客車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

客車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),客車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),客車,調(diào)用,渦旋,壓縮機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大 連 大 學(xué) 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )開(kāi)題報(bào)告 論 文 題 目： 客車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 、班 級(jí)： 機(jī)日 141 學(xué) 生 姓 名： 藍(lán)森垚 指導(dǎo)教師（職稱）： 王珍（教授） 2018 年 1 月 1 日 填 1 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告要求 開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域； 2.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題； 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） ； 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） ； 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。 四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上 通過(guò)分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞 交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理 通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1.開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成； 2.開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò)； 3.開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù) 論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯； 4.開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5.開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙 張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 2 一、選題依據(jù) 1、研究領(lǐng)域 降低生產(chǎn)制造成本被列為研究工作的首要任務(wù)之一。提高渦旋盤的生產(chǎn)效率， 設(shè)計(jì)出更加緊湊與更加適宜于工業(yè)化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)都是直接的措施。通過(guò)壓縮過(guò)程模 擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用新的材料與新的機(jī)構(gòu)來(lái)減少機(jī)械摩擦損失，氣體泄漏損失，傳 熱損失，氣流阻力損失，提高渦旋壓縮機(jī)的工作效率和工作可靠性。擴(kuò)寬應(yīng)用范圍 和適用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化。擴(kuò)大變頻調(diào)速技術(shù)和熱泵技術(shù)的應(yīng)用。 2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 21 世紀(jì)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活水平的改善，人們對(duì)物質(zhì)的追求也在 不斷的提高，汽車作為一種有效的代步工具逐漸進(jìn)入家庭，并在人們的日常生活中 扮演著越來(lái)越重要的角色。 隨著人們對(duì)汽車舒適性的要求不斷提高以及對(duì)環(huán)境意識(shí)的不斷增強(qiáng)，汽車空調(diào) 的前景和未來(lái)市場(chǎng)也為人們所看好。渦旋壓縮機(jī)是國(guó)際上 70 年代開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種新 型壓縮機(jī)，它以高效率、高可靠性、低能耗、低噪音、零件數(shù)少、結(jié)構(gòu)緊湊等突出 優(yōu)點(diǎn)引起許多國(guó)家的重視，被稱為全新一代（第三代）壓縮機(jī)。在 1705kw 輸出功率 的范圍內(nèi)，渦旋壓縮機(jī)已在單元式空調(diào)機(jī)及汽車空調(diào)器種得到相當(dāng)普遍的應(yīng)用，并 很快牢固地占領(lǐng)了市場(chǎng)。