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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
論 文 題 目：客車空調(diào)用渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué) 院：
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告要求
開題報告既是規(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）的有效保證。為了使這項工作規(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）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）；
3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果。
三、論文（設(shè)計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計）進度計劃。
四、文獻查閱及文獻綜述
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資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實驗或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報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. 開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過；
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
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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。通過壓縮過程模擬及優(yōu)化設(shè)計，采用新的材料與新的機構(gòu)來減少機械摩擦損失，氣體泄漏損失，傳熱損失，氣流阻力損失，提高渦旋壓縮機的工作效率和工作可靠性。擴寬應(yīng)用范圍和適用領(lǐng)域，實現(xiàn)產(chǎn)品系列化。擴大變頻調(diào)速技術(shù)和熱泵技術(shù)的應(yīng)用。
2、論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值
21 世紀(jì)，隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展及人們生活水平的改善，人們對物質(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入家庭，并在人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色。
隨著人們對汽車舒適性的要求不斷提高以及對環(huán)境意識的不斷增強，汽車空調(diào)的前景和未來市場也為人們所看好。渦旋壓縮機是國際上 70 年代開發(fā)應(yīng)用的一種新型壓縮機，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)點引起許多國家的重視，被稱為全新一代（第三代）壓縮機。在 1705kw 輸出功率的范圍內(nèi)，渦旋壓縮機已在單元式空調(diào)機及汽車空調(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。由于渦旋壓縮機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的發(fā)展方向。此外，渦旋空氣壓縮機、渦旋氦氣壓縮機、渦旋膨脹機、渦旋真空泵、渦旋液體泵也在積極開發(fā)與研制當(dāng)中《。渦旋壓縮機最早由法國工程師 Creux 發(fā)明并于 1905 年在美國獲得利。但由于難以得到高精度的渦旋形狀，缺乏實用而可靠地驅(qū)動機構(gòu)，摩擦磨損問題不能妥善解決，因此渦旋壓縮機在將近 70 年的時間內(nèi)未得到普及應(yīng)用。直到 70 年代初期，美國的 ADL 公司及日本，中國的幾家公司又相繼重新開始渦旋壓縮機的研究開發(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)用渦旋壓縮機的系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品與相同容量的往復(fù)式壓縮機相比，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)。
制冷壓縮機是空調(diào)裝的核心，用汽車窄調(diào)的壓縮機多達 30、40 種地主
要機型是壓縮式容積型的壓縮機。其中以往復(fù)活塞立式樂縮機裝入汽車空調(diào)為
