制冷压缩机系列讲座.docx

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1、制冷压缩机系列讲座制冷压缩机系列讲座（）信息来源：中国制冷空调技术网技术讲座关键词：制冷压缩机，容积型和速度型，开启式压缩机，半封闭式压缩机，全封闭式压缩机更新日期： 20071116 制冷压缩机功能及分类 在蒸气压缩式制冷和热泵系统中，各种类型的制冷剂压缩机是决定系统能力大小的关键部件，对系统的运行性能、噪声、振动、维护和使用寿命等有着直接的影响。一、压缩机的功能 制冷压缩机相是制冷热泵系统中的“心脏，无论是在制冷系统还是热泵系统中，它的功能没有任何差别,但是，却有一个最根本的不同，那就是各自工作温度范围的不同。压缩机在系统中的功能在于：抽吸来自蒸发器的制冷剂蒸气，并提高其温度和压力后，将它

2、排向冷凝器。在冷凝器中，高压制冷剂过热蒸气在冷凝温度下放热冷凝。而后通过节流元件，降压后的气液混合物流向蒸发器，在那里制冷剂液体在蒸发温度下吸热沸腾，变为蒸气后进入压缩机，从而实现了制冷系统中制冷剂的不断循环流动。由此可见，如制冷系统是从被冷却介质吸热而向环境介质排热，其压缩机运行工况中的蒸发温度要低于被冷却介质温度，冷凝温度要高于环境介质温度。对热泵系统，以空气源热泵为例，是从大气吸热,并向温度较高的温度区域供热，于是，其压缩机运行工况中的蒸发温度要低于大气温度,冷凝温度高于供热区域的温度.正是基于这一根本点的不同，决定了热泵用和制冷用压缩机的各自特点.尽管如此,从原理上看,各类制冷剂压缩机

3、都可用于制冷机和热泵中。 下面根据制冷压缩机的工作原理、结构和工作的蒸发温度划分其种类,并进行分类。 二、制冷压缩机的种类 制冷压缩机根据其对制冷剂蒸气的压缩热力学原理可以分为容积型和速度型两大类。 1。容积型压缩机 在容积型压缩机中，一定容积的气体先被吸入到气缸里，继而在气缸中容积被强制缩小，压力升高，当达到一定压力时气体便强制地从气缸排出。可见，容积型压缩机的吸排气过程是间歇进行,其流动并非连续稳定的。容积型压缩机按其压缩部件的运动特点可分为两种形式：往复活塞式（简称往复式）和回转式。而后者又可根据其压缩机的结构特点分为滚动转子式（简称转子式）、滑片式、螺杆式（又称双螺杆式）、单螺杆式、涡

4、旋式等。 2。动力(速度）型压缩机 在动力（速度)型压缩机中,气体压力的增长是由气体的速度转化而来,即先使吸入的气流获得一定的高速，然后再使之缓慢下来,让其动量转化为气体的压力升高，而后排出。可见，速度型压缩机中的压缩流程可以连续地进行,其流动是稳定的.再制冷和热泵系统中应用的速度型压缩机几乎都是离心式压缩机. 图11所示为制冷压缩机分类示意简图。各类压缩机原理结构特点和工作性能将在以后各章中分别阐述。 图1-1 制冷压缩机分类示意简图 三、 制冷压缩机的分类 1。按工作的蒸发温度范围分类: 对于单级制冷压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温中温和低温压缩机三种，但再具体蒸发温度区域的划

5、分上并不统一。下面列举一种某些著名压缩机产品沿用的大致工作蒸发温度的分类范围. 高温制冷压缩机 （-100） 中温制冷压缩机 (150） 低温制冷压缩机 (40-15） 2.按密封结构形式分类： 制冷系统中的制冷剂应是不容许泄漏的，这意味着系统中凡及制冷剂接触的每个部件是对外界是密封的。根据制冷压缩机所采取的防泄漏方式和结构，可有三种不同的基本压缩机形式. (1）开启式压缩机 图1-2是往复式为例的开启式压缩机结构图.压缩机的曲轴3的功率输入端伸出压缩机机体之外,再通过传动装置及原动机相连接.在伸出部位要用轴封装置8防止轴段和机体间的泄漏。利用这种轴封装置的隔离作用使原动机独立于制冷剂系统之外

6、的压缩机形式称为开启式压缩机（通常，这种压缩机的制冷量较大)。若原动机是电动机,因它及制冷剂和润滑油不接触而无需具备耐制冷剂和耐油的要求。因此，开启式压缩机可用于以氨为工质的制冷系统中。 （2）半封闭压缩机 采用封闭式的结构，把电动机和压缩机连成一体，装在同一机体共用一根主轴，因而可以取消开启式压缩机中的轴封装置，避免了由此产生或多或少泄漏的可能性。图13是半封闭式压缩机（以往复式为例）的结构例子.从中可见，电动机室11内充有制冷剂和润滑油,这种于制冷剂和润滑油衔接出的电动机被称为内置电动机,其所用材料必须及制冷剂和润滑油共处。半封闭式压缩机的另一特点是在其机体上的各种端盖都是用垫片和螺栓拧牢

