涡旋式制冷压缩机

三、防自转机构
动涡旋体绕静涡旋体中心做无自转平动，需要设置防自转机构。
防自转机构有：十字联接环、球形联轴节、圆柱联轴节
1.
十字联接环
结构：十字联接环上DC 与机体槽连（可滑动） AB与动涡旋体连，
原理：使动涡旋体绕o2转动 特点：结构简单易磨损，
加工困难
2.
球形联轴节 结构：两几何形状相同孔板，
Frx F1 F2 F3 Fo
'
' '
(m1 R1 m2 R2 m3 R3 mo Ro ) 2
F1-涡旋体离心力 F2-动涡旋体底盘离心力 Fo'-一次平衡离心力 F3-动涡旋体轴承离心力
2、惯性力二次平衡
设：平衡后涡旋体总质量为m，质心为R，
安装曲轴后，曲柄质量为m4，半径为R’
工作过程
涡旋压缩机在主 轴旋转一周的时间内， 仅有的进气、压缩、 排气三个工作过程是 同时进行的，外侧空 间与吸气口相通，始 终处于吸气过程，内 侧空间与排气口相通， 始终处于排气过程。
工作过程
涡旋压缩机工作原理
特点

无吸、排气阀，结构简单， 噪声低

吸气排气同时进行，效率高 每三周完成一个工作循环 无余隙无膨胀过程，效率高 曲线形状复杂，加工精度高
q周 q径
减少轴向间隙可有效减少径向泄漏
二、密封机构
考虑因素：可靠性高，补偿性强 1、轴向密封机构：（密封轴向间隙） 1）接触式密封： 方法：在涡旋体顶端面镶嵌密封材料
材料：工程热塑料，耐磨金属材料
特点：结构简单，易加工，寿命短 2）非接触式密封
a)油沟密封：
在涡旋体顶端开油沟并延长用以润滑端面， 同时在涡旋 体的背面设背压腔，防止动静体脱开 特点：密封性好，寿命长，可靠性好，加工工艺困难
输气量调节分析
一、变频调节
1、调节性能： 容积效率：
涡旋式>滚动转子式>活塞式
等熵效率：
涡旋式>滚动转子式>活塞式
2、噪声及振动 振动：涡旋式<滚动转子式<活塞式 噪声：涡旋式<滚动转子式<活塞式
3、多机并联运行调节
例：多机并联据系统要求而控制开机数量，效率较 高，
二、设变量旁通阀



原理： 启动： 运行：
分别安在机体动涡旋体上，在孔 板间设置钢球连接孔板 原理：动涡旋体平动时， 钢球可在孔内转动、 要求：平动半径为R时， 孔板孔为2R，钢球半径为R 特点：结构简单，易加工， 可实现滚动支撑，减少磨损
3.
圆柱销联轴节
结构：在机座上开孔板6， 动涡旋体上连轴销3
原理：当动涡旋体平动时，
销在孔内平动，半径R 要求：销半径2R,孔径4R 特点：受力好，结构简单， 但无支撑作用
4、加工方法：展成加工方法
二、压气室容积及吸气室容积
在动、静涡旋体之间围成三对月牙形 工作基元其面积由标号①②③所示 压缩机工作时这三对工作基元由外 向里平面运动形成吸排气过程 工作基元的容积就是内外涡旋体所 围成的渐开线面积之差
1、渐开线与基圆所围面积：
1 1 ds (r )( rd ) (r ) 2 d 2 2
t＝2rα
b)对基元③： v 3 P( P 2t )(5 )h
P( P 2t )( 2 3 1 )h
c)对任一基元： vi P( P 2t )(i 2 1 )h d)对基元① ： v1 S1h
S11排气开始前后的面积


A R h
' 11
R11 R1 R R1
' '
' 1
2 1 3 ' R11 r ( ) r ( 2 ) r ( ) 2r (2 ) P(2 ) 2 2 p p Ft1 ( ) P(2 )( p1 p2 )h Pps 0 (2 )( 1 2 ) ps 0 ps 0
s ds
0


