第4章 滚动转子式制冷压缩机.ppt

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1、第4章 滚动转子式制冷压缩机1.滚动活塞式制冷压缩机工作过程和结构特点 4.1.1 基本结构 转子的主轴在原动机拖动下旋转时，偏心转子紧贴着汽缸内壁面回转，转子的主轴在原动机拖动下旋转时，偏心转子紧贴着汽缸内壁面回转，成月牙状空间容积周期性的变化，完成吸排气和压缩过程。成月牙状空间容积周期性的变化，完成吸排气和压缩过程。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第四章 滚动转子式制冷压缩机1-排气管2-气缸3-转子4-曲轴5-润滑油6-吸气管7-滑片8-弹簧9-排气阀 第四章 滚动转子式制冷压缩机4.1.2.1.几个特征角

2、度及其对工作过程的影响几个特征角度及其对工作过程的影响（图（图4-2）1.吸气孔口后边缘角吸气孔口后边缘角影响吸气开始前吸气腔中的气体膨胀，造成过度低影响吸气开始前吸气腔中的气体膨胀，造成过度低压或真空压或真空2.2.吸气孔口前边缘角吸气孔口前边缘角造成压缩过程开始前吸入的气体向吸气口回流，导造成压缩过程开始前吸入的气体向吸气口回流，导致输气量下降致输气量下降3.3.排气孔口后边缘角排气孔口后边缘角影响余隙容积的大小影响余隙容积的大小4.排气孔口前边缘角排气孔口前边缘角造成气体的再度压缩造成气体的再度压缩5.排气开始角排气开始角几个特征角度及其对工作过程的影响 用的连线表示转子转角的位置，转子

3、处于最上端位置时，气缸与转子的切点T在气缸内壁顶点，此时转角为0,左图表示了滚动式压缩机的几个特征角。12吸气孔口后边缘角A（顺旋转方向）可构成吸气封闭容积，转角为A时开始吸气，A的大小影响吸气开始前吸气腔中的气体膨胀，造成过度低压或真空。第四章 滚动转子式制冷压缩机吸气孔口后边缘角B它的存在会造成在压缩过程开始前吸入的气体向吸气口回流，导致输气量下降。为了减少B造成的不利影响，通常B=30353第四章 滚动转子式制冷压缩机第7章 其他型式的制冷压缩机 压缩过程进行到气缸的最低端4第7章 其他型式的制冷压缩机排气孔口后边缘角C 它影响余隙容积的大小。5第7章 其他型式的制冷压缩机余隙容积气体膨

4、胀过程。余隙容积与其后的低压基元容积经排气口相通。6第7章 其他型式的制冷压缩机排气孔口前边缘角D 构成排气封闭容积，造成气体的再度压缩。6第四章二、压缩机工作过程=2+=2=4-=2+=4-再度压再度压缩缩：转子转角几个特征角吸气孔口后边缘角 （顺旋转方向）可构成吸气封闭容积=时吸气开始，大小影响吸气开始前吸气腔中的气体膨胀，造成过度低压或真空。吸气孔口前边缘角 造成在压缩过程开始前吸入的气体向吸气口回流，导致输气量下降。为减少的不利影响，通常3035。排气孔口后边缘角 影响余隙容积的大小，通常3035。排气孔口前边缘角 构成排气封闭容积，造成气体再度压缩。排气开始角 开始排气时基元容积内气

5、体压力略高于排气管中压力，以克服排气阀阻力顶开排气阀。过程过程转角转角压力变化压力变化基元容积基元容积准备过程0 1-2,从最大降至0 0 吸气过程 2p3-4,Ps0ab,从0升至Vmax气体倒流 2p 2p+4-5,Ps0bb,减少 V 压缩过程 2p+2p+5-6,从Ps0升至Pdkb c排气过程 2p+4p-g6-7 Pdkcd余隙容积气体膨胀过程 4p-g 4p 7-8,Pdk降至Ps0再压缩过程 4p 4p8-1,压力急剧上升，超过Pdk工作过程工作容积与气体压力随转角工作容积与气体压力随转角的变化的变化气体压力气体压力-转角曲转角曲线线基元容积基元容积-转角曲转角曲线线图4-3P

6、s0PdkVmax2p+vd,4p-g工作过程总结气体的吸气、压缩、排气过程是在转子的两转中完成，但因转子切点与滑片两侧的两个腔同时进行吸气、压缩、排气的过程，故可以认为压缩机一个工作循环仍是在一转中完成的。特征角、对压缩机的性能有影响。和角分别决定吸、排气封闭容积的大小；角直接影响排气量，它的存在使达最大基元面积(=2)后，基元面积在与吸气孔口相连通的情况下再次缩小(=22+)，产生吸气倒流；角表示余隙容积的大小。在结构设计可能的前提下，、应尽可能小。第4章 滚动转子式制冷压缩机4.1.2.2 工作过程 第4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 4.1.3 主要结构形