7、压紧来防止泄漏，因而压缩机内零部件易于拆卸修理更换.半封闭式压缩机的制冷量一般居中等水平。 (3）全封闭式压缩机 全封闭式压缩机也像半封闭式一样,把电动机和压缩机连成一整体,共用一根主轴，它及半封闭式的差异在于,连接在一起的压缩机和电动机组安装在一个密封比的薄壁机壳中，机壳由两部分焊接而成，这样既取消了轴封装置，又大大减轻和缩小了整个压缩机的尺寸和重量。露在机壳外表的只焊有一些吸排气管工艺管以及其它(如喷液管）必要的管道、输入电源接线柱和压缩机支架等。图14表示了全封闭式压缩机（以往复式为例）的结构剖面图。由于整个压缩机电动机组是装在一不能拆开的密封机壳中,不易打开内部修理，因而要求这类压缩机

8、的使用可靠性高，寿命长，对整个制冷剂系统的安装要求也高.这种全封闭结构形式一般用于大批量生产的小冷量制冷压缩机中。无论是半封闭式还是全封闭式的制冷压缩机，由于氨含有水分时要腐蚀铜，因而都不能用于以氨为工质的制冷系统中。但是，也该看到，基于CFCS和 HCFCS的替代和扩大天然制冷剂氨的使用的需要，采用能及氨制冷剂隔离的屏蔽式电动机的半封闭式压缩机已研制成功并获得应用. 主要参考文献: 1. 缪道平，吴业正 主编，制冷压缩机。机械工业出版社,2004。 2. 朱立 主编，制冷压缩机及设备 。机械工业出版社,2005. 3. 郁永章 主编，容积式压缩机技术手册。机械工业出版社，2005. 4. 高

9、等职业技术教育教材，制冷压缩机。中国商业出版社，2004。 制冷压缩机系列讲座(二)：制冷压缩机当前发展概况 信息来源：本网讲座 更新日期： 20071225 关键词：制冷压缩机，往复式压缩机，转子式压缩机,涡旋式压缩机,螺杆式压缩机，离心式压缩机 从新技术进步方面看，新型压缩机新材料新工艺新控制方法以及新工质的出现和计算机功能的不断提高等,都使得已有得企业要耗费巨资投入改造，而另一方面却为新生得企业带来发展得契机。 在制冷空调工业面前，现在所遇到得有三个主要问题。首当其冲的是如何实现CFCS和HCFCS的替代，以免大气臭氧层继续遭受破坏.可以这样说，这个替代问题是近几十年来比以往任何时候对制

10、冷空调工业产生最大影响和变化的大事。第二个十分重要的挑战是要求进一步提高设备和系统的效率以减少能源消耗。作为主机的制冷压缩机的节能性能提高在其中起了很关键的作用。第三个问题是许多制冷空调企业的崛起引发起全球竞争的白热化。这些企业都想捕捉住当前这个采用高新技术，新工艺已变为可行和经济的有利时机。其结果是，近年来，由于高科技的引用，制冷空调设备的制造工艺可靠性舒适性和噪声控制等方面确实取得令人瞩目的进展。 制冷压缩机在面临这一系列挑战中同样出现新的突破.事实已充分说明,近30年来，压缩机工业经历着一场达革命,这主要体现在研究领域中，新型压缩机的开发中以及设计过程中工程科学的应用。最明显的是新型的传

11、感器已经大量用于测量压缩机中的压力温度振动和应变。而最近，在整个压缩机工业的方方面面都广泛使用的电子计算机,成为不可或缺的手段，这包括计算机数据采集和整理，计算机辅助设计设计和工艺的优化等。其带来的总体效果体现在压缩机的小型化（但却拥有较大的制冷量）和高效率，此外，噪声和振动得到降低,可靠性得到提高和寿命得到延长.而在取得这些成就的过程中所消耗的开发,设计和生产制造时间都比过去短且费用亦低. 一 、往复式压缩机 往复式压缩机迄今还是应用最广泛的一种机型，尽管它的市场份额已被其它形式压缩机占去一部分，这是因为后者具有比往复式机器更好的可靠性容积效率压力稳定等性能.因此，可以预料,除了在小冷量应用

