CN102032148B - 用于压缩机的止推关节轴承组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压缩机的止推关节轴承组件，安装在曲轴（4）的推力面和轴套（1）的止推面之间，其特征在于：所述的止推关节轴承组件自上而下依次由上支承片（5）、轴承保持架（7）、下支承片（8）、上保持架（9）、下保持架（11）叠置构成，上支承片（5）以压缩机曲轴来定位，轴承保持架（7）、下支承片（8）、上保持架（9）、下保持架（11）以压缩机轴套的凸起（1f）来定位。此种构造消除了压缩机止推轴承上的曲轴推力面与曲轴箱止推面工作时不平行，存在应力集中的单边摩擦现象或整个滚珠轴承只有个别滚珠受力现象，既能提高压缩机效率，又能保证压缩机运行的稳定性。

Description

用于压缩机的止推关节轴承组件

技术领域

本发明涉及一种用于压缩机的止推关节轴承组件以及包括所述组件构成的压缩机产品。

背景技术

压缩机机械磨擦副的磨擦对压缩机的效率有重要的影响。压缩机设计都在尽可能的减少摩擦来提升效率，而目前压缩机止推轴承的曲轴推力面与曲轴箱止推面存在单边受力而形成单边磨擦现象即止推轴承的两个应该平行的平面实际上不平行(带滚珠的,由于实际上、下支承片的两个面不平行,使得整个滚珠轴承只有个别滚珠在滚动)，失去轴承的完整性，使得摩擦与振动加剧,机械效率降低。止推轴承的两个工作平面不平行的原因来自多方面：

曲轴的影响：如图1及图2所示。图1为曲轴理想的形状。图2为曲轴实际加工存在误差,使得实际曲轴推力面4a与理想曲轴推力面4b成一夹角C°。

    曲轴箱的影响：如图3及图4所示。图3为曲轴箱理想的形状。图4为曲轴箱实际加工存在误差，使得实际止推面1a与理想止推面1b存在偏离成一夹角b°。缸孔轴线1d及轴孔轴线1e不垂直成一夹角a°（a°≠90°）。

   配合间隙及受力的影响：如图5及图6所示,由于曲轴孔D6与曲轴长轴d5有间隙，而在压缩机工作的时候受连杆F1的作用，使得曲轴发生倾斜，以F3为支点， F3＝F1+F2。由于倾斜使得理想止推面1b与实际推力面4a形成夹角d°而不能完全贴合,由于压缩机实际工作时温度较高,会生产热变形同时在F1的作用下会加重变形,进一步加大夹角d°的影响。

   综合影响：如图7所示（为综合误差的情况之一，为便于表达采用此种情况描述）。图2的夹角C°、图4夹角b°及图6的d°叠加，使得图7中实际止推面1a与实际推力面4a形成综合误差夹角e°，即止推轴承的两个工作平面(实际止推面1a与实际推力面4a)不平行，失去轴承的完整性，使得机械效率下降。图4的夹角a°误差与图6的夹角d°（曲轴轴线倾斜）形成图7的综合误差夹角f°。夹角f°（平行度的误差也会影响，尚未示出）误差使得连杆力F1分解成F4与F5，分力F5加大了实际止推面与1a与实际推力面4a之间负载，加大摩擦。

