滚动活塞压缩机.docx

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滚动活塞压缩机

第5章滚动活塞压缩机

滚动转子压缩机、固定滑片压缩机（RollingPistonCompressor）

§5.1工作原理及特点

5.1.1工作原理

滚动活塞动画

1）滚动活塞压缩机的工作过程：

定义转角的起始点（φ＝0）的位置：

气缸与转子的连心线oo1处于滑片的位置。

0～α吸气封闭容积

α～2π吸气容积

φ＝2π最大基元容积位置，吸气结束

2π～2π+β气体回流至吸气孔口

φ=2π+β基元容积封闭，即将开始压缩

2π+β～2π+θ气体压缩过程

2π+θ～4π-γ排气过程

φ=4π-γ排气结束

4π-γ～4π-δ余隙容积膨胀（气量、膨胀功无法回收）

4π-δ～4π排气封闭容积

2）滚动活塞压缩机的V-Φ图及P-V图：

3）滚动活塞压缩机特征角α、β、γ、δ对压缩机性能的影响：

α——吸气封闭容积

δ——排气封闭容积

β——吸气回流，影响排气量

γ——余隙容积

4）带套圈的滚动活塞压缩机

目的：

减少套圈与滑片间的滑动速度，从而降低滑片端部的受力及摩擦磨损。

5.1.2滚动活塞压缩机的特点

1）结构简单，零部件少

2）存在不平衡惯性力。

但与活塞式压缩机相比，往复惯性力很小，而旋转惯性力便于平衡。

运转平稳、噪声低（38～40dB，室外系统）。

3）主轴转动两圈，完成一个基元容积的吸气、压缩和排气过程。

压缩过程平稳、通过孔口的流动阻力损失小。

4）有相对运动的部位必须有油润滑，不易做成无油型；有排气阀，不易采用喷油型。

5）一般排气量小，需严格控制泄漏间隙，制造精度要求高，否则容积效率低。

6）滑片弹簧易疲劳断裂。

5.1.3滚动活塞压缩机的发展历史及应用现状

20世纪初美国Vilter首次推出，之后瑞士的EscherWyess

公司开始生产。

但当时与往复活塞式相比，并无

明显竞争力。

60年代精密加工技术迅速发展，滚动活塞式压缩机的技

术也日臻完善。

70年代广泛应用于小型的空调与制冷装置，在小容量范

围（0.3～5kw）有替代往复压缩机的趋势。

典型生产厂家：

日本的三洋、日立、东芝、三菱、松下；美国的FEDDERS公司；国内的上海日立、庆安、沈阳华润等。

应用场合：

几乎全部应用于制冷系统，主要是空调系统。

在制冷量为10kw以下的机型中具有很大优势。

目前，家用空调几乎全部用滚动转子压缩机。

80年代，发展用于冰箱压缩机领域，如上海冰箱压缩机厂、西安东方机械厂等，但由于气量小、泄漏大，效果不理想。

§5.2容积变化规律和热力计算

一般，给定制冷系统的工况及制冷量（或热负荷），通过制冷循环分析，推算压缩机的名义进气温度、排气压力及排气量，进一步计算压缩机的排气温度及效率等。

5.2.1几何参数设计

气缸的行程容积：

理论排气量：

实际排气量：

容积效率

（泄漏、余隙容积、吸气加热、吸气阻力损失）：

对于滚动活塞式压缩机，容积效率一般取为0.7～0.9，多在0.85左右。

定义：

a）气缸长径比：

通常取为0.8～2.0。

b）相对偏心：

，一般为0.15～0.2

气缸半径可以根据排气量直接计算得到，见（8－11）式。

5.2.2基元容积变化规律

V－Φ图＝>P－Φ图＝>P－V图

基元容积在Φ＝0、2π的附近变化很平缓，当孔口设计中的角度β、γ小于35度时，对吸气回流、余隙容积膨胀的影响不大。

§5.3动力计算

5.3.1滑片的运动规律及受力

以偏心距oo1为曲柄半径、以套圈半径o1A为连杆长度的活塞销（十字头销）的往复运动。

位移、速度及加速度公式见（8－4）～（8－6）。

滑片的受力：

弹簧力的设计必须使滑片端部在任意时刻均与滚动活塞的外表面接触，即要求：

弹簧力太大，则滑片的摩擦磨损大。

5.3.2转子的径向气体力及阻力矩

滚动活塞压缩机不存在轴向气体力。

径向气体力的方向：

转子、气缸的接触点和滑片端部连线的垂线方向。

气体力的最大值出现在刚开始排气的瞬间。

气体力通过套圈、曲轴作用在轴承上，同时对旋转中心O产生气体阻力矩：

转子一转之中的耗功：

特点：

滚动活塞压缩机的阻力矩波动很大。

对策：

1）增加转子的惯性矩：

往复活塞式压缩机通过飞轮吸收能量、改善力矩的波动。

滚动活塞压缩机一般是全封闭结构，转子与电机做成一体，改善了力矩的波动。

2）双缸滚动活塞压缩机，偏心轮错开相位为180度。

滑片槽、吸排气孔口等都对称于缸体中心。

两个缸体用隔板隔开。

阻力矩变化幅度约为单缸机的三分之一。

5.3.3转子的平衡

旋转惯性力的平衡方法：

（受结构的限制，无法在偏心质量的相反方向安装平衡块）

1）偏心的一方做成中空结构

增加工艺工作量，转子强度降低

2）加平衡块

对于双缸结构，惯性力被平衡，但惯性力矩未被平衡掉。

往复惯性力很小，不进行平衡。