12、场合，往复式压缩机还会继续失去其占有的市场.虽然如此，它仍在采用新技术来力保自身市场范围，其方法是应用热力和流体力学的新成果，采取计算机辅助设计的手段使压缩机的设计气阀的改进等方面更为合理，对其整体性能的预测更加精确。目前,其性能系数约为22.5W/W（制冷）和2.93.4W/W（空调）。 二、 转子式制冷压缩机 这类压缩机如今广泛应用于家用电冰箱和空调器中。它从结构上看主要是因为不需要用吸气阀而显得可靠性更高。同样的原因亦使它适用于变速运行,在家用空调器中其变速比可达10:1（从1015HZ）。2机器的零部件少,尺寸紧凑，重量轻也是它的明显优点。但是也有其受限制的一面，即这种压缩机一旦在其轴

13、承主轴滚动或是滑片处发生磨损，间隙增大,马上会对其性能产生较明显的不良影响,因而它通常是用在工厂中整体装配的冰箱空调器中，因为这样,系统内具有较高的清洁度.而对于在现场总装的制冷空调系统而言，如中央空调或大多数商用制冷机，则因在其系统中往往会有大量导致压缩机零件磨损的杂质，致使机器性能迅速恶化。单缸的转子式压缩机在很低转速时的转速不均匀度慧增大，因而开发了双缸机来克服这个缺点.但是，有迹象表明已逐渐用涡旋式压缩机来替换转子式的现象，以取得较好的低转速运行特性。 转子式压缩机的研究集中在降低能耗，采用替代工质（如HFC-134a），采用新的润滑油,电动机变速控制和降低噪声等方面。其性能系数可达2

14、。9W/W(制冷）和3.4W/W（制热）。 三 、涡旋式压缩机 数控加工工艺的发展使涡旋式压缩机得以制成并进入市场.随着这种加工工艺的生产率提高，这类压缩机的价格更具有竞争力.尽管它需要有一平动传动机构而使其结构有所复杂化,但它却具有许多潜在的技术优势。机器中没有吸气阀,也可以不带排气阀,从而提高了其可靠性，转速变化范围可增大；还有动力平衡性较好，轴的扭矩较均匀,压力波动小以及较小的振动和噪声。进一步看其特点,涡旋式压缩机的余隙容积损失的缘故。这种特性使它在制冷，空调和热泵应用场合中比往复式更具有优势。 在制冷应用中,涡旋式压缩机可以用较小的压缩机工作容积在很低的蒸发温度和较高的压力比下提供足

15、够的制冷量,这样,压缩机用同一电动机可在更宽广的工况下高效率地工作.同理,在热泵应用中,在环境气温低及压力比高的情况下，压缩机具有较高的供热能力.在空调应用中,亦会在宽广的环境气温下,减轻电动机的负荷,提高了柔性传动机构后可使其忍受液体压缩和杂质侵入的能力有所加强，不致产生过大的性能损失或失效.轴承和其它部件的磨损几乎对压缩机的性能影响很小，工作可靠性提高。 涡旋式压缩机的发展在于扩大其制冷量范围，特别是做成小制冷量的机型,提高效率，使用替代工质和降低制造成本等方面。 四 、螺杆式压缩机 随着近年来螺杆式压缩机工作可靠性的不断改进，使之在中等制冷量范围内的制冷空调应用中,尽管其价格较高,还是得

16、到较普遍的应用，并可望取得更广泛的推广;它已开始取代一些较大的往复式压缩机（小至50KW，甚至更小些），同时取代了一些中等冷量的离心式压缩机（大致1500KW）。它之所以能挤入原来一直由离心式压缩机主宰的领域（3501500KW）是由于其部分负荷时的良好性能,其效率一般可高出8%10%；并且没有离心式压缩机所特有的喘振问题。在原来往复式压缩机所主宰的较小冷量范围内（750KW以下），螺杆式压缩机是以其较高的可靠性和效率才成功地跻身其中，这是因为其装配零部件少，螺杆型线的最新发展以及加工精度的提高.另外,它还有尺寸小，重量轻和易于维护保养的优点。 螺杆式压缩机的两种基本形式中，双螺杆式显得较多地

17、受到青睐。但在欧洲，使用较多的却是螺杆式压缩机。 五 、离心式压缩机 离心式压缩机目前在大冷量范围内（大于1500KW）仍保持优势,这主要是收益于在这个冷量范围内，它具有无可比拟的系统总效率。离心式压缩机的运动零件少而简单,且其制造精度要比螺杆式压缩机低得多，这些都带来制造费用相对低且可靠的特点。此外，大型离心式压缩机如应用在工作压力变化范围狭小的场合中，可以避开由喘振所带来的问题。可是，在不久的将来，总会部分负荷值（Integrated Part load value）将愈来愈被重视，从而要求离心式压缩机要在教宽广的应用工矿中工作效率高.这对下一代立新时压缩机式一个挑战，要求它不仅在满负荷时