由于渦旋壓縮機(jī)在較寬的頻率范圍內(nèi)（ 30120hz）均有較高 的容私效率與絕熱效率，適合采用變頻裝置，可進(jìn)一步降低空調(diào)器的能耗，提高舒 適性，所以在空調(diào)領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。為防止臭氧層被破壞，汽車空調(diào)領(lǐng) 域中具有采用全封閉式渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展方向。此外，渦旋空氣壓縮機(jī)、渦旋氦氣 壓縮機(jī)、渦旋膨脹機(jī)、渦旋真空泵、渦旋液體泵也在積極開(kāi)發(fā)與研制當(dāng)中。渦旋 壓縮機(jī)最早由法國(guó)工程師 Creux 發(fā)明并于 1905 年在美國(guó)獲得利。但由于難以得到高 精度的渦旋形狀，缺乏實(shí)用而可靠地驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，摩擦磨損問(wèn)題不能妥善解決，因此 渦旋壓縮機(jī)在將近 70 年的時(shí)間內(nèi)未得到普及應(yīng)用。直到 70 年代初期，美國(guó)的 ADL 公司及日本，中國(guó)的幾家公司又相繼重新開(kāi)始渦旋壓縮機(jī)的研究開(kāi)發(fā)工作。因若干 關(guān)鍵技術(shù)逐步得到解決，于 80 年代初就推出了空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)的系列產(chǎn)品。這些 產(chǎn)品與相同容量的往復(fù)式壓縮機(jī)相比，體私小 40，重量輕巧，零件數(shù)減少 85 ，效率提高 10，扭矩變化幅度小 90，噪聲降低 5dB(A)。 制冷壓縮機(jī)是空調(diào)裝的核心，用汽車窄調(diào)的壓縮機(jī)多達(dá) 30、 40 種地主 要機(jī)型是壓縮式容積型的壓縮機(jī)。其中以往復(fù)活塞立式樂(lè)縮機(jī)裝入汽車空調(diào)為 3 最早，而現(xiàn)在基本上被斜盤式壓縮機(jī)替代，斜盤式壓縮機(jī)是汽車空譴最主要的 機(jī)型，因?yàn)樾北P式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)及加工工藝、維修等都比較成熟，以斜 盤式作為汽車壓縮機(jī)約占總壓縮機(jī)量的 80，從壓縮機(jī)容積效率、零件數(shù)多少、 尺寸緊湊、重量指標(biāo)、節(jié)能效果、噪音以及耐久性等進(jìn)行比較，人們選擇汽車 翎周器的壓縮機(jī)重由傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式汽車空調(diào)轉(zhuǎn)向回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，叵轉(zhuǎn)式 壓縮枧主要機(jī)型有旋葉式、滾動(dòng)活塞弋、螺桿式、三角轉(zhuǎn)子式、渦旋式壓縮機(jī) 等。其中最引人注目的是渦旋式生縮機(jī)。渦旋壓縮機(jī)作為第 3 代壓縮機(jī)產(chǎn)品， 與第 1 代往復(fù)式壓縮機(jī)比較，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和重量輕的特點(diǎn)生與第 2 代 產(chǎn)品回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)比較渦旋壓縮機(jī)有較高的容積系數(shù)，且氣流脈動(dòng)低。渦旋 式洼縮機(jī)在汽車上的應(yīng)用有增加的趨勢(shì)，因此，丌展汽車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)技 術(shù)研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) （ 1）渦旋壓縮機(jī)的國(guó)外發(fā)展歷史 1915 年，法國(guó)人提出渦靛機(jī)械的工作原理，并申請(qǐng)美國(guó)專利。 70 年代，高精度 數(shù)控銑床的涌現(xiàn)和世界能源危機(jī)的加劇，促進(jìn)了渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展。 1972 年，美國(guó) 的公司成功開(kāi)發(fā)出壓縮氮?dú)獾臏u旋壓縮機(jī)，并應(yīng)用在遠(yuǎn)洋海輪上，標(biāo)志著渦旋壓縮 機(jī)實(shí)用化年代的到來(lái)。 80 年代苤渦旋壓縮機(jī)首先在空壓縮枳技術(shù)領(lǐng)域取得商業(yè)應(yīng)用。 81 年， Sanden,MitsubishiHeavy 哣豁推出汽車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)； 83 年， Hitachi 推出柜 式仝調(diào)用全封閉渦旋壓縮機(jī)： 87 年， d 開(kāi)始生產(chǎn)空調(diào)壓縮機(jī)）年代。渦靛壓機(jī)的系 列化產(chǎn)品相繼問(wèn)世。日木松下電器公司生產(chǎn)出家用窒調(diào)用小型全封閉壓縮機(jī)；東芝 公司推出列車空調(diào)用壓縮機(jī)； Carrier 公司推出在冷水杌組上并聯(lián)使用的渦旋壓機(jī)。 渦旋空氣壓縮機(jī)也得到一定的發(fā)展。 （ 2） 渦旋壓縮機(jī)的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 近些年來(lái)，我國(guó)壓縮機(jī)行業(yè)符到了較快的發(fā)展。