最早，而現(xiàn)在基本上被斜盤式壓縮機替代，斜盤式壓縮機是汽車空譴最主要的 機型，因為斜盤式壓縮機的設(shè)計、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約占總壓縮機量的 80％，從壓縮機容積效率、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行比較，人們選擇汽車 翎周器的壓縮機重由傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式汽車空調(diào)轉(zhuǎn)向回轉(zhuǎn)式壓縮機，叵轉(zhuǎn)式
壓縮枧主要機型有旋葉式、滾動活塞弋、螺桿式、三角轉(zhuǎn)子式、渦旋式壓縮機等。其中最引人注目的是渦旋式生縮機。渦旋壓縮機作為第 3 代壓縮機產(chǎn)品， 與第 1 代往復(fù)式壓縮機比較，有結(jié)構(gòu)簡單、體積小和重量輕的特點生與第 2 代產(chǎn)品回轉(zhuǎn)式壓縮機比較渦旋壓縮機有較高的容積系數(shù)，且氣流脈動低。渦旋 式洼縮機在汽車上的應(yīng)用有增加的趨勢，因此，丌展汽車空調(diào)用渦旋壓縮機技術(shù)研究具有重要的理論意義和工程實用價值。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
（1）渦旋壓縮機的國外發(fā)展歷史
1915 年，法國人提出渦靛機械的工作原理，并申請美國專利。70 年代，高精度 數(shù)控銑床的涌現(xiàn)和世界能源危機的加劇，促進了渦旋壓縮機的發(fā)展。1972 年，美國的公司成功開發(fā)出壓縮氮氣的渦旋壓縮機，并應(yīng)用在遠洋海輪上，標(biāo)志著渦旋壓縮 機實用化年代的到來。80 年代苤渦旋壓縮機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；83 年，Hitachi 推出柜式仝調(diào)用全封閉渦旋壓縮機：87 年，d 開始生產(chǎn)空調(diào)壓縮機）年代。渦靛壓機的系列化產(chǎn)品相繼問世。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；東芝公司推出列車空調(diào)用壓縮機；Carrier 公司推出在冷水杌組上并聯(lián)使用的渦旋壓機。渦旋空氣壓縮機也得到一定的發(fā)展。
（2）渦旋壓縮機的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
近些年來，我國壓縮機行業(yè)符到了較快的發(fā)展。國外的一知名壓縮機廠家紛紛以獨資或者合資的方式進入我國市場，目前已有日本 Matsushita 公司以及美國的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。洞輪式空氣壓縮機方面由于生產(chǎn)技術(shù)和性能研究仍不完善，發(fā)展相對健慢，園內(nèi)具有市場競爭力的家不多，國外僅有瑞典 Alas.日本 lwaa.Misui Seiki 等幾家公司投入生產(chǎn)。因此，對渦旋式空壓機性能及技術(shù)改造的研究是得日趨要。國
際上，70%以上研究渦旋樂縮機的文獻都偏向于制冷、空調(diào)方面而對于汽車空調(diào)用渦旋式壓縮機的研究較少國內(nèi)渦旋式壓縮機的研究也只是近 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)、合肥通用機核研究所及一些其他院、所和工廠對調(diào)庭技術(shù)進行了有規(guī)模的研究開發(fā)，井研制出滿旋式空氣后縮機不阿型號的樣機然而由 J 生產(chǎn)加 1 設(shè)各相對客后，開部工作主要集中在微、小型壓煙機上至令國內(nèi)汽車空湖上滿旋式壓城機州本實現(xiàn)大量應(yīng)用。
二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題
（1） 確定本設(shè)計中采用的壓縮機的結(jié)構(gòu)。
（2） 需由受力分析推斷出的壓縮機的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。
（3） 利用三維軟件獨立完成基于汽車空調(diào)壓縮機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)壓縮機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
（5） 對曲軸進行受力分析，并進行強度校核。
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）
本設(shè)計為渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要零件包括動渦旋盤、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)，然后對給出其二維圖，并用 Solidworks 建立渦旋壓縮機整體實體模型。通過以上設(shè)計的設(shè)計過程，我們最終得到了蝸旋壓縮機。最后對曲軸進行受力分析，并進行強度校核。
3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果