18、的效率保持较高水平，而且要兼顾负荷时的效率要求。 但是，相对来讲，离心式压缩机的发展近来有所缓慢,因为受到螺杆式压缩机和吸收式制冷机的挑战.例如，在日本，预计将有万余套还在运行的离心式压缩机组不再准备用新的离心机来置换。 离心式压缩机自1993年开始根据CFCS替代的需要进行着重新设计,以使其热力和气动力性能得到更好的改善。目前，在美国和日本已有很多离心式压缩机用HC123替代原来的HFC-11。但HFC的使用终究不是长久之计，因而已有很多离心式压缩机的工质替代转向从HCFC22置换HFC134a方面,其制冷量范围为901250kW。 主要参考文献： 1、缪道平，吴业正 主编，制冷压缩机。机械

19、工业出版社，2004。 2、朱立 主编，制冷压缩机及设备.机械工业出版社，2005。 3、郁永章 主编，容积式压缩机技术手册。机械工业出版社，2005。 4、高等职业技术教育教材，制冷压缩机。中国商业出版社，2004. 制冷压缩机系列讲座（三)：容积型制冷压缩机热力循环 信息来源:中国制冷空调技术网 更新日期: 2008-113 关键词：制冷压缩机,容积型制冷压缩机，热力循环 容积型压缩机是蒸气压缩式制冷机中应用领域最广泛使用数量最多的压缩机,它的单机功率可以从几十瓦到几千千瓦的宽广范围。容积型压缩机中，往复式压缩机是最常用的一种，其压缩原理最易于理解接受，对往复式压缩机基础理论的剖析大多数都

20、适用于其它容积型回转式压缩机,因此，且以它作为典型来讨论其理论循环。 一、单级往复式制冷压缩机的理论循环 单级往复式压缩机的理论循环排除了在其实际循环中所不可避免的容积损失，质量损失和其它各类不可逆损失。 衡量压缩机最主要的两个性能指标是其输气量和功率消耗,总是要求以最小的功率输入获取更多的输气量。对制冷压缩机而言，在给定工况下的输气量大小是及其制冷量大小直接相关的。 1、往复式压缩机的理论输气量 每一循环从一个直径为D，活塞行程为S的气缸中排出的气体容积,如其余隙容积为零,即排气行程结束时的气缸中容积为零,则按压缩机进口处吸气状态（、）计算，等于活塞移动一个行程所扫过的气缸工作容积，单位为m

21、3。 （3-1） 式中 D气缸直径，单位为m; S活塞行程,单位为m。 压缩机的输气量有容积输气量和质量输气量之分。理论容积输气量（或称理论排量），单位为m3/h，是指压缩机按理论循环工作时，在单位时间内所能供给按进口处吸气状态换算的气体容积。 （3-2） 式中 压缩机的气缸数; 压缩机的转速，单位为r/min。 于是，压缩机的理论质量，单位为kg/h，为 (3-3） 式中 -进气口处吸气状态下气体的比体积,单位为m3/kg。 2 压缩机消耗的理论功率 压缩机一个气缸完成一个理论循环所消耗的理论功wt可从示功图的面积abc-da（图3-1）求得， 图 31 单级往复式压缩机的理论循环 假设活塞

22、对气体所作的功为正值，单位为J，则 （3-4） 此值视压缩过程a-b的热力过程的不同而不同（等熵、等温或多变压缩过程）。对于制冷压缩机，它的工质一般都是临界温度较高的蒸气,压力高时即趋饱和，按通常吸气状态对工质进行等温压缩，极可能在到达排气压力前便开始出现液滴，这是不实用的。因此，通常取ab为等熵压缩过程的理论循环功为制冷压缩机的理论功，其单位为J。从热力学已知,对于理想气体 （35） 或是对理想气体和实际气体 （3-6） 式中 压力比； 、压缩机的进口处吸气压力和出口处排气压力，单位为Pa; 、-每循环供气量的吸气和排气状态下的焓值，单位为J； 、制冷剂在吸气和排气状态下的比焓，单位为J/k

23、g； -制冷剂的等熵指数. 于是，压缩机所消耗的理论功率,单位为kW等于 （37） 二、容积型压缩机的实际性能 现实中,理论循环始终是不可能现实的，许多不可避免的损失使压缩机的实际性能偏离了理想的情况,其结果是输气量的减少和功率消耗的增加。以下所述的全部或部分因素会对不同的容积型压缩机的性能产生较大的影响。具体情况如下： （1）压缩机中的压力降 包括通过吸、排气截止阀的压力降；通过吸气过滤器的压力降；通过内置电动机的压力降(封闭式压缩机中）；流过吸排气管道和室腔的压力降；通过吸排气阀和阀孔的压力降；通过内部消声器的压力降;通过内部分油器的压力降；通过单向阀的压力降等。 （2)制冷剂的受热 包括