國(guó)外的一知名壓縮機(jī)廠家紛紛 以獨(dú)資或者合資的方式進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，目前已有日本 Matsushita 公司以及美國(guó)的 Copelan.Trane 第公司陸續(xù)投入了批量生產(chǎn)，但是大部分技術(shù)及資金都集中在制冷、 空調(diào)領(lǐng)域。洞輪式空氣壓縮機(jī)方面由于生產(chǎn)技術(shù)和性能研究仍不完善，發(fā)展相對(duì)健 慢，園內(nèi)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的家不多，國(guó)外僅有瑞典 Alas.日本 lwaa.Misui Seiki 等 幾家公司投入生產(chǎn)。因此，對(duì)渦旋式空壓機(jī)性能及技術(shù)改造的研究是得日趨要。國(guó) 4 際上， 70%以上研究渦旋樂(lè)縮機(jī)的文獻(xiàn)都偏向于制冷、空調(diào)方面而對(duì)于汽車空調(diào)用渦 旋式壓縮機(jī)的研究較少國(guó)內(nèi)渦旋式壓縮機(jī)的研究也只是近 10 年的事情。先后有蘭州 理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、甘南工業(yè)大學(xué)、合肥通用機(jī)核研究所及一些其他院、所 和工廠對(duì)調(diào)庭技術(shù)進(jìn)行了有規(guī)模的研究開(kāi)發(fā)，井研制出滿旋式空氣后縮機(jī)不阿型號(hào) 的樣機(jī)然而由 J 生產(chǎn)加 1 設(shè)各相對(duì)客后，開(kāi)部工作主要集中在微、小型壓煙機(jī)上至 令國(guó)內(nèi)汽車空湖上滿旋式壓城機(jī)州本實(shí)現(xiàn)大量應(yīng)用。 5 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題 （ 1）確定本設(shè)計(jì)中采用的壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。 （ 2）需由受力分析推斷出的壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。 （ 3）利用三維軟件獨(dú)立完成基于汽車空調(diào)壓縮機(jī)三維造型建模及其零件造型。 （ 4）要求造型準(zhǔn)確清晰，能反應(yīng)空調(diào)壓縮機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 （ 5）對(duì)曲軸進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） 本設(shè)計(jì)為渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要零件包括動(dòng)渦旋盤、靜渦旋盤、十字架及 曲軸的結(jié)構(gòu)。首先，確定了重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后對(duì)給出其二維圖，并用 Solidworks 建立渦旋壓縮機(jī)整體實(shí)體模型。通過(guò)以上設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，我們最終得到了蝸旋壓 縮機(jī)。最后對(duì)曲軸進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 確定壓縮機(jī)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。完成汽車空調(diào)壓縮機(jī)三維造型建模及其零件造 型，造型準(zhǔn)確清晰，反應(yīng)出空調(diào)壓縮機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) , 對(duì)曲軸進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行 強(qiáng)度校核。 6 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） ； （ 1）設(shè)計(jì)采用的是立式全封閉低壓殼體腔結(jié)構(gòu)。低壓殼體腔渦旋壓縮機(jī)的吸氣 管道不是直接接入壓縮機(jī)的吸氣腔中，而是接入殼體腔中，因此進(jìn)入吸氣腔的氣體 的過(guò)熱比高壓殼體腔的大。有利于提高電動(dòng)機(jī)的工作效率。當(dāng)吸氣管道中的氣體帶 有液滴時(shí)，不會(huì)直接導(dǎo)致壓縮腔液擊。 （ 2）設(shè)計(jì)的已知條件 理論排氣量 0.6m/min； 進(jìn)口壓力 0.1Mpa（絕對(duì)） ； 出口壓力 0.6Mpa（絕對(duì)） 。 （ 3）在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，探討借用其他壓縮機(jī)的現(xiàn)有零件的新方法，以提高 通用化，降低生產(chǎn)成本。 （ 4）借助有關(guān)研究成果，選取合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)用 CAD 或 SolidWorks 軟件 進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、裝配、模擬、仿真，利于及早發(fā)現(xiàn)運(yùn)行或裝配缺陷，提高設(shè)計(jì)效率 和質(zhì)量。