7、式与特点主要结构形式与特点第4章 滚动转子式制冷压缩机第4章 滚动转子式制冷压缩机第4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 第7章 其他型式的制冷压缩机第4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；4.1.4目前发展趋势目前发展趋势 1、变频压缩机的发展、变频压缩机的发展 变频压缩机采用变频调速技术进行能量调节，变频压缩机采用变频调速技术进行能量调节

8、，使其制冷量与系统负荷协调变化，并使机使其制冷量与系统负荷协调变化，并使机组在各种负荷条件下都具有较高的能效比，组在各种负荷条件下都具有较高的能效比，这是这是80年代出现的新技术。这种调节方式年代出现的新技术。这种调节方式具有节能、舒适、启动快速、温控精度高具有节能、舒适、启动快速、温控精度高及易于实现自动控制等优点，受到世人瞩及易于实现自动控制等优点，受到世人瞩目。图目。图4-6 为日立公司的交流变频式滚动为日立公司的交流变频式滚动转子式制冷压缩机结构图。转子式制冷压缩机结构图。2、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 为了平衡压缩机转子的不平衡惯性力，目前为了平衡压缩机转

9、子的不平衡惯性力，目前已研制出双转子滚动转子压缩机，该压缩已研制出双转子滚动转子压缩机，该压缩机的两个汽缸相差机的两个汽缸相差180对称布置，可以使对称布置，可以使负荷扭矩的变化趋于平稳，图负荷扭矩的变化趋于平稳，图4-7所示的单所示的单缸机与双缸机扭矩变化曲线的比较中清楚缸机与双缸机扭矩变化曲线的比较中清楚地表明了这一点，因而双缸机广泛用于较地表明了这一点，因而双缸机广泛用于较大功率场合。图是双缸滚动转子式大功率场合。图是双缸滚动转子式压缩机结构示意图，压缩机结构示意图，3、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 借助电子计算机对压缩机工作过程的性能借助电子计算机对压缩机工作

10、过程的性能仿真，主要部件结构如轴承、滑片、滚动仿真，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，对满足各可靠性、噪声和振动进行预测，对满足各种要求的滚动转子式压缩机进行优化设计。种要求的滚动转子式压缩机进行优化设计。4、降低噪声、降低噪声 首先从振动方面入手减少曲轴及轴承的振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。各种新型消声结构和排气阀等。4

11、-2 主要热力性能参数主要热力性能参数一一.气缸工作容积的变化规律气缸工作容积的变化规律假设：假设：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不计滑片的厚度不计排气阀下面阀孔所占容积不计排气阀下面阀孔所占容积1.滑片的运动规律滑片的运动规律RAO1 转子半径转子半径EOO1 偏心距偏心距R气缸半径气缸半径滑片的位移滑片的位移 X=R-（见见113页页）因此滑片速度因此滑片速度c（4-3）滑片加速度滑片加速度a(4-4)2.气缸容积变化规律气缸容积变化规律气缸工作容积气缸工作容积 Vp（4-5）L转子长度转子长度VpVs吸气容积吸气容积Vd压缩容积压缩容积VsAsL As曲曲线线三角

12、形三角形 BAT面面积积As吸气月牙形面吸气月牙形面积积（4-7）Ax滑片所占面滑片所占面积积 （考（考虑虑滑片厚度）滑片厚度）113页页公式公式图图4-10 无量纲无量纲Vs/R2L Vd/R2L结论：结论：030 330360 Vs Vd随随变变化化小小1.1.占占0.50.5的的VpVp工作容工作容积 因此因此转动转子余子余隙容隙容积小小2.2.吸排气孔口吸排气孔口应接近气缸接近气缸顶部部 在在30303535对输气量几乎无影响。气量几乎无影响。3.3.相相对偏心距越大，气缸利用率越高偏心距越大，气缸利用率越高二 输气量及其影响因素Qvt60nVp m3/hQva=vQvtv-容积效率容

13、积效率vv v p p t t l l h h1.1.容积系数容积系数v v（4-124-12）余隙容积余隙容积转子与气缸切点转子与气缸切点T T在在4 4位置时，气缸中高压气体容位置时，气缸中高压气体容积积排气阀下排气孔的容积排气阀下排气孔的容积排气孔入口处气缸被削去的部分容积排气孔入口处气缸被削去的部分容积4 4 4 4C C相对余隙容积相对余隙容积 0.50.5很小很小膨胀过程膨胀过程 4 4 4 4内完成内完成 绝热过程绝热过程k k2.压力系数压力系数p p 无吸气阀无吸气阀 p p 1 13.3.温度系数温度系数 T T吸气被气缸转子加热吸气被气缸转子加热 压力比压力比2 28 8