0
1 2 2 1 2 3 r d r 2 6
2、基元投影面积及容积： 1）工作基元投影面积 a)对于基元② S2=SL2-Ss2
动体内渐开线夹角及面积
9 0～2动内 2
S L 2
9 2 0
1 (r ) 2 d 2
方法：用两质量为mo’’和mo’’’进行平衡
各质量体产生惯性力为
Frx mR 2
Frxo mo Ro
'' '' '' 2
Frxo mo Ro 2
''' '' ' '''
Frx4 mR ' 2
惯性力平衡： F '' F F F ''' rxo rx rx4 rxo 惯性力矩平衡：
m1 h1s
1 2 m1 r h ( ) 2
2 2
s——涡旋体投影面积 1 3 2 2 2 s r r 3 ρ——比重（密度）
3）一次平衡质量mo’
涡旋体质量半径
R1 xm ym
2
2
平衡质量半径 R1` ' ' 力矩平衡方程 mo Ro m1 R1 平衡质量
涡旋压缩机主要由两个涡旋盘相错 180o对置而成，其中一个是固定涡旋 。 盘，而另一个是旋转涡旋盘，它们在 几条直线(在横截面上则是几个点)上接 触并形成一系列月牙形容积。
由固定蜗盘和旋转蜗盘构成压缩工作气腔
三 工作原理及分析
涡旋式空气压缩机是在动涡旋体由偏心轴驱 动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中 心，作很小半径的平面回转平动时，外圈 月牙形空间便会不断向中心移动，使基元 容积不断缩小，气体在动静盘齿合所组成 的若干对月牙形压缩腔内被逐步压缩然后 由静盘部位的轴向孔连续排出。 旋转涡旋 盘之间的相对位置，借安装在旋转涡旋盘 与固定部件间的十字滑环来保证。
四 选型及性能分析
一、涡旋体型线
通常涡旋体型线为渐开线 1、圆的渐开线方程
基圆r,渐开角β，渐开角Ф，初始角α
x=r[cos(Ф+α )+Фsin(Ф+α )]
y=r[sin(Ф+α )-Фcos(Ф+α )]
2、涡旋体渐开线方程

内外涡旋体为+α ，-α 起始角；
内壁方程 x=r[cos(Ф i+α )+Ф isin(Ф i+α )]
2、轴向力平衡
1）采用推力轴承，减少轴向摩擦，保证密封 2）采用背压推力机构，泵压力自动补尝间隙 3）在涡旋体背面加弹簧，自动补尝间隙 4）在涡旋体背面加油压，补尝间隙
三、倾覆力矩：
轴承上受压力Fbt,Fbr与涡旋体上受力Fr, Fa,Ft不平衡，产生力矩使涡旋体产生倾覆 绕t轴
M ot Fbr hr Fr hb
1 R ( )r 2 3 R ( 2 )r R1 ( )r
' ' F（） Pps 0 (2 )(1 11 ) t1
同理
' ' Ft ( ) Pps 0 (2 )( i i 1 )
3、切向力矩和自转力矩： 1）切向力矩（饶o公转）
运动机构受力分析
涡旋体受力：气体力、惯性力、摩擦力 对压缩机影响：强度、刚度、摩擦、磨损、热力性能
一、切向力及阻力矩 1、 作用于涡旋体力：
切向力Ft： ⊥曲轴，沿旋转方向成矩Mt 径向力Fr： ⊥曲轴，沿旋转半径方向成矩Mr 轴向力Fa：
∥曲轴，沿轴方向成矩Ma
2、切向力：
Ft1 ( ) ( p1 p2 ) A
图5-6所 示的汽车 空调用涡 旋式压缩 机为开启 式压缩机， 由汽车的 主发动机 通过皮带 轮驱动压 缩机运转。

单涡旋与双涡旋压缩机
二 基本结构
主要由静涡旋盘、动涡旋盘、机座、防自转机构十字滑环 及曲轴等组成。
图 涡旋式制冷压缩机 结构简图 1—静涡旋盘2—动涡旋 盘 3—机座4—曲轴5— 十字滑环 6—吸气口7— 排气口
(2 S11 S12 2S13 2S14 )h
y=r[sin(Ф i+α )－Ф icos(Ф i＋α )]
外壁方程 x=r[cos(Ф 0－α )+Ф 0sin(Ф 0－α )]
y=r[sin(Ф 0－α )－Ф 0cos(Ф 0-α )]
3、涡旋体参数
基圆半径r，渐开角α ，涡旋体高h，
涡旋体壁厚t＝2rα ，涡旋体节距P＝2πr
压缩腔气体数N，涡旋圈数m=N+1/4
Frxo e Frxo j Frx a Frx4 b
'' '' '
上述公式联立即可求出平衡质量m0“‘、m0"
密封与防自转机构分析
一、涡旋式压缩机的泄漏
1.
泄漏途径
1）由轴向间隙产生径向泄漏 2）由径向间隙产生周向泄漏
2.
泄漏长度 周相接触长度大，泄漏小 径相接触长度小，泄漏大 结论：
1 2 xm ym ' 2 2 mo r h ( ) ' 2 Ro
2 2
4）动旋转体惯性力
a)平衡后动涡旋体总体质量：
m m1 mo m2 m3
'
m1-涡旋体质量 mo'-一次平衡质量 m2-动涡旋体底盘质量 m3-动涡旋体轴承质量
b)动涡旋体总体旋转惯性力为：
xm 2r ( sin q