探討避免運(yùn)轉(zhuǎn)的干涉和裝配干涉的設(shè)計(jì)手段和方法。 （ 5）對(duì)曲軸進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：根據(jù)學(xué)生自身情況，布置畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，并指導(dǎo)其進(jìn) 行文獻(xiàn)查閱。 第 2 周：匯報(bào)文獻(xiàn)查閱情況，分析畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容，提出重點(diǎn)與難點(diǎn)。 第 3 周：給出文獻(xiàn)綜述，并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第 4 周：集中開(kāi)題，根據(jù)老師意見(jiàn)完善研究?jī)?nèi)容。 第 5 周：渦旋壓縮機(jī)工作原理研究。 第 6 周：給出渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)初步方案，并進(jìn)行完善。 第 7 周：根據(jù)已知參數(shù)設(shè)計(jì)渦旋壓縮機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)，包括動(dòng)渦旋、靜渦旋盤 等。 第 8 周：根據(jù)已知參數(shù)設(shè)計(jì)渦旋壓縮機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)選擇、十字 架、曲軸等。 第 9 周：給出渦旋壓縮機(jī)整體結(jié)構(gòu)裝配圖 第 10 周：以曲軸為例對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析。 第 11 周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)初稿。 第 12 周：翻譯外文文獻(xiàn)，準(zhǔn)備答辯。 7 第 13 周：完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成答辯 PPT。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) 1周英濤 ,張曉丹 ,劉忠賞 .渦旋壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) J.制冷與空 調(diào) ,2017,17(07):69-72. 2杜濤 ,孟曉磊 ,李晨凱 ,唐景春 .汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)的階梯型齒形結(jié)構(gòu)分析 J. 制冷技術(shù) ,2017,37(01):44-47. 3彭斌 ,朱兵國(guó) .基于圓漸開(kāi)線渦旋壓縮機(jī)的幾何模型研究 J.流體機(jī) 械 ,2016,44(05):16-21. 4雷杰 . 渦旋壓縮機(jī)防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)特性研究 D.蘭州理工大學(xué) ,2016. 5閆清泉 .渦旋壓縮機(jī)發(fā)展概述和選型對(duì)比分析 J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工 程 ,2015,53(02):56-59. 6吳昊 . 渦旋壓縮機(jī)對(duì)稱圓弧加直線修正型線理論研究 D.合肥工業(yè)大學(xué) ,2015. 7唐景春 ,左承基 .電動(dòng)汽車空調(diào)熱泵型渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)分析 J.制冷學(xué) 報(bào) ,2014,35(02):54-58. 8楊猛 ,徐新喜 ,白松 ,劉孝輝 ,譚樹(shù)林 .渦旋壓縮機(jī)模態(tài)試驗(yàn)與有限元分析 J.噪聲 與振動(dòng)控制 ,2013,33(06):15-17+39. 9孫會(huì)偉 . 渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì) D.蘭州理工大學(xué) ,2013. 10李超 ,余洋 ,趙嫚 .渦旋壓縮機(jī)的虛擬建模與運(yùn)動(dòng)仿真 J.流體機(jī) 械 ,2012,40(01):17-21. 11王作洪 . 制冷渦旋壓縮機(jī)的仿真與優(yōu)化 D.蘭州理工大學(xué) ,2006. 12王偉 . 渦旋壓縮機(jī)渦旋新型線及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究 D.重慶大學(xué) ,2004. 13韓賓 .汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)研究 J.壓縮機(jī)技術(shù) ,2003(06):8-10+15. 14 C.S.Syan， U.Menon(Eds.),Concurrent Engineering:Concepts， Implementation and Practice， Chapman 彈簧力過(guò)大 ,阻 力損失也大 ,其大小按氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律的合理性準(zhǔn)則設(shè)計(jì)確定。 (2)氣閥關(guān)閉及時(shí)、 迅速 ,關(guān)閉時(shí)不漏氣 ,以提高機(jī)器的效率 ,延長(zhǎng)使用期。 (3)壽命長(zhǎng)、工作可靠。限制 氣閥壽命的主要因素是閥片及彈簧質(zhì)量 ,一般對(duì)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī) ,希望壽命達(dá) 8000 小時(shí)以上 ;對(duì)移動(dòng)式、短期或間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī) ,要求可稍低些。 (4)形成的余 隙容積要小。 (5)噪聲小。 此外 ,還要求氣閥裝配、安裝、維修方便 ,加工容易 等。 根據(jù)某些關(guān)于氣閥的研究文獻(xiàn)可以看出 ,閥片對(duì)升程限制器或閥座的沖擊力的 大小與以下諸因素有關(guān) : (1)閥片質(zhì)量大時(shí) ,沖擊力大。故閥片質(zhì)量輕對(duì)減小沖擊力 是有好處的。也可以看出用增加閥片厚度的辦法來(lái)減少閥片中的應(yīng)力并不一定能得 到預(yù)期效果。前壓縮機(jī)中的氣閥多采用多環(huán)窄通道氣閥 ,閥片質(zhì)量較輕 ,沖擊力將減 少 ,這是有利的。 (2)轉(zhuǎn)速 n 增加時(shí)沖擊力增大 ,且沖擊頻率也增加 ,閥片壽命將縮 短。 (3)氣閥的彈簧過(guò)軟或者由于膠著等原因 ,使氣閥延遲關(guān)閉 ,沖擊力特別大 ,氣閥 易損壞。為了提高壽命需要加大彈簧力 ,但彈簧力過(guò)大也不太合適 ,因?yàn)榇藭r(shí)不但會(huì) 加大氣流通過(guò)氣閥的阻力損失 ,而且還因氣閥兩邊的壓力差不足以克服彈簧力 ,使閥 片不能一直貼合在升程限制器上而產(chǎn)生振蕩造成總的阻力損失增加。因此為克服這 一矛盾的影響 ,選用變剛性彈簧是比較理想的 ,即彈簧力在氣閥剛開(kāi)啟階段較軟 ,以后 迅速變硬 ,以減少氣閥對(duì)升程限制器的沖擊 ;關(guān)閉時(shí) ,開(kāi)始很迅速 ,后來(lái)彈簧力迅速變 小 ,可以減少對(duì)閥座的沖擊。 (4)升程 h 大時(shí) ,沖擊力大。因此升程不宜取得過(guò)高。 但升程過(guò)小 ,氣閥阻力會(huì)增加。因此 ,在兼顧不致使氣閥阻力過(guò)大的情況下 ,力求升程 值小些。 (5)從氣閥運(yùn)動(dòng)曲線圖中可以看出 ,閥片對(duì)升程限制器的沖擊速度大于對(duì) 閥座的沖擊速度 ,但前者支承面積較大 ,而后者的支承面積僅僅是閥片與閥座的狹窄 的密封周邊 ,故對(duì)閥座的沖擊應(yīng)力仍然較大 ,這也是它易于損壞的主要原因之一。 此外 ,從壓縮工作循環(huán)過(guò)程來(lái)看 ,由于膨脹過(guò)程中壓力下降比壓縮時(shí)壓力上升來(lái)得快 , 因此 ,排出閥關(guān)閉不及時(shí)所造成的影響將會(huì)更嚴(yán)重一些。為此 ,排出閥上配備的彈簧 剛性應(yīng)比吸入閥的彈簧剛性大些。 氣閥彈簧的失效形式： (1)我們從壓縮機(jī)使用 過(guò)的閥簧中可以得到 ,大多數(shù)的閥彈簧端圈已經(jīng)磨得發(fā)亮 ,其中不少閥端部磨平圈長(zhǎng) 10 度已經(jīng)減少 ,許多彈簧外圍已經(jīng)磨出了光亮的棱。 (2)松弛變形 ,有些彈簧的節(jié)距已 經(jīng)不等 ,尤其在靠近端圈的幾圈 ,節(jié)距明顯變大 ,剛度下降 ,自由高度恢復(fù)不到原來(lái)的 高度。 (3)閥彈簧碎斷。 氣閥彈簧對(duì)閥片壽命的影響： 彈簧失效是導(dǎo)致閥片斷 裂的主要原因之一。根據(jù)壓縮機(jī)氣閥失效的調(diào)查統(tǒng)計(jì) ,發(fā)現(xiàn)在有閥片斷裂的氣閥中 , 幾乎都存在失效的彈簧 ,彈簧有斷裂 ,也有松弛變形 ,檢修過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)有些閥片未損 壞而彈簧有幾個(gè)已經(jīng)碎斷。至于閥片損壞而彈簧未損壞的卻極少見(jiàn)。由此可見(jiàn) ,彈簧 往往先于閥片失效 ,由于彈簧本身的質(zhì)量或某些工藝用壓縮機(jī) ,由于工藝條件的限制 , 在個(gè)別級(jí)的壓力比較高 ,造成排氣溫度過(guò)高 ,彈簧在較高溫度下長(zhǎng)期工作 ,在交變載荷 作用下 ,彈簧由彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形 ,使強(qiáng)度降低或產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象 ,使彈簧斷裂、 長(zhǎng)度減少、彈力下降。由于彈簧的失效 ,閥片受力不均勻、產(chǎn)生附加彎矩 ,運(yùn)動(dòng)規(guī)律 受到嚴(yán)重的影響 ,閥片的開(kāi)啟和關(guān)閉不靈活 ,加大了對(duì)升程限制器、閥座的撞擊力 ,彈 簧的斷裂還會(huì)使閥片帶來(lái)刻痕 ,加速閥片失效 ,最后導(dǎo)致閥片斷裂。 壓縮介質(zhì)的腐 蝕對(duì)閥片壽命的影響： 壓縮機(jī)的工作介質(zhì)一般都具有腐蝕性 ,如含 H2O、 CO2 等使 閥片的材料疲勞極限顯著降低。同時(shí)氣流以較高的速度沖刷閥片容易造成閥片表面 組織破壞 ,產(chǎn)生腐蝕 ,出現(xiàn)麻點(diǎn)或凹坑。