24、从内置电动机吸热（封闭式压缩机中）；及压缩机中各种零部件的热交换;吸收从摩擦损耗所交换的热量如润滑油等。 （3）气阀运动规律不完善带来的效率下降. (4)制冷剂泄漏的影响。 （5）再膨胀的影响 在实际的压缩机中，特别是往复式压缩机中,在排气的终了，气缸中免不了会在其余隙容积中残留下一些高温高压气体。这些气体会在其后的吸气过程中在气缸里再膨胀，减少了气缸工作容积的有效吸气容积。 （6）压缩过程偏离等熵过程 由于压缩机内部流动阻力机械摩擦和热交换的存在，压缩过程并不是等熵绝热而是多变过程。 （7）压缩过程的过压缩和欠压缩。 （8)润滑油循环量的影响。 （9）压缩机的机械摩擦损失和内置电动机（封闭式

25、压缩机）的电动机损失。 主要参考文献： 1、缪道平,吴业正 主编，制冷压缩机。机械工业出版社,2004。 2、朱立 主编，制冷压缩机及设备。机械工业出版社,2005。 3、郁永章 主编,容积式压缩机技术手册.机械工业出版社,2005。 4、高等职业技术教育教材,制冷压缩机。中国商业出版社，2004. 制冷压缩机系列讲座(四）:往复式压缩机的驱动结构型式和结构 信息来源：中国制冷空调技术网 更新日期： 2008-215 关键词：制冷压缩机,往复式压缩机，驱动结构型式，结构 往复式压缩机的驱动结构型式和结构 1曲柄连杆机构 曲柄连杆机构的作用是将曲轴的旋转韵母动变成活塞的往复运动，实现压缩机的工作

26、循环。曲柄连杆机构包含的部件为：活塞组、连杆和曲轴. （1)活塞组 活塞组的结构及压缩机的结构有密切的关系。一种常见的活塞组如图41所示。活塞通过塞销及连杆相连，其侧向力直接作用在活塞组上，因此活塞上必须设置足够的承压面,活塞有较长的轴向尺寸而呈筒形结构。 顺流式和逆流式压缩机的活塞组有不同的结构形状。顺流式压缩机的吸气阀设在活塞顶部，因而有其独特的结构形式，如图42. 图41 筒形活塞组 图42 顺流式压缩机的活塞 1活塞 2气环 3活塞销 4弹簧挡圈 1吸气阀 2活塞 活塞组在工作受到气体力往复惯性力侧压力和摩擦力的作用。及此同时又受到制冷剂的加热润滑条件较差,为此,要求活塞组在尽量减小其

27、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，以维持及气缸之间的合理间隙。活塞组及气阀气缸壁围成的余隙容积尽可能地小。 1)筒形活塞 筒形活塞由顶部环部裙部及活塞销座四个部分组成。活塞压缩气体的工作面称为活塞顶部.设置活塞环的圆柱部分称为环部。环部下面为裙部。活塞销座设置在裙部。图41所示的活塞组国产缸径70mm以上的压缩机中普遍采用。小型制冷压缩机的活塞比图41所示的结构简单，见图43。图43a表示顶部为平面，图43b表示顶部中心有小坑，图43c则为顶部铣槽。 a） b） c）图43 小型制冷压缩机的活塞 活塞顶部承受气体压力。为了保证顶部的承压能力而又减轻活塞

28、重量,往往在其内侧设有加强筋（图4-1).活塞顶部及高温制冷剂接触,其温度很高,因而对于直径较大的铝合金活塞，顶部及气缸之间的间隙要大于裙部及气缸间的间隙。 为了减少余隙容积,活塞顶部的形状应及气阀机构的形状向配合.有时为了填塞阀板上排气通道的容积，在活塞顶上设置凸环（图4-1）；亦有在活塞顶部铣削出各种形状的浅槽或凹坑的结构，以配合吸气阀片或凸出物(图4-3）。 顺流式压缩机的活塞顶部因设有吸气阀,阀片的重力有助于它的及时关闭。吸气阀顶部周期性地被吸入气缸的低温制冷剂冷却，温度有所下降。利用活塞顶部设置吸气阀，使吸排气阀的布置比较容易，但在活塞顶部增加了固定吸气阀的结构，使活塞结构更加复杂;

29、另一方面，因气阀安装在活塞上，故吸气阀维修时涉及活塞的装拆,增加了维修的困难. 活塞含安装活塞环的圆柱部分称为环部，其上开设容纳活塞环的环槽。环槽应能使环在槽中自由转动，其间的端面间隙一般取0.050。1mm。间隙过大会产生较大的冲击和噪声，间隙过小则易使环槽中卡住。环槽径向深度应大于活塞环的径向宽度，以保证活塞在气缸中的径向移动。油环槽开设在气环槽的下面，在油环槽底及环槽下的区域四周设有多个回油孔，及活塞内腔沟通，以利回流（图4-1）。 铸铁活塞大多数用于不采用活塞环的全封闭式压缩机中，高速多缸制冷压缩机均采用铝合金活塞。 2)活塞销 活塞销及连杆小头和活塞销座配合,传递来自气体的作用力及曲