14、 T T0.950.950.820.824.4.泄漏系数泄漏系数l l泄漏途径：泄漏途径：转子与气缸切点间隙，滑片与转子切点（接触点）转子与气缸切点间隙，滑片与转子切点（接触点）间隙间隙转子两端面间隙转子两端面间隙滑片两端面间隙滑片两端面间隙n=3000rpm n=3000rpm l=0.82l=0.820.920.92n=1500rpm n=1500rpm l=0.75l=0.750.880.885.5.回流系数回流系数h h 30303535 部分缸内气体回流吸部分缸内气体回流吸气通道（孔口）气通道（孔口）因为因为V V很小很小 所以所以h h 1 1三、压缩过程三、压缩过程 （4-13）

15、压力随压力随变化曲线变化曲线 图图4-34-3所示所示四四 功率和效率功率和效率1.等熵效率（等熵效率（4-16）Vs0 吸气状态下的气体比容积吸气状态下的气体比容积2.指示功率指示功率（4-17）指示效率指示效率（4-18）3.机械效率机械效率机械摩擦损失：滑动轴承、滑片运动、液压泵供油机械摩擦损失：滑动轴承、滑片运动、液压泵供油耗功等耗功等中温压缩机中温压缩机 0.750.85 冰箱冰箱 0.40.74.电动机效率电动机效率 反映转子的铁损、定子绕组的铜损、风损反映转子的铁损、定子绕组的铜损、风损 冰箱冰箱=0.65 商用商用=0.8电效率电效率反映输入功率在压缩机中的利用完善程度反映输入

16、功率在压缩机中的利用完善程度 0.40.554-3 受力分析及主要受力分析及主要结构参数构参数一、转子的受力分析一、转子的受力分析图图4-131、气体力、气体力AT AT 弧段上作用压缩压力弧段上作用压缩压力其它部位：大小相等、方向相反，力抵消其它部位：大小相等、方向相反，力抵消（419）Fg关系见于图关系见于图4-144-142.阻力矩阻力矩Fg作用中心不在气缸中心上作用中心不在气缸中心上MgFg*lFf摩擦力摩擦力 Mf总阻力矩总阻力矩 M MgMf（420）3.飞轮矩飞轮矩驱动力矩驱动力矩Md常量常量MdMJaJ旋转质量惯性矩旋转质量惯性矩=（maxmax minmin）/m mm=m=

17、n/30n/30要求旋要求旋转转不均匀度不均匀度1/1004.旋转惯性力及力矩的平衡旋转惯性力及力矩的平衡转子偏心质量转子偏心质量mx 偏心距偏心距rx旋转惯性力旋转惯性力 Frx图图4-15平衡质量：不能只加在转子的一侧，否则产平衡质量：不能只加在转子的一侧，否则产生不平衡力矩生不平衡力矩图图a二、滑片的受力分析二、滑片的受力分析1.气体力气体力滑片两侧（滑片两侧（429）X：滑片深入气缸的长度：滑片深入气缸的长度2.纵向气体作用力纵向气体作用力图图4-16Fs弹簧力弹簧力 Fj往复惯性力往复惯性力Fs满足（满足（430）滑片中心分一半滑片中心分一半 P 一半一半PsPs吸气力吸气力PbPb

18、滑片腔背压滑片腔背压机壳为吸气压力时：机壳为吸气压力时：PbPb PsPs机壳为排气压力时：机壳为排气压力时：PbPb PdkPdk封闭时封闭时PbPb 某一常值压力某一常值压力三、主要结构参数三、主要结构参数缸径缸径D 转子长度转子长度L 偏心距偏心距e 相对气缸长度相对气缸长度L/DL/D1.1.按按Vg Vg 根据根据得得D D（4-314-31）2.2.相对偏心距相对偏心距和相对气缸长度和相对气缸长度 大，气缸利用率高，偏心距大，滑片行程大，气缸利用率高，偏心距大，滑片行程大大大，气体力、滑片所受气体力大，泄漏大大，气体力、滑片所受气体力大，泄漏大一般较小的一般较小的较大的较大的合理。合理。3.主要参数主要参数0.110.110.160.16 0.250.251.01.04.4.间隙（泄漏）间隙（泄漏）1.1.转子与端盖转子与端盖2.2.转子与气缸间转子与气缸间3.3.滑片与端盖滑片与端盖4.4.滑片与滑片槽间的侧向间隙滑片与滑片槽间的侧向间隙