通过曲轴将力传送到活塞. 曲轴有三种基本型式:

1、曲柄轴。它由主轴颈、曲柄和曲柄销三部分组成。因为只有一个主轴承，因而曲轴的长度比较短，但系悬臂支承结构，只宜承受很小的载荷，用于功率

很小的制冷压缩机。

（加S 系列曲轴图）

2、偏心轴。（加E ，YZ 曲轴图）只由一个偏心轴颈，只能驱动单缸压缩机，此时压缩机的往复惯性力无法平衡，振动大。

3、曲拐轴（加双缸的轴图，另画）。因具有曲拐，故可用于较大行程的压缩机中。图中两个曲柄销共有两个支承，这样的结构虽对刚度不利，但可以缩短曲轴

的长度使压缩机的结构紧凑。

曲轴的形状两种，一种是方形的，另一种是椭圆形的。曲柄上设有平衡块，以平衡往复惯性力和旋转惯性力。有的平衡块直接与曲柄铸成一体，有的是将平衡块用螺栓固接在曲柄上。曲轴因承受在的脉动载荷，故设计合理的结构，使其具有良好的抗疲劳载荷的能力是十分必要的。为此应特别注意各截面交界处的圆角过渡。

（加曲轴轴肩处圆角过渡图）

曲柄形状中的主轴颈与曲柄销的重叠度可减轻曲柄的载荷，降低应力集中程度，但增加了主轴承和曲柄销的直径，增加了旋转惯性力。

朵轴降了起传递力的作用外，通常还起输送润滑油的作用。通过曲轴上的油孔，将油泵供油输送到连杆的大头，小头，活塞及轴承处，润滑各摩擦表面，曲轴中的输油道处的孔口应倒圆角，以降低应力集中。

曲轴的材料多为40号、45号优质碳素钢、球墨铸铁和可锻铸铁。

2、曲柄-滑块机构（分为滑管式和滑槽式）

滑管式压缩机广泛用于各种家用制冷设备中，如冰箱冰柜等其优点是结构简单，尺寸紧凑，但不能承受较大的载荷。

（加图片）

三、 活塞的结构特点

1 活塞：

⑴ 设计中要求重量轻，减少惯量，振动小；材质导热系数高，由顶部产生的热量能很快地散发，•形状上要减少余隙容积，提高容积效率；强度高；热膨胀小，铸造性和加工性好；成本低。

⑵ 活塞行程(S)与直径(D)之比，一般为(S/D)=0.4-0.8

活塞在工作过程中受到气体力往复惯性力，侧压力和磨擦力的作用，与此同时以受到制冷剂的加热，润滑条件较差，为此要求活塞在尽量减小自身重量的同时应具有足够的强度，刚度，耐磨性以及较好的导热性和较小的热膨胀系数，以维持与气缸之间目的地合理的间隙，使活塞，阀片，气缸之间形成较小的余隙容积。

我公司的活塞的结构形式如下图所示：

（此处加图）

QD90A 的活塞，QD88YA 的活塞，QD68YZ 的活塞由图上可以看出，此三个活塞具有代表性，此三种活塞的端面形状完全不同，QD90A 端面为凹形，QD68YZ 的端面有一个凸形的小台，此三种活塞的形状不同，是由于此三种活塞的端面形状与气阀，阀板等零件形成较小的余隙容积。

活塞在铡向力和气体力的作用下，活塞的裙部产生变形，如下图所示：

（此处加图）

表示活塞在受气体力的作用；活塞的裙部受热后产生膨胀，在活塞销的两个轴向的活塞外圆处就产生的膨胀量最大。这样就造成活塞在活塞销的两个轴向的外圆处就产生的膨胀量，活塞在此处的圆度变大，圆柱度也同时变大，活塞此时在两侧就产生较大的摩擦力，增加压缩机的功耗，剧烈时会使压缩机卡死。

在全封闭式制冷压缩机中大多采用铸铁活塞铁基粉末冶金活塞。

四、 连杆

⑴ 连杆长度Lr 是以活塞行程S 和它的比值λ来表示

λ=Lr/S λ=1.75～3.5左右

⑵•杆身在考虑足够的耐压强度下，尽量减轻重量，可减少振动，因此杆身截面多制成十字形

连杆按其大头的结构分可分为部分式连杆和整体式连杆两种如下图：

（此处加图）

整体式连杆用曲拐轴结构，其大头与曲柄销装配时用连杆螺栓紧固；整体式连杆用偏心结构，由于偏心曲轴结构的行程是偏心轴颈偏心距的两倍，因而限制了整体式连杆只能用于制冷压缩机中，否则会因偏心轴颈直径太大而导致曲轴和连杆大头尺寸太大，整体式连杆结构简单便于安装。剖分式连杆因曲拐轴的曲柄销配合，故可用于行程较大的制冷压缩机，一般剖分式连杆的大头上镶有巴氏合金轴瓦，可以提高其耐磨性。 剖分式连杆的大头与大头盖之间用连杆螺栓连接。