確定壓縮機的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。完成汽車空調(diào)壓縮機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)壓縮機的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 對曲軸進行受力分析，并進行強度校核。
三、論文（設(shè)計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）；
（1） 設(shè)計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的吸氣管道不是直接接入壓縮機的吸氣腔中，而是接入殼體腔中，因此進入吸氣腔的氣體的過熱比高壓殼體腔的大。有利于提高電動機的工作效率。當(dāng)吸氣管道中的氣體帶有液滴時，不會直接導(dǎo)致壓縮腔液擊。
（2） 設(shè)計的已知條件
理論排氣量 0.6m3/min； 進口壓力 0.1Mpa（絕對）； 出口壓力 0.6Mpa（絕對）。
（3） 在壓縮機設(shè)計過程中，探討借用其他壓縮機的現(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)，運用 CAD 或 SolidWorks 軟件進行輔助設(shè)計、裝配、模擬、仿真，利于及早發(fā)現(xiàn)運行或裝配缺陷，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。探討避免運轉(zhuǎn)的干涉和裝配干涉的設(shè)計手段和方法。
（5） 對曲軸進行受力分析，并進行強度校核。2.論文（設(shè)計）進度計劃
第 1 周：根據(jù)學(xué)生自身情況，布置畢業(yè)設(shè)計題目，明確設(shè)計任務(wù)，并指導(dǎo)其進行文獻查閱。
第 2 周：匯報文獻查閱情況，分析畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容，提出重點與難點。
第 3 周：給出文獻綜述，并撰寫開題報告。
第 4 周：集中開題，根據(jù)老師意見完善研究內(nèi)容。
第 5 周：渦旋壓縮機工作原理研究。
第 6 周：給出渦旋壓縮機設(shè)計初步方案，并進行完善。
第 7 周：根據(jù)已知參數(shù)設(shè)計渦旋壓縮機主要部件結(jié)構(gòu)，包括動渦旋、靜渦旋盤等。
第 8 周：根據(jù)已知參數(shù)設(shè)計渦旋壓縮機主要部件結(jié)構(gòu)，包括電機選擇、十字架、曲軸等。
第 9 周：給出渦旋壓縮機整體結(jié)構(gòu)裝配圖第 10 周：以曲軸為例對其進行強度分析。第 11 周：撰寫設(shè)計說明書初稿。
第 12 周：翻譯外文文獻，準(zhǔn)備答辯。
第 13 周：完善設(shè)計說明書，完成答辯 PPT。
四、需要閱讀的參考文獻
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附：文獻綜述
文獻綜述
1. 制冷劑的選用
聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于 1995 年底作出決議，要求發(fā)達國家與 2020 年停止使用HCFC(含氟利昂非環(huán)保制冷劑)，維修使用至 2030 年，發(fā)展中國家于 2016 年凍結(jié)2015 年消費量，2040 年全部停止使用。因此，我國距離停止使用 HCFC 為期不遠了，研究尋求合適的替代品已是刻不容緩。目前普遍認為用于家用空調(diào)器比較接近R22 性能的有 R407C、R410A 和 R404A。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新型制冷劑的研發(fā)速度也是大大加快，R417A、R420A、R421A 等繼 R407C、R410A 之后的第三代環(huán)保制冷劑也已經(jīng)問世，相繼會在一些廠家的高端產(chǎn)品上得到使用。但是，新型制冷劑
生產(chǎn)工藝核心專利還是掌握在霍尼韋爾、杜邦等跨國化學(xué)巨頭的手中。 雖然第三代環(huán)保制冷劑已經(jīng)面世，但家用空調(diào)器在替代使用上，綜合各種因素還是普遍選擇 R134a，氟利昂 134A 是一種新型制冷劑，屬于氫氟烴類（簡稱 HFC）。它的熱工性能接近 R12（CFC12），破壞臭氧層潛能值 ODP 為 0，但溫室效應(yīng)潛 WGP1300，現(xiàn)被用于冰箱、冰柜和汽車空調(diào)等系統(tǒng)，以代替 R12。
它比 R12 的優(yōu)越性在于以下幾個方面： 1、R134a 不含氯原子，對大氣臭氧層不起破壞作用； 2、R134a 具有良好的安全性能（不易燃，不爆炸，無毒，無剌激性無腐性）； 3、R134a 的傳熱性能比較接近，所以制冷系統(tǒng)的改型比較容易； 4、
R134a 的傳熱性能比 R12 好，因此制冷劑的用量可大大減少。
2. 潤滑油、效率