     受力问题：图7中实际止推面1a与实际推力面4a之间负载，来自于转子重力、曲轴的重力、吸油管的重力、转子与定子之间向下的磁拉力、加工误差造成的分力F5、零件在工作时的热变形及曲轴在受力后变形的附加负载。图7中受夹角e°的影响使得止推轴承的实际止推面1a与实际推力面4a交叉点g产生单边摩擦 ，只是在1a与4a中部分面积受力，其余部分有可能没有受力,使得摩擦加剧同时也加大振动，从而使得压缩机的效率下降，目前超高效压缩机由于转子叠厚较高使得其重力加大，此影响表明更加明显。图7的结构形式还有一个缺点由于没有保留平面止推球轴承结构，使得轴承1不能设计得很长，压缩机的运行稳定性较差，优点在于节省成本。图8为现有压缩机的另一种结构形式即带平面止推球轴承，优点在于可以提高效率，同时由于带凸起1f，使得整个轴承1较长，压缩机的稳定性较好，但此结构与图7结构一样同样存在综合误差夹角e°产生应力集中的单边摩擦，使得整个滚珠轴承的上支承片下表面5b和下支承片上表面8a不平行，只有个别滚珠受力滚动，使得滚珠轴承的完整性失去作用，使得机械效率下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于消除压缩机止推轴承上的曲轴推力面与曲轴箱止推面工作时不平行，存在应力集中的单边摩擦现象或整个滚珠轴承只有个别滚珠受力现象，提出一种既能进一步提高压缩机效率，保证压缩机运行的稳定性，又能适当减少压缩机振动的止推关节轴承组件，进而提供具有所述止推关节轴承组件结构的压缩机。

为解决上述技术问题，本发明所采用的解决方案是：

一种止推关节轴承组件,安装在曲轴4的推力面和轴套1的止推面之间，其特征在于：所述的止推关节轴承组件自上而下依次由上支承片、含钢珠的轴承保持架、下支承片、含钢珠的上保持架、含钢珠的下保持架叠置构成。轴承保持架中的钢珠全部布满，上保持架和下保持架中的钢珠是每间隔一个钢珠孔布置一个钢珠，即钢珠的数量是钢珠孔的一半。上保持架钢珠下面的露出部分，落在下保持架钢珠孔中，下保持架钢珠上面的露出部分与上保持架钢珠孔相配合，上保持架下表面与下保持架上表面贴合。所述上支承片以压缩机曲轴来定位，所述轴承保持架、下支承片、上保持架、下保持架以压缩机轴套的凸起来定位。

上保持架和下保持架选用非金属材料（具有良好的弹性）如图12所示，同样综合误差造成的夹角e°，在单边力F6的作用下（F6会随曲轴旋转角度改变而改变加载在不同的钢珠上），使得上保持架中的钢珠10（或下保持架中的钢珠，与曲轴旋转角度有关），由原来的实线位置下移到虚线位置（如图12a所示，单边力F6作用在钢珠10上，邻近的两个钢珠12为临时支点，一方面使得钢珠向下移动（上、下保持架钢珠孔弹性变形使得钢珠有小量位移）到虚线位置，另一方面在钢珠10邻近的两个钢珠12之间的上、下保持架发生弹性变形，下移到虚线位置，当曲轴旋转使得F6离开钢珠10时，原有的弹性变形恢复原状，钢珠10复位，而曲轴旋转使得F6移到下一个钢珠12或钢珠10发生同样上述的弹性变形，依次类推，曲轴推力面4a、上支承片5、下支承片8、保持架7随之转动，上支承片5的下表面5b与下支承片8的上表面8a可以始终保持平行，使单边应力集中的摩擦消除（保持架7中个别钢珠6受力），变为均匀受力摩擦（保持架7中全部钢珠6均匀受力），从而实现保持止推轴承功能的完整性，使得压缩机的机械效率提升2％以上。

本发明由于采用了上述技术方案，它利用一种变孔径弹性变形结构方式，使应用这种平面止推关节轴承组件的压缩机生产以下显著效果：

1、压缩机的效率提高2.0％以上；

2、采用轴套的凸起结构，同时由于关节轴承厚度尺寸存在，使得轴套长度较长（如果带平面止推滚珠轴承组合则轴套长度可设计的更长），确保压缩机运行时的稳定性；

3、可适当减少曲轴推力面与曲轴箱止推面的振动。

附图说明

图1是理想的曲轴形状示意图；

图2是实际加工的曲轴情况之一示意图；

图3是理想曲轴箱的形状示意图；

图4是实际加工后曲轴箱的情况之一示意图；

图5是理想曲轴与理想曲轴箱不受力的状态示意图；

图6是理想曲轴与理想曲轴箱在工作时的受力状态情况之一示意图；

图7是现有实际加工后曲轴与实际加工后实际曲轴箱工作情形之一的第1种结构受力示意图；

图8是现有实际加工后曲轴与实际加工后实际曲轴箱工作情形之一的第2种结构放大示意图；

图12是本发明止推关节轴承组件的受力工作原理示意图；

图12a是本发明止推关节轴承组件工作时受力变形，放大示意图；

图12b是本发明止推关节轴承的实施方式；

图13是现有滚珠轴承的府视图;