连杆螺栓承受严重的交变载荷，因此，在结构上必须采取降低应力集中的措施。连杆螺栓的材料为优质的合金钢。如35CrMoA 等。连杆体连接的大头和小头，其常见的截面形状为工字形，如图：

（此处加图）

在连杆体中有供输送润滑油的油孔，通过此油孔可以将油送到活塞表面等其它部位进行润滑。

五、 活塞销

活塞销在高速运行下，•受到更大的气体压力，以及活塞的惯性力而产生的交变弯曲载荷。•所以，加在销表面压力及在内部的弯曲应力很大，尽可能加大销直径和提高表面

硬度及材料韧性。

活塞销的图

（此处加图）

活塞销与连杆小头和活塞销孔配合，传递来自气体的作用力及曲轴的动力，它与连杆小头和活塞销孔之间的配合方式有两种：

1， 活塞销与连杆小头和活塞销孔之间有一定的配合间隙，可以相对运动，因而减

少了每一对摩擦表面的相对运动，降低摩损，且易于安装。

2， 活塞销固定在活塞销孔上，这样可以让活塞销孔的配合面小些，连杆与活塞销

的配合面就可以加长，从而可以降低比压。

活塞销一般用优质碳钢或合金钢制造，一般采用空心结构，这样可以承受较好的弯矩。

六、 气缸盖

气缸盖的结构形式与压缩的的系列紧密相关，东贝压缩机系列分为九大系列，由于系列的不同，所以压缩机的气缸盖也不相同，压缩机的气缸盖分为以下几种形式： （加各系列气缸盖图）

气缸盖的结构与其功能紧密相关，作为压缩机吸排气的主要零部件，它的主要作用是实现压缩机的高低压气体提供一个流道，压缩机将高温高压的气体排出气缸，通过气阀进入气缸盖的高压腔内，然后进入气缸座的排气消音腔，再进入排气盘管，所以压缩机的气缸盖

七、 气阀

第五节 气阀

一、气阀的作用机器布置方式

气阀是往复式压缩机的重要部件之一，它控制着压缩机的吸气、压缩、排气和膨胀四个过程。往复式制冷压缩机使用的气阀都是受阀片两侧气体压力差控制而自行启闭的自动阀，它主要有阀座1、阀片

2、气阀弹簧3和升程限止器4四个主要零件组成（图3-83）。阀座上开有各种形状的通道，其流通面积称为阀座通道（或通流）面积（图3-83Ab ）。周围设有凸出的密封边缘5（或称阀线），气阀就是利用阀片落座时与阀线端面的紧密贴合实现其封闭作用。气阀开启时，阀片升程形成的气流通道面积称为气阀的阀隙面积（图3-83A ）。通常，气阀的最大阀隙面积（气阀全开时），总要小于阀座通道（或通流）面积。

在吸气过程中，活塞向内止点运动，气缸中的压力因气体膨胀而降低，直到低于吸气管道中的压力。当阀片前、后的压力差超过了作用在阀片上的弹簧预紧力时，阀片打开，气体被吸入缸内。此后，阀片继续开启，并贴在升程限制器上气体不断进入气缸。当活塞接近内止点时，活塞速度较低，使阀片前、后的气体压力差降低，阀片在弹簧力作用下逐渐关闭，完成了吸气过程。

在压缩过程中，吸气阀是关闭的。缸内气体虽被压缩，但压力还不足以顶开排气阀片，因而排气阀亦处于关闭状态。

排气过程是在排气阀片前、后的气体压力差超过排气阀弹簧预紧力时开始的。此后，排气阀片的情况类似于吸气阀片的启闭过程。

当余隙容积中的气体膨胀时，吸、排气阀同时处于关闭状态。

气阀工作的好坏影响压缩机运转的经济性和可靠性。为此对气阀提出下述几项最基本的要求；（1）气体流过气阀的阻力损失小。经验表明，气体流过气阀时的流动阻力损失约占指示功的10%~20%，其大小与气阀的通流面积以及阀片运动规律有关。因此在设计气阀时必须合理地解决这些问题，尽量减少阻力损失；（2）使用寿命长。气阀中的阀片和弹簧是压缩机的易损零件，因此，提高这些零件的寿命对提高压缩机的运转率有显著影响。阀片和弹簧的饿寿命不仅和所用材料，加工工艺有关，还与阀片对升程限制器和阀片的撞击速度有关。气阀寿命也与压缩机转速有关，高转速压缩机的气阀寿命要短些。（3）气阀形成的余隙容积要小。（4）气阀关闭时有良好的气密性。（5）结构简单，制造方便，易于维修，零件的标准化、通用化程度高。

△以及具有适当的阀片撞击速度（对升程限制器和阀座的撞击）。在这种情况下，阀片迅速开启，撞到升程限制器时产生一次轻微的反弹，然后在气体的推动下，又重新紧贴在升程限制器上，直到活塞运动到止点位置不远处才开始回行，并在活塞到达止点位置时完全关闭，或只出现一次轻微的跳跃（图3-97）。