①潤滑油對制冷壓縮機來說，潤滑油是最重要的要素之一。雖然潤滑油對壓縮機磨損件的潤滑有重要的作用，但它的性能與制冷劑有密不可分的關(guān)系。若潤滑油與制冷劑不互溶，則需裝油分離器，例如對于氨系統(tǒng)：如果可溶，則從排氣管排出的油與制冷劑經(jīng)過循環(huán)后必須返回壓縮機。不同于 CFC 與 HCFC，HFC 不與礦物質(zhì)潤滑油互溶。許多制冷與空調(diào)制造商以及潤滑油制造商，一直都在研究理想潤滑油或加入其它成分的潤滑油。 ② 能源效率 這是一個制冷與空調(diào)制造商必須長久對付的課題。如今對小型家用空調(diào)器及家用冰箱，影響壓縮機效率最大的是電動整流式(ECMS)電動機。在變頻技術(shù)出現(xiàn)時，交流感應(yīng)電機是主流。近年來為了確保高效， 直流無刷式電機被普遍采用， 通過熱發(fā)電不僅可以減少熱負荷，而且還可以減少輸入功率。提高了壓縮機的效 率并不是唯一的提高整機效率的方法，制冷與空調(diào)設(shè)備的效率很大程度還受熱交 換器效率高低的影響，也與制冷劑充灌的種類與數(shù)量有關(guān)[3]。
3. 氣閥
氣閥是往復(fù)活塞式壓縮機中的重要部件,也是易損壞的部件之一。它的好壞直接影響壓縮機的排氣量、功率消耗及運轉(zhuǎn)的可靠性,目前壓縮機正向高速方向發(fā)展,而限制轉(zhuǎn)速提高的關(guān)鍵問題之一就是氣閥。從氣閥工作原理來看,氣閥工作性能將直接影響壓縮機氣缸的工作,因此,對氣閥有如下要求: (1)阻力損失小。氣閥阻力損失大小與氣流的閥隙速度及彈簧力大小有關(guān)。氣速越高,能量損失越大;彈簧力過大,阻力損失也大,其大小按氣閥運動規(guī)律的合理性準(zhǔn)則設(shè)計確定。 (2)氣閥關(guān)閉及時、迅速,關(guān)閉時不漏氣,以提高機器的效率,延長使用期。 (3)壽命長、工作可靠。限制氣閥壽命的主要因素是閥片及彈簧質(zhì)量,一般對長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的壓縮機,希望壽命達8000 小時以上;對移動式、短期或間歇運轉(zhuǎn)的壓縮機,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)于氣閥的研究文獻可以看出,閥片對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,沖擊力大。故閥片質(zhì)量輕對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,但彈簧力過大也不太合適,因為此時不但會加大氣流通過氣閥的阻力損失,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啟階段較軟,以后迅速變硬,以減少氣閥對升程限制器的沖擊;關(guān)閉時,開始很迅速,后來彈簧力迅速變小,可以減少對閥座的沖擊。 (4)升程 h 大時,沖擊力大。因此升程不宜取得過高。但升程過小,氣閥阻力會增加。因此,在兼顧不致使氣閥阻力過大的情況下,力求升程值小些。 (5)從氣閥運動曲線圖中可以看出,閥片對升程限制器的沖擊速度大于對閥座的沖擊速度,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)過程來看,由于膨脹過程中壓力下降比壓縮時壓力上升來得快, 因此,排出閥關(guān)閉不及時所造成的影響將會更嚴重一些。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)我們從壓縮機使用過的閥簧中可以得到,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
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)不到原來的高度。 (3)閥彈簧碎斷。 氣閥彈簧對閥片壽命的影響： 彈簧失效是導(dǎo)致閥片斷裂的主要原因之一。根據(jù)壓縮機氣閥失效的調(diào)查統(tǒng)計,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,檢修過程中還發(fā)現(xiàn)有些閥片未損壞而彈簧有幾個已經(jīng)碎斷。至于閥片損壞而彈簧未損壞的卻極少見。由此可見,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,由于工藝條件的限制, 在個別級的壓力比較高,造成排氣溫度過高,彈簧在較高溫度下長期工作,在交變載荷作用下,彈簧由彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形,使強度降低或產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象,使彈簧斷裂、長度減少、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,運動規(guī)律受到嚴重的影響,閥片的開啟和關(guān)閉不靈活,加大了對升程限制器、閥座的撞擊力,彈簧的斷裂還會使閥片帶來刻痕,加速閥片失效,最后導(dǎo)致閥片斷裂。 壓縮介質(zhì)的腐蝕對閥片壽命的影響： 壓縮機的工作介質(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)麻點或凹坑。另外,由于壓縮機的壓縮介質(zhì)都有一定的濕 度,特別是油水分離器效果下降時,分離不凈的潤滑油和壓縮氣體經(jīng)冷卻器后析出的水分混合在氣體中,當(dāng)隨氣體流過氣閥時,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動,引起閥片滯后開啟、關(guān)閉、增大氣流頂推力,當(dāng)油水含量越多,附著力越大,對閥片的運動規(guī)律影響也越大,嚴重影響氣閥閥片的使用壽命。當(dāng)氣體凈化效果不好時,更容易造成閥片頻繁損壞,嚴重時壽命只有 200h。 改進措施：