图14是本发明轴承保持架核心部分示意图；

图15为本发明止推关节轴承组件方案上支承片、轴承保持架、下支承片的俯视图。

具体实施方式

本发明止推关节轴承组件方案的实施方式如图12b所示，止推关节轴承组件,包括上支承片5、下支承片8、轴承保持架7、钢珠6、上保持架9、上保持架钢珠10、下保持架11、下保持架钢珠12。所述上支承片5以压缩机曲轴来定位，所述下支承片8、轴承保持架7、钢珠6、上保持架9、上保持架钢珠10、下保持架11、下保持架钢珠12以压缩机轴套的凸起1f来定位，轴承保持架7中的钢珠全部布满，上保持架9和下保持架11中的钢珠是每间隔一个钢珠孔布置一个钢珠，即钢珠的数量是钢珠孔的一半（见图14）。上保持架钢珠10下面的露出部分，落在下保持架11钢珠孔中，下保持架钢珠12上面的露出部分与上保持架11钢珠孔相配合，上保持架下表面与下保持架上表面贴合。上保持架9和下保持架11为具有良好的弹性非金属材料（目前所在公司正使用的为DUPONT ZYETL 103HS1-L），在F6的作用下，上保持架9和下保持架11的钢珠孔及上、下保持架局部的弹性变形（目前所在公司正使用的为DUPONT ZYETL 103HS1-L），使得上保持架钢珠10及下保持架钢珠12有小量的位移，曲轴的旋转使得F6的位移改变，弹性变形的部位随之改变，原弹性变形的部位恢复原状，钢珠10随之复位。F6改变位置后的所在部位再次发生上述的过程。使得上支承片5的下表面5b与下支承片8的表面8a可以始终保持平行，使单边应力集中的摩擦消除（保持架7中个别钢珠6受力，使得止推轴承功能不完整），变为均匀受力摩擦（保持架7中全部钢珠6均匀受力），从而实现保持止推轴承功能的完整性。使得机械效率提升2％以上。为了防止上保持架钢珠10落入下保持架11钢珠孔内，或下保持架钢珠12进入上保持架9钢珠孔内,具有良好的可靠性，尺寸A与SφB关系为A＝ξX(B/2)，ξ为保险系数,具体参数值可根据压缩机的负载及工况来确定，考虑实施的工艺性，上保持架9与下保持架11的厚度相等为A，上保持架钢珠孔与下保持架钢珠孔直径相等为B。

Claims (2)

1.一种用于压缩机的止推关节轴承组件，安装在曲轴（4）的推力面和轴套（1）的止推面之间，其特征在于：所述的止推关节轴承组件自上而下依次由上支承片（5）、含钢珠（6）的轴承保持架（7）、下支承片（8）、含钢珠（10）的上保持架（9）、含钢珠（12）的下保持架（11）叠置构成，轴承保持架（7）中的钢珠（6）全部布满，上保持架（9）和下保持架（11）中的钢珠是每间隔一个钢珠孔布置一个钢珠，上保持架中的钢珠（10）下面的露出部分，落在下保持架（11）钢珠孔中，下保持架中的钢珠（12）上面的露出部分与上保持架（9）钢珠孔相配合，轴套（1）上有一个凸起（1f），所述上支承片（5）以压缩机曲轴来定位，所述轴承保持架（7）、下支承片（8）、上保持架（9）、下保持架（11）以压缩机轴套的凸起（1f）来定位，所述上保持架(9)和下保持架(11)为具有良弹性的非金属材料DUPONT ZYETL。

2.一种具有包含如权利要求1所述止推关节轴承组件构成的压缩机。

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