30、轴的动力.它及连杆小头和活塞销座之间的配合方式有两种:活塞销及连杆小头和活塞销座之间均有相对运动，因而减少了每一对摩擦表面的相对运动速度，降低磨损，且易于安装。活塞销固定在活塞销座上，这样销座可短些，连杆小头中的衬套可加长,降低了比压。活塞销用优质碳钢或合金钢制造，采用空心的结构。 3）活塞环 可分为气环和油环两种，气环的作用是保持气缸及活塞之间的气密性；油环的作用是刮去气缸壁上多余的润滑油，避免过量的润滑油进入气缸。 由于环的密封作用的这一变化规律，故制冷压缩机中一般只采用13气环。转速高缸径小和采用铝合金活塞的压缩机可以只用一道气环。 压缩机运转时,气环不断地泵油,使润滑油进入气缸。气环的

31、泵油作用原理如图4-4所示。活塞向下移动时，润滑油进入气环端面和环背面的间隙中(图44a）;活塞向上运动，气环的下端面及环槽平面贴合，油被挤入上侧间隙(图4-4b）；活塞再度向下时，油进入位置更高处的间隙(图4-4c)。如此反复，润滑油被泵入气缸中。 a) b) c)图44 气环的泵油原理 为了避免润滑过多进入气缸，使用油环刮油。为改善刮油效果，油环上开有油槽，活塞上开有泄油孔。此外，部分油环的外圆柱面做成圆锥面（面4-5a），这样既有利于润滑油从油环的上部流到油环的下部,又可以增加油环的环面及气缸壁之间的压力，提高刮油效果.刮油时油的流向如图45b所示。 a) b）图45 油环刮油 常用的活

32、塞材料是合金铸铁,近年来也出现含有填充剂的聚四氟乙稀活塞环. (2)连杆 连杆按其大头的结构可分为剖分式连杆和整体式连杆两种（图46，图4-7）。剖分式连杆用于曲拐扭轴结构,其大头及曲柄销装配时用连杆螺栓紧固；整体式连杆用于偏心曲轴结构.由于偏心曲轴结构的行程是偏心距的两倍,因而限制了整体式连杆只能用于小型制冷压缩机中，否则会因偏心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。剖分式连杆因及曲拐轴的曲柄销配合，故可用于行程较长的制冷压缩机，连杆大头中镶有薄壁轴瓦。为了提高其耐磨性，轴瓦上有一层耐磨合金. 剖分式连杆大头有两种切口型式-平切口（图46)和斜切口（图4-8）

33、。平切口型连杆大头易于加工，且连杆不受剪力作用,但大头横向尺寸大.斜切口大头的优、缺点及平切口相反。 图46 剖分式连杆 图47 不剖分式连杆 1大头盖 2连杆螺母 3大头轴瓦 4连杆 螺栓 5连杆体 6连杆小头 7小头衬套 图48 斜切口连杆大头 图49 连杆螺栓 剖分式连杆大头的大头盖及连杆体用连杆螺栓连接，典型的连杆螺栓如图4-9所示。它既对大头盖及连杆之间紧固作用，又对大头盖及连杆体之间起定位作用.图3-48中的表面B即为连杆螺栓的定位面，其直径大于螺纹部分的外径。螺栓头部A处为一平面,它及连杆上支承座上的平面配合，起拧紧螺母时防止螺栓转动的作用. 连杆螺栓承受严重的交变载荷，因此在结

34、构上必须采取降低应力集中的措施，如：采用弹性螺栓。连杆螺栓的材料为优质合金铜，如40Cr、35CrMoA等。大多数连杆小头处都有衬套，材料为耐磨合金，通常为铜合金。(3）曲轴 原动机通过曲轴将力传送至活塞。曲轴有三种基本型式： 曲柄轴（图4-10a)。它由主轴颈、曲柄和柄销三部分组成。因为只有一个主轴承，因而曲柄的长度比较短，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。 偏心轴（图410b、c）.图410b仅有一个偏心轴颈,只能驱动单缸压缩机，此时压缩机的往复惯性力无法平衡，振动较大.图4-10c有两个方位相差180的偏心轴颈，用于有两个气缸的压缩机上。偏心轴曲轴用于小型压