(1) 在實際工況下,氣閥彈簧力不適當(dāng),使閥片顫振或延遲關(guān)閉,造成閥片在工作時撞擊過于嚴重是閥片損壞的主要原因之一。按實際工況重新對閥彈簧進行設(shè)計,對彈簧剛度、彈簧力都進行了調(diào)整,使改進后閥片運動規(guī)律趨于合理。
(2) 加強閥片、彈簧的質(zhì)量。經(jīng)拆檢和對新閥片、彈簧性能檢查。一般情況下, 彈簧硬度普遍過大、閥片翹曲度超標(biāo)。對此嚴格按技術(shù)要求予以糾正。并對彈簧提出表面強化和松弛處理,提高彈簧、閥片的疲勞壽命。同負荷下的運行考驗,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)氣閥的運動規(guī)律及設(shè)備的實際狀況,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) 加強工藝管理,嚴格控制溫度、壓力指標(biāo),穩(wěn)定工況,防止帶油帶水。 從以上分析可看出,在實際工況中,壓縮機氣閥的主要易損部件是閥片和閥簧。當(dāng)壓縮機的容積流量下降幅度較大時,主要原因很可能是壓縮機氣閥總的有效流通面積過小以及氣閥彈簧力嚴重不匹配。因此,在壓縮機氣閥設(shè)計或改造時, 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. 活塞式壓縮機運行性能的改進
制冷壓縮機是制冷機的心臟，對制冷壓縮機性能的提高和改善，將顯著提高制冷機整機的能效比。因此，如何根據(jù)各種制冷壓縮機的特點和實際運行條件，完善的設(shè)計和合理的使用制冷壓縮機，已成為設(shè)計人員和用戶考慮的一個關(guān)鍵問題。從產(chǎn)品設(shè)計角度，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上減少各方面的損失，以提高壓縮機的效率；從產(chǎn)品使用角度，應(yīng)選擇最合理的工況條件，以保證壓縮機能在效率最高的設(shè)計點運行。此 外，還應(yīng)該選擇最合適的能量調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)最佳匹配和節(jié)能。
（一）活塞式壓縮機的節(jié)能 活塞式壓縮機具有適應(yīng)較寬的能量范圍、熱效率高和造價低等優(yōu)點；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多、對濕行程敏感、振動大和運行平穩(wěn)性較差。分析其節(jié)能方法，可以從一下幾方面進行：
（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；減小相對余隙容積；增大吸排氣腔容積以減少氣流脈動。
（2）減少消耗與克服運動零件摩擦功率的途徑：活塞及活塞環(huán)之間為往復(fù)運動摩擦，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，所以需要進行優(yōu)化設(shè)計，找出最佳結(jié)果；其次是合理設(shè)計活塞環(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、表面光潔度以及潤滑的確定。減少消耗與克服電動機各種損失[5]。
（二） 往復(fù)式壓縮機脈沖的影響 往復(fù)式壓縮機的工作特點是活塞在汽缸中進行周期性的往復(fù)運動，導(dǎo)致吸排氣呈間歇性和周期性，管內(nèi)氣體呈脈動狀態(tài)。劇烈振動可能導(dǎo)致管道破壞。引起管道發(fā)生劇烈振動的主要原因有兩方面： 一是氣體壓力脈動過大，導(dǎo)致激振力過大； 另一個原因則是管道發(fā)生結(jié)構(gòu)(機構(gòu))共振。 減振措施： （1） 設(shè)置緩沖器 由于壓縮機的工作過程具有周期性和間歇性。就拿排氣管為例來說：壓縮機大約在 1／4 曲柄轉(zhuǎn)角內(nèi)，向排氣管排氣一次。在這過程中， 一股動能很大的氣體就注入管道。如果我們在排氣口附近設(shè)置一容積足夠大的緩沖器，則緩沖器就會吸收一部分動能，儲藏于自身，形成勢能。然后，在其余 3／4 轉(zhuǎn)內(nèi)，再從容器把所儲的能量釋放出來。通過能量的這一轉(zhuǎn)換，緩沖器就起到了緩沖作用，把壓力脈動的峰值削平了許多。
（2） 管道布置 對于住復(fù)式壓縮機的管道，在進行管道布置的應(yīng)盡量沿地面鋪設(shè)。這樣有利于管道支撐 一旦在機器運行時發(fā)生管道振動問題，也比較容易進一步設(shè)置支架和采取減振措施。在進行管道布置時還應(yīng)盡量減少彎頭的數(shù)量，以減小激振力的作用。