正常的阀片运动使气阀具有充分的时间截面，气体流经阀隙通道的流速比较低，流动阻力也相应地较小，压缩机的输气量和能效比可以的到提高。同时，因为撞击速度适当，气阀寿命高，噪声小。

2、阀片“颤抖”这是一种不正常的阀片运动（图3-98）。今以排气阀为例说明。

当阀片开启后，气缸内气体压力略有下降。若这时弹簧力过大，阀片会被迫反向运动，使缸内的气体压力又复增高，阀片再次被向上托起。图3-98例子表明，在活塞从一个止点向另一个止点运动的过程中，阀片共往复三次，最后在活塞到达止点位置时才落座关闭。这种阀片运动称为“颤抖”。

3、阀片“延迟关闭”这也是一种不正常的阀片运动（图3-99）。阀片开启后撞击在升程限制器上，经过轻微的反跳，又复贴在升程限制器上。直到阀片开始关闭。可是，在阀片落座过程中由于弹簧力太小阀片的关闭过程太长，落座速度很慢，以致当活塞到达止点位置时阀片尚未完全关闭，直至活塞反向运动了一段时间后才落到阀座上。

我们希望获得图3-97所示的正常运动曲线。阀片产生“颤抖”，一方面会引起气阀弹簧的频繁伸缩，容易使弹簧和阀片损坏；另一方面缩小了l-t 运动曲线下的转角截面，使气体流经气阀时的流动阻力上升。

如果阀片的运动出现了“延迟关闭”，气体将在活塞反向运动时从排气腔倒流入气缸，降低了输气量和能效比。气体“倒流”时在阀片上作用的气体力和弹簧力的方向相同，这将增加阀片对阀座的撞击速度，容易导致阀片的破坏。

在设计压缩机时，可应用描写阀片运动曲线的微分方程组，，，，，，求出阀片的运动曲线，若发现阀片“颤抖”或“延迟关闭”，应调整气阀的各项结构参数，使阀片有正常的运动曲线。在压缩机生产出来后，更可通过试验测定气阀的运动曲线，作为判断气阀性能或改进气阀的依据。

对阀片材料的要求是：（1）高疲劳强度。因阀片的断裂主要是疲劳破坏，故阀片必须具有高的冲击、弯曲疲劳强度以及低的疲劳缺口敏感度。阀片表面是疲劳裂纹核心容易产生的地方，在工作状态下，表面处应力最大，因此应提高阀片表面强度。提高表面强度不断可强化表面层，从而降低交变负荷下的拉应力，使疲劳裂纹不易产生和扩展。簧片阀阀片冲裁时，应使阀片工作时的弯曲应力方向与弹簧带钢的纵向相平衡。若与滚轧方向成直角方向，其强度约减少8%左右。簧片阀阀片冲裁加工后，其边缘上一切容易产生应力集中的微小伤痕都要彻底清除。采用滚抛工艺可以去除毛边，形成圆角边缘，并对表面进行冷作硬化，提高疲劳强度。（2）非金属夹杂物含量和带状组织级别要低。阀片中的非金属夹杂物主要是氧化物和硫化物。常见的氧化物是细小难溶高硬度的脆性夹杂物，它将产生高的应力集中效应，降低疲劳强度，带状组织使钢的力学性能呈各向异性，并降低冲击韧度，是引起阀片热处

理后翘曲变形和形成早期破损的原因之一。

阀片的材料大体上可分为四类：高强度合金调质结构钢，不锈钢，优质高碳钢，其他钢材（如：钛合金）。簧片阀阀片如采用已经过热处理的瑞典钢带，阀片制造厂无需淬火回火，只需作消除应力热处理及滚磨加工，质量较自行淬火者好。

气阀弹簧承受剪切、冲击、摩擦、腐蚀等因素的作用。弹簧用合金钢丝制造，热处理后进行喷丸或喷砂处理可提高其疲劳强度。

阀座材料视气阀两侧的压力差选择。低压差用灰铸铁、稀土球墨铸铁或中碳钢。其密封表面应有细密的金乡组织。

升程限制器用以限制阀片的升程，刚环片阀的升程限制器中有弹簧孔，以安放气阀弹簧。升程限制器材料与阀座相同。

三、阀片运动

压缩机运转时，阀片在气体推力F1（由阀片两侧气体的压力差造成）和弹簧力F2的作用下（图3-83），在升程限制器和阀片之间作往复运动，它的运动规律影响压缩机的输气量、能效比和寿命。若将阀片在压缩机一个工作循环中完成的启、闭过程，用阀片位移—时间或阀片位移—曲轴转角坐标表示，如图3-97所示，所得的曲线称为阀片运动曲线。曲线下的面积称为气阀开启的时间截面或转角截面。典型的压缩机阀片运动曲线有三种：正常的阀片运动曲线，阀片“颤抖”的运动曲线和阀片“延迟关闭”的运动曲线。

1、正常阀片运动 正常的阀片运动是指阀片能及时启闭，在运动过程中没有“颤抖”，