35、缩机，及之相配的连杆大都数是铝合金连杆. 曲拐轴（图4-10d）。因具有曲拐,故可用于较大行程的压缩机中。图中两个曲柄销共用两个支承，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。曲轴的材料为40号，45号优质碳素钢、球墨铸铁和段铸铁. 图410 曲轴的几种结构形式 2。 曲柄滑块机构（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（如冰箱）中，其优点是结构简单，尺寸紧凑，但不能承受大的载荷.近年来，按十字型布置的滑槽式驱动机构（图412）获得人们的重视，且有扩展到制冷压缩机领域以外，延伸到高压无油润滑压缩机之趋势。 （1）滑管式驱动结构 这种驱动机构常见于全封闭制冷压

36、缩机.驱动机构中无连杆，曲轴为曲柄轴（图4-10a)。图4-11为滑管驱动机构的示意图。曲轴旋转时，曲柄销带动滑块作垂直方向和水平方向的运动，因为受到滑管的约束，滑块不能绕曲柄销中心线转动.滑块在垂直方向的运动传递给滑管，进而传递给活塞，使其作垂直方向的往复运动，完成气缸内的工作过程.滑块在水平方向的运动,通过滑块及滑管之间的相对运动使滑管仍然保持在水平方向的位置。由于无连杆,滑管驱动结构十分简单紧凑对于加工和装配是十分有利的. 图 411 滑管驱动机构示意图 1滑管 2滑块 3曲柄销 4活塞 5气缸 6曲柄轴 7曲柄 （2）滑管式驱动机构 滑槽式驱动机构也是一种无连杆的往复式压缩机驱动机构，

37、其工作原理如图4-12所示。图中的止转框架相当于滑管式驱动机构中的滑管,但止转框架上的滑槽表面为平面，因而在滑槽中滑动的滑块表面也是平面,而非滑管式中的圆柱表面。图中所示的滑槽式驱动机构拖动的活塞有四个。每个止转框架的两侧装两个,构成对置式.两个框架相互垂直。 图 412 滑槽式驱动机构示意 1曲轴 2曲柄销 3滑块 4止转框架 5活塞杆 当曲轴转动时，曲柄销带动滑块运动，因为止转框架及活塞刚性联结在一起，只能在活塞中心线的方向运动，从而限止滑块只能作垂直方向的运动而不能转动,这一点及滑管式驱动机构中滑块的运动是相同的。曲轴旋转使活塞往复运动，完成压缩机的工作循环. 活塞上装活塞环，活塞环的材

38、料也是工程塑料。 主要参考文献: 1、缪道平,吴业正 主编，制冷压缩机。机械工业出版社，2004。 2、朱立 主编，制冷压缩机及设备。机械工业出版社，2005。 3、郁永章 主编，容积式压缩机技术手册。机械工业出版社，2005。 4、高等职业技术教育教材，制冷压缩机.中国商业出版社,2004。 制冷压缩机系列讲座(五）：往复式压缩机II 气缸布置和机体信息来源：中国制冷空调技术网 更新日期： 2008-310关键词：制冷压缩机，往复式压缩机，气缸布置，机体一、往复式压缩机的气缸布置由于压缩机的工作条件不同，因而产生了各种不同的压缩机气缸布置方式。每种布置方式有其合理的应用场合。按气缸所处的位置

39、,可将其布置方式分为：(1）卧式和立式.（2）角度式。（3)十字形三大类.1。卧式和立式布置 此时气缸处于平卧状态（图51a、b）和直立状态（图51c).图51a所示的卧式布置称为对称平衡式，用于大型制冷压缩机。这种压缩机的曲轴两侧对称地布置气缸活塞滑块和连杆，因而在压缩机运转时，曲轴两侧的作用力（气体力和惯性力)完全相等，压缩机运转十分平稳。对称平衡式压缩机的这一特点特别适用于大型的压缩机，因大型压缩机的气体力和惯性都相当大，若用平衡其惯性力，平衡块将很重，且不易安置。气体力的不平衡使轴承受到很大的载荷,因此需通过合理的气缸布置方式将气体力平衡.常见的曲柄连杆机构，将连杆小头及活塞用活塞销配

40、合在一起压缩机运转时，连杆小头对活塞施加一个侧向的分力。大型压缩机的侧向力很大,引起活塞及气缸壁的严重磨损.设置滑快后，此侧向力由滑快(又称为十字头）承受，减轻了活塞及气缸壁面的磨损。尽管如此，由于活塞的质量大,使活塞的下面部分（图上的d面）磨损较大,造成活塞的偏磨，这是对称平衡式压缩机的缺点之一.另一个缺点是压缩机的长度太长,占用较大的场地.卧式布置的另一个形式(图5-1b）在小型全封闭式制冷压缩机中广泛应用。小型全封闭式制冷压缩机的主轴。电动机及曲轴的这一配合方式使中心线必须及电动机的中心线垂直.当电动机垂直安装时，气缸处于水平位置，即气缸为卧式布置。立式布置的气缸主要为两缸立式布置(图5