（3） 支架 住復(fù)式壓縮機的支架應(yīng)采用防振管卡或固定支架，不能采用簡單支托，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，不能簡單放置。防振支架宜設(shè)獨立基礎(chǔ)，盡量避免生根在壓縮機基礎(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)生機械共振，設(shè)計管路時，須進行管系固有頻率的計算，通過調(diào)整管道系統(tǒng)的固有頻率使其避開機器的激振頻率，從而避開共振。一般宜將管系的固有頻率控制在機器激振頻率的 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)整主要通過調(diào)整系統(tǒng)剛度來完成。減少彎頭個數(shù)、增大管徑和壁厚、增設(shè)支架，都將使管系剛度增大。 活塞式壓縮機管道的振動通常有兩種情況:一種是由于機器的動力平衡性能不好或基礎(chǔ)設(shè)計不良所引起的;另一種是由氣流脈動所引起的。前者的振動只 發(fā)生在機器附近的管道, 而后者則可以傳至很遠。實踐證明, 壓縮機管路的振動 主要是由于氣流脈動引起的。對于活塞式壓縮機管道, 通常把管道結(jié)構(gòu)本身和管 道內(nèi)部氣流看成獨立的兩個系統(tǒng), 它們均有各自的固有頻率。當(dāng)它們的固有頻率 與壓縮機的激發(fā)頻率相等或相近時, 系統(tǒng)就會發(fā)生強烈的振動[6]。
（三）控制和降低壓縮機噪聲的措施
(1) 在壓縮機進、排氣口設(shè)置進、排氣消聲器, 可以降低氣流產(chǎn)生的噪聲。
(2) 安裝和檢修壓縮機時, 對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)，這樣可降低壓縮機的機械噪聲。長時間不檢修的壓縮機噪聲比較大，因此要定時更換和檢查機械摩擦零件。
(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
時巡回檢查外，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. 半封閉制冷壓縮機常見的故障分析
下面對半封閉制冷壓縮機的一些常見故障進行了研究。詳細分析了故障產(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)計者在設(shè)計 過程中盡量避免此類問題對壓縮機系統(tǒng)的負面影響。
(1)液擊 液擊是指壓縮機瞬間壓縮液體時產(chǎn)生的強力對壓縮機部件造成損壞的現(xiàn)象。在壓縮機剛啟動或系統(tǒng)運行工況改變時，如果瞬間返回壓縮機氣缸的是大量液態(tài)制冷劑或潤滑油或二者的混合物而不是過熱蒸氣，液擊現(xiàn)象就會發(fā)生。壓縮機壓縮液態(tài)制冷劑或潤滑油時會在氣缸內(nèi)產(chǎn)生大約 7 MPa 的壓強，對壓縮機造成損壞，如: 活塞頂部被擊穿、排氣閥片彎曲斷裂以及曲軸連桿斷開。發(fā)生液擊時壓縮機發(fā)出壓縮液體的聲音,由此可以判斷液擊的發(fā)生。發(fā)生液擊后若壓縮機仍繼續(xù)運 轉(zhuǎn),那么有問題的壓縮機的氣缸蓋溫度會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,液管上安裝了一個由溫控器控制的電磁閥,以防止停機后制冷劑流入蒸發(fā)器；同時,選配合適的小尺寸膨脹閥,因為大尺寸的膨脹閥工作很不穩(wěn)定，負荷較小時可能會導(dǎo)致壓縮機瞬間回液；另外,當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓縮機有機械故障時,一定要檢查電動機,因為壓縮機損壞時產(chǎn)生碎片會附著在定子上或定子與轉(zhuǎn)子之間,最終導(dǎo)致電機故障。
（3） 滿液 啟動 曲軸箱內(nèi)的潤滑油吸收過多的制冷劑后啟動壓縮機會造成壓縮機部件的損 壞。幾乎在任何狀況下潤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 劑和油的混合物會分層，制冷劑相對多的混合物出現(xiàn)在底部油泵吸入端附近，并 被油泵送至各個潤滑表面, 造成壓縮機潤滑的不充分，最終損壞壓縮機。滿液啟 動引起的破壞可能是立即體現(xiàn)出來的，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，如軸承表面過熱或劃傷。由于油在油路中流動時質(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重。潤滑油— 制冷劑混合物流經(jīng)曲軸箱時，制冷劑會不斷蒸發(fā),這樣,在潤滑循環(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)潤滑油不足 在壓縮機的運行過程中，一些油隨著制冷劑以一定速率被壓出曲軸箱，這時 應(yīng)有相同數(shù)量的油以相同的速率返回壓縮機，才能保證壓縮機運轉(zhuǎn)所需的潤滑油 量。潤滑不充分會導(dǎo)致過熱及整個壓縮機表面劃傷。油以相對過多的比例排出壓 縮機的原因有滿液、油注入量過多或油的標(biāo)號不對。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)計安裝存在問題。
（5） 過熱 過熱是指壓縮機溫度異常升高從而對壓縮機部件產(chǎn)生損壞的現(xiàn)象。壓縮機產(chǎn) 生的熱量主要來源于電動機繞組的熱力損失及運轉(zhuǎn)軸承表面磨擦產(chǎn)生的熱量。大 部分壓縮機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,如果溫度過高,制冷劑和油就開始分解,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)的程度會以幾何速度增加,這會使壓縮機很快損壞。酸不僅對壓縮機 有影響, 而且對整個系統(tǒng)都有影響。