另外 ,由于壓縮機(jī)的壓縮介質(zhì)都有一定的濕 度 ,特別是油水分離器效果下降時(shí) ,分離不凈的潤(rùn)滑油和壓縮氣體經(jīng)冷卻器后析出的 水分混合在氣體中 ,當(dāng)隨氣體流過(guò)氣閥時(shí) ,有一部分貼附在閥座密封口、閥片和升程 限制器等零件表面形成液膜 ,液膜所產(chǎn)生的附著力阻礙閥片的運(yùn)動(dòng) ,引起閥片滯后開(kāi) 啟、關(guān)閉、增大氣流頂推力 ,當(dāng)油水含量越多 ,附著力越大 ,對(duì)閥片的運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響也 越大 ,嚴(yán)重影響氣閥閥片的使用壽命。當(dāng)氣體凈化效果不好時(shí) ,更容易造成閥片頻繁 損壞 ,嚴(yán)重時(shí)壽命只有 200h。 改進(jìn)措施： (1)在實(shí)際工況下 ,氣閥彈簧力不適當(dāng) ,使閥片顫振或延遲關(guān)閉 ,造成閥片在工作 時(shí)撞擊過(guò)于嚴(yán)重是閥片損壞的主要原因之一。按實(shí)際工況重新對(duì)閥彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì) ,對(duì) 彈簧剛度、彈簧力都進(jìn)行了調(diào)整 ,使改進(jìn)后閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律趨于合理。 (2)加強(qiáng)閥片、彈簧的質(zhì)量。經(jīng)拆檢和對(duì)新閥片、彈簧性能檢查。一般情況下 , 彈簧硬度普遍過(guò)大、閥片翹曲度超標(biāo)。對(duì)此嚴(yán)格按技術(shù)要求予以糾正。并對(duì)彈簧提 出表面強(qiáng)化和松弛處理 ,提高彈簧、閥片的疲勞壽命。同負(fù)荷下的運(yùn)行考驗(yàn) ,工作狀 態(tài)理想 ,在閥前壓力不足 120 kPa 的情況下均能滿足工藝要求的流通量。 (3)依據(jù)氣閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及設(shè)備的實(shí)際狀況 ,選擇更科學(xué)的氣閥結(jié)構(gòu) ,盡量提高氣 閥的使用壽命。 (4)加強(qiáng)工藝管理 ,嚴(yán)格控制溫度、壓力指標(biāo) ,穩(wěn)定工況 ,防止帶油帶水。 從以 上分析可看出 ,在實(shí)際工況中 ,壓縮機(jī)氣閥的主要易損部件是閥片和閥簧。當(dāng)壓縮機(jī) 的容積流量下降幅度較大時(shí) ,主要原因很可能是壓縮機(jī)氣閥總的有效流通面積過(guò)小以 及氣閥彈簧力嚴(yán)重不匹配。因此 ,在壓縮機(jī)氣閥設(shè)計(jì)或改造時(shí) , 我們必須選用合適的 材料 ,并應(yīng)保證氣閥有足夠的總的有效流通面積及合適的彈簧力 4。 4.活塞式壓縮機(jī)運(yùn)行性能的改進(jìn) 制冷壓縮機(jī)是制冷機(jī)的心臟，對(duì)制冷壓縮機(jī)性能的提高和改善，將顯著提高制 冷機(jī)整機(jī)的能效比。因此，如何根據(jù)各種制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)行條件，完善 的設(shè)計(jì)和合理的使用制冷壓縮機(jī)，已成為設(shè)計(jì)人員和用戶考慮的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。從 產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上減少各方面的損失，以提高壓縮機(jī)的效率；從產(chǎn)品使用 角度，應(yīng)選擇最合理的工況條件，以保證壓縮機(jī)能在效率最高的設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行。此 外，還應(yīng)該選擇最合適的能量調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)最佳匹配和節(jié)能。 （一）活塞式壓縮機(jī)的節(jié)能 活塞式壓縮機(jī)具有適應(yīng)較寬的能量范圍、熱效率 高和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多、對(duì)濕行程敏感、振動(dòng)大和運(yùn)行平 穩(wěn)性較差。分析其節(jié)能方法，可以從一下幾方面進(jìn)行： 11 （ 1）減少消耗與壓縮氣體能量的途徑：增大氣閥流通面積；選擇最佳的氣閥彈 簧；減小相對(duì)余隙容積；增大吸排氣腔容積以減少氣流脈動(dòng)。 （ 2）減少消耗與克服運(yùn)動(dòng)零件摩擦功率的途徑：活塞及活塞環(huán)之間為往復(fù)運(yùn) 動(dòng)摩擦，所占摩擦功率比例較大。因此，減少這些零件之間的摩擦，具有明顯的節(jié) 能效果。首先應(yīng)該確定最佳的活塞環(huán)數(shù)，活塞環(huán)數(shù)越多摩擦功率越大，但有利于減 少氣體的泄露，所以需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出最佳結(jié)果；其次是合理設(shè)計(jì)活塞環(huán)的 斷面形狀、活塞環(huán)額高度和寬度的比值以及倒角的形狀；第三是配合尺寸、表面光 潔度以及潤(rùn)滑的確定。減少消耗與克服電動(dòng)機(jī)各種損失 5。 （二） 往復(fù)式壓縮機(jī)脈沖的影響 往復(fù)式壓縮機(jī)的工作特點(diǎn)是活塞在汽缸中進(jìn) 行周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致吸排氣呈間歇性和周期性，管內(nèi)氣體呈脈動(dòng)狀態(tài)。劇烈 振動(dòng)可能導(dǎo)致管道破壞。引起管道發(fā)生劇烈振動(dòng)的主要原因有兩方面： 一是氣體 壓力脈動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致激振力過(guò)大； 另一個(gè)原因則是管道發(fā)生結(jié)構(gòu) (機(jī)構(gòu) )共振。 減 振措施： （ 1） 設(shè)置緩沖器 由于壓縮機(jī)的工作過(guò)程具有周期性和間歇性。就拿排 氣管為例來(lái)說(shuō)：壓縮機(jī)大約在 1 4 曲柄轉(zhuǎn)角內(nèi)，向排氣管排氣一次。在這過(guò)程中， 一股動(dòng)能很大的氣體就注入管道。如果我們?cè)谂艢饪诟浇O(shè)置一容積足夠大的緩沖 器，則緩沖器就會(huì)吸收一部分動(dòng)能，儲(chǔ)藏于自身，形成勢(shì)能。然后，在其余 3 4 轉(zhuǎn) 內(nèi)，再?gòu)娜萜靼阉鶅?chǔ)的能量釋放出來(lái)。通過(guò)能量的這一轉(zhuǎn)換，緩沖器就起到了緩沖 作用，把壓力脈動(dòng)的峰值削平了許多。 （ 2）管道布置 對(duì)于住復(fù)式壓縮機(jī)的管道，在進(jìn)行管道布置的應(yīng)盡量沿地面鋪 設(shè)。這樣有利于管道支撐 一旦在機(jī)器運(yùn)行時(shí)發(fā)生管道振動(dòng)問(wèn)題，也比較容易進(jìn)一步 設(shè)置支架和采取減振措施。在進(jìn)行管道布置時(shí)還應(yīng)盡量減少?gòu)濐^的數(shù)量，以減小激 振力的作用。 （ 3）支架 住復(fù)式壓縮機(jī)的支架應(yīng)采用防振管卡或固定支架，不能采用簡(jiǎn)單支 托，更不能采用吊架。為了增大管卡與管道之間的接觸面積，并且在管卡與管道之 間應(yīng)襯以石棉橡膠墊。如果采用帶有管托的防振管卡，則管托應(yīng)與其生根部位焊 接，不能簡(jiǎn)單放置。防振支架宜設(shè)獨(dú)立基礎(chǔ)，盡量避免生根在壓縮機(jī)基礎(chǔ)和廠房的 梁柱上；防振支架的結(jié)構(gòu)和支架的生根部分應(yīng)具有足夠的剛度；防振支架的間距和 位置應(yīng)經(jīng)過(guò)管系固有頻率分析后確定。 （ 4）管系固有頻率分析為防止管道產(chǎn)生機(jī)械共振，設(shè)計(jì)管路時(shí)，須進(jìn)行管系固 有頻率的計(jì)算，通過(guò)調(diào)整管道系統(tǒng)的固有頻率使其避開(kāi)機(jī)器的激振頻率，從而避開(kāi) 共振。一般宜將管系的固有頻率控制在機(jī)器激振頻率的 1.2 倍以上。固有頻率與系 統(tǒng)的剛度有直接關(guān)系，剛度越大固有頻率越高，因此管系固有頻率的調(diào)整主要通過(guò) 調(diào)整系統(tǒng)剛度來(lái)完成。減少?gòu)濐^個(gè)數(shù)、增大管徑和壁厚、增設(shè)支架，都將使管系剛 度增大。 活塞式壓縮機(jī)管道的振動(dòng)通常有兩種情況 :一種是由于機(jī)器的動(dòng)力平衡性 能不好或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不良所引起的 ;另一種是由氣流脈動(dòng)所引起的。前者的振動(dòng)只 發(fā) 生在機(jī)器附近的管道 , 而后者則可以傳至很遠(yuǎn)。實(shí)踐證明 , 壓縮機(jī)管路的振動(dòng) 主要 是由于氣流脈動(dòng)引起的。對(duì)于活塞式壓縮機(jī)管道 , 通常把管道結(jié)構(gòu)本身和管 道內(nèi)部 氣流看成獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng) , 它們均有各自的固有頻率。當(dāng)它們的固有頻率 與壓縮機(jī) 的激發(fā)頻率相等或相近時(shí) , 系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng) 6。 （三）控制和降低壓縮機(jī)噪聲的措施 (1) 在壓縮機(jī)進(jìn)、排氣口設(shè)置進(jìn)、排氣消聲器 , 可以降低氣流產(chǎn)生的噪聲。 (2) 安裝和檢修壓縮機(jī)時(shí) , 對(duì)于軸承間隙以及連桿、十字頭及活塞環(huán)間隙 ,都應(yīng) 控制在正確范圍內(nèi)，這樣可降低壓縮機(jī)的機(jī)械噪聲。長(zhǎng)時(shí)間不檢修的壓縮機(jī)噪聲比 較大，因此要定時(shí)更換和檢查機(jī)械摩擦零件。 (3) 在條件允許的情況下，設(shè)置控制室，將主要控制儀表引至控制室。除了定 12 時(shí)巡回檢查外，操作人員可在控制室操作，以便降低操作環(huán)境的噪聲，改善操作條 件。 5.半封閉制冷壓縮機(jī)常見(jiàn)的故障分析 下面對(duì)半封閉制冷壓縮機(jī)的一些常見(jiàn)故障進(jìn)行了研究。詳細(xì)分析了故障產(chǎn)生 的 原因，并且根據(jù)不同的故障類型提出了不同的解決方法，有利于設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì) 過(guò)程 中盡量避免此類問(wèn)題對(duì)壓縮機(jī)系統(tǒng)的負(fù)面影響。 (1)液擊 液擊是指壓縮機(jī)瞬間壓縮液體時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)力對(duì)壓縮機(jī)部件造成損壞的 現(xiàn)象。在壓縮機(jī)剛啟動(dòng)或系統(tǒng)運(yùn)行工況改變時(shí)，如果瞬間返回壓縮機(jī)氣缸的是大量 液態(tài)制冷劑或潤(rùn)滑油或二者的混合物而不是過(guò)熱蒸氣，液擊現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。壓縮機(jī) 壓縮液態(tài)制冷劑或潤(rùn)滑油時(shí)會(huì)在氣缸內(nèi)產(chǎn)生大約 7 MPa 的壓強(qiáng)，對(duì)壓縮機(jī)造成損 壞，如 : 活塞頂部被擊穿、排氣閥片彎曲斷裂以及曲軸連桿斷開(kāi)。發(fā)生液擊時(shí)壓縮 機(jī)發(fā)出壓縮液體的聲音 ,由此可以判斷液擊的發(fā)生。發(fā)生液擊后若壓縮機(jī)仍繼續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn) ,那么有問(wèn)題的壓縮機(jī)的氣缸蓋溫度會(huì)比正常的氣缸蓋溫度高要些，為避免產(chǎn)生液 擊 ,可使用單向抽空控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中 ,液管上安裝了一個(gè)由溫控器控制的電 磁閥 ,以防止停機(jī)后制冷劑流入蒸發(fā)器；同時(shí) ,選配合適的小尺寸膨脹閥 ,因?yàn)榇蟪叽?的膨脹閥工作很不穩(wěn)定，負(fù)荷較小時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)瞬間回液；另外 ,當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓縮 機(jī)有機(jī)械故障時(shí) ,一定要檢查電動(dòng)機(jī) ,因?yàn)閴嚎s機(jī)損壞時(shí)產(chǎn)生碎片會(huì)附著在定子上或 定子與轉(zhuǎn)子之間 ,最終導(dǎo)致電機(jī)故障。 （ 3） 滿液 啟動(dòng) 曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油吸收過(guò)多的制冷劑后啟動(dòng)壓縮機(jī)會(huì)造成壓 縮機(jī)部件的損 壞。幾乎在任何狀況下潤(rùn)滑油都能吸收制冷劑，其吸收量只取決于油 溫及曲軸箱內(nèi)的壓力。溫度越低、壓力越高，吸收量越多。在某些情況下，曲軸箱 內(nèi)的制冷 劑和油的混合物會(huì)分層，制冷劑相對(duì)多的混合物出現(xiàn)在底部油泵吸入端附 近，并 被油泵送至各個(gè)潤(rùn)滑表面 , 造成壓縮機(jī)潤(rùn)滑的不充分，最終損壞壓縮機(jī)。滿 液?jiǎn)?動(dòng)引起的破壞可能是立即體現(xiàn)出來(lái)的，如閥片、墊圈或活塞的損壞及磨損；但 也 可能是逐漸發(fā)生的，如軸承表面過(guò)熱或劃傷。由于油在油路中流動(dòng)時(shí)質(zhì)量是變化 的，所以軸承的劃傷也是不均勻的，最靠近供油端的表面損傷最嚴(yán)重。潤(rùn)滑油 制 冷劑混合物流經(jīng)曲軸箱時(shí)，制冷劑會(huì)不斷蒸發(fā) ,這樣 ,在潤(rùn)滑循環(huán)系統(tǒng)末端，油 中幾 乎不含制冷劑了。保持適當(dāng)?shù)闹评鋭┏渥⒘考斑m當(dāng)?shù)挠土?,能減少滿液現(xiàn)象的發(fā)生。 （ 4） 曲軸箱內(nèi)潤(rùn)滑油不足 在壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，一些油隨著制冷劑以 一定速率被壓出曲軸箱，這時(shí) 應(yīng)有相同數(shù)量的油以相同的速率返回壓縮機(jī)，才能保 證壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的潤(rùn)滑油 量。潤(rùn)滑不充分會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱及整個(gè)壓縮機(jī)表面劃傷。油 以相對(duì)過(guò)多的比例排出壓 縮機(jī)的原因有滿液、油注入量過(guò)多或油的標(biāo)號(hào)不對(duì)。而回 油量少的原因有制冷劑 流速低、短路循環(huán)及管路設(shè)計(jì)安裝存在問(wèn)題。 （ 5） 過(guò)熱 過(guò)熱是指壓縮機(jī)溫度異常升高從而對(duì)壓縮機(jī)部件產(chǎn)生損壞的現(xiàn) 象。壓縮機(jī)產(chǎn) 生的熱量主要來(lái)源于電動(dòng)機(jī)繞組的熱力損失及運(yùn)轉(zhuǎn)軸承表面磨擦產(chǎn)生 的熱量。大 部分壓縮機(jī)排氣管能承受的最高溫度為 135 ,相應(yīng)地排氣閥能承受的 溫度在 150 163 之間 ,如果溫度過(guò)高 ,制冷劑和油就開(kāi)始分解 ,故障也快發(fā)生了。 隨著排氣溫度的繼續(xù)增加 ,制冷劑和水分、酸和氧、酸和油、制冷劑和油在系統(tǒng)中發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)的程度會(huì)以幾何速度增加 ,這會(huì)使壓縮機(jī)很快損壞。酸不僅對(duì)壓縮機(jī) 有 影響 , 而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)都有影響。