41、-1c）。因为单缸立式压缩机的往复惯性力不能平衡，使压缩机振动较大，因而除少数场合（如要求压缩机尺寸很小）外,已不被采用。两缸立式布置的压缩机的因其两个曲柄销相差180，故往复惯性力得到较好的平衡。但因两个气缸并列,两根连杆不可能公用一个曲柄销,所以曲轴的刚度较差,只适用于限制制冷量较小的压缩机，例如：半封闭式制冷压缩机中，立式两缸布置用得很多。图51 卧式和立式的气缸布置a） 对称平衡式 b) 卧式滑管式 c） 两缸立式1曲轴 2连杆 3滑块 4活塞 5气缸2。角度式布置 多缸压缩机的气缸采用图52的布置方式。分别取名为V形（两缸）、W形(三缸）和扇形(四缸S形）.在图5-2上，各种型式的压

42、缩机,其连杆共用一个曲柄销，因而减少了沿曲轴轴向的长度和相应的机器长度。气缸的角度式布置也使机器的高度尺寸和宽度尺寸均比较合理，不致出现垂直方向尺寸及水平方向尺寸不协调之缺点。只要适当地配置平衡重，即可使惯性力基本平衡，如果曲轴上有两个方向相差180的曲柄销，V形、W形和S形压缩机的气缸数就能增加一倍，成为四缸、六缸和八缸的压缩机，因而角度式布置的压缩机特别适宜于高转速、多气缸的结构,在制冷装置中广泛应用.图5-2 角度式布置1曲轴 2连杆 3活塞3.十字形用布置 压缩机的四个气缸沿曲轴轴颈径向呈十字形分布,且采用滑槽式驱动机构.（图53）。上述角度式压缩机也可以将四气缸结构压缩机的四个气缸分

43、布成十字形，但角度式压缩机需要用连杆将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动，而这里所说的十字形布置（图5-3)是不需要连杆的,因而结构简单、紧凑再加上在分析十字形布置所用的滑槽式驱动机构时指出的一系列优点，使图5-3所示的十字形布置受到人们的重视，已开发一些性能很好的产品。图53 气缸的十字形布置1偏心轴颈 2滑块 3滑槽 4活塞二 、机体、气缸套和机壳1。机体 机体是整台压缩机的支架,用以支承压缩机的主要零部件。机体由气缸和曲柄箱两部分组成，两者可以不做成整体用螺栓连接。这样虽有利于铸造工艺之简化,但造成机器质量尺寸以及结构等方面的一系列问题。为了克服这些缺点，现已普遍采用气缸体和曲轴箱做成整体

44、的结构。图5-4所示机体是一台立式两缸制冷压缩机的机体。机体的上半部分为气缸体的结构。图5-4所示机体是一台立式两缸制冷压缩机的机体。机体的上半部分为气缸体，两个气缸在气缸体上直接加工而成。缸体上还有吸排气通道，引导气体的吸入（箭头向上）和排出（箭头向下）。机体的下半部分为曲轴箱，曲轴箱内的空间，一方面是曲轴连杆旋转时，连杆大头盖上的溅油杆不断接触润滑油,将油飞溅到各摩擦表面。图5-4 一台开启式小型制冷压缩机的机体制冷量较大的压缩机,采用多缸结构。图5-5所示的压缩机是一台气缸按角度式布置的多缸压缩机的机体，它及图54所示的机体有很大区别。图55所示的机体上并无气缸，只是为嵌入气缸套设置了相

45、应的支承和定位面；另一个区别是这台压缩机采用强制润滑。因为压缩机的气缸数量多，各摩擦面上的压力又相当大，所以采用强制润滑的方式，以保证各摩擦表面之可靠润滑。输送润滑油的一部分油道在机体上（图上未画出)机体上有许多筋，用以增加机体的刚度。图5-5 多缸角度式压缩机机体2.气缸套 因小型制冷压缩机的活塞侧向力较小,活塞运动速度也较小,所以气缸壁的磨损较少。另外，机器小，加工容易,价格低，压缩机报废的损失不大。大中型压缩机的情况不同于小型压缩机,大中型压缩机的结构复杂,加工不易，成本高,活塞及气缸壁之间的磨损比较严重,为了延长机体的使用寿命,采用气缸套，缸套磨损后可以更换，机体仍可继续应用。若机体材料为铝合金,则必须使用缸套。缸套材料为优质耐磨铸铁。压缩机运转时,机体受高温气体的加热，在气缸附近(包括缸套）及排气通过部分产生较高的温度；半封闭式制冷压缩机安置电动机的机体受电动机产生热量的加热，温度也会升高，因