CN104404359A - 压缩机构、压缩机构的制备方法、压缩机和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机构、压缩机构的制备方法、压缩机和制冷设备，其中压缩机构，包括曲轴，曲轴上设有上轴承和下轴承，上轴承和下轴承中的至少一个以及曲轴均为蠕墨铸铁件，蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比包括：C：3～4％，Si：2.0～3.2％，Mn：0.5～1％，Cu：0.5～1.0％，P：0～0.3％，S：0～0.06％；余量为Fe。根据本发明实施例的压缩机构，通过将上轴承、下轴承中的至少一个以及曲轴同时采用蠕墨铸铁件，由于材料相同，线膨胀系数相同，配合间隙在压缩机工作时热稳定性良好，运转可靠性高；蠕墨铸铁件摩擦小，摩擦部位磨损小，抗磨损能力强；另外，蠕墨铸铁件刚性强，在相同的载荷下，具有更小的变形量，制造性好，并且成本低廉。

Description

压缩机构、压缩机构的制备方法、压缩机和制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，更具体地，涉及一种压缩机构、该压缩机构的制备方法、具有该压缩机构的压缩机和制冷设备。

背景技术

相关技术中的压缩机通常存在如下问题：

1、压缩机泵体刚性不足，造成运转时存在间隙音。相关技术在改善泵体刚性方面进行了各种尝试，轴承方面，进行过以球铁替代灰铁的试验，但其制造性与灰铁相比差距较大；在提升曲轴刚性方面，进行了钢代铁的试验，但终因磨耗问题无法解决及实际刚性改善不显著而未能实现。

2、在高能效要求的背景下，轴承阀座越来越薄，现有的灰铁材质刚性不足，造成轴承加工及装配过程中轴承平面在阀座位置的直线度严重恶化，为避免阀座变形的影响，气缸、滑片及活塞的高度间隙就会被放大，造成压缩机的泄漏增加，能效下降。

3、曲轴采用球墨铸铁，其铸造不良率及机加工不良率均较高，不良损失大。

4、高速重载运转时曲轴与轴承之间的磨耗大。

5、轴承与曲轴采用不同材质，其中轴承采用灰口铸铁或粉末冶金，而曲轴采用球墨铸铁，两者热膨胀系数不同，压缩机运转时由于温度变化带来轴承与曲轴的配合间隙变化。配合间隙过小，引起烧融；配合间隙过大，产生噪音，造成压缩机运转可靠性及能效的下降。因此存在改进需要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的提出一种压缩机构，该压缩机构的曲轴和轴承的线膨胀系数相同、刚性强、抗磨损能力强、制造性好且成本较低。

本发明还提出一种压缩机构的制备方法。

本发明又提出一种具有上述压缩机构的压缩机。

本发明还提出一种具有上述压缩机的制冷设备。

根据本发明实施例的压缩机构，包括曲轴，所述曲轴上设有上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承中的至少一个以及所述曲轴均为蠕墨铸铁件，所述蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比包括：C：3～4％，Si：2.0～3.2％，Mn：0.5～1％，Cu：0.5～1.0％，P：0～0.3％，S：0～0.06％；余量为Fe。

根据本发明实施例的压缩机构，通过将上轴承、下轴承中的至少一个以及曲轴同时采用蠕墨铸铁件，由于材料相同，线膨胀系数相同，配合间隙在压缩机工作时热稳定性良好，运转可靠性高；蠕墨铸铁件摩擦小，摩擦部位磨损小，抗磨损能力强；另外，蠕墨铸铁件刚性强，在相同的载荷下，具有更小的变形量，制造性好，并且成本低廉。

另外，根据本发明实施例的压缩机构，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述蠕墨铸铁件基体组织包括珠光体和铁素体，所述珠光体含量为35％～100％，所述铁素体含量为0％～65％。

根据本发明的一个实施例，所述蠕墨铸铁件的蠕化率为40％～90％。

根据本发明的一个实施例，所述蠕墨铸铁件的抗拉强度大于等于300MPa。

根据本发明的一个实施例，所述蠕墨铸铁件的弹性模量大于等于140GPa。

根据本发明第二方面实施例的压缩机构的制备方法，包括以下步骤：S1：对原铁水进行熔炼；S2：对熔炼后的铁水进行蠕化处理；S3：将蠕化处理后的铁水浇注铸件；S4：浇注完成后，将得到的铸件冷却清理，通过机械加工得到所述压缩机构。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S1中，原铁水的熔炼温度为1500～1520℃，在所述步骤S3中，铁水浇注的温度为1450～1480℃。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S2中，蠕化处理的蠕化剂为稀土锌镁铝合金或稀土锌硅铁合金。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4中，浇注完成后，先将铸件保温7-12个小时后再进行冷却清理。

根据本发明第三方面实施例的压缩机，包括根据上述实施例所述的压缩机构。

根据本发明第四方面实施例的制冷设备，包括根据上述实施例所述的压缩机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的压缩机构的制备方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的压缩机构与对比例的刚性比较图；

图3是根据本发明实施例的压缩机构与对比例的间隙音测试的OA值对比图；

图4是根据本发明实施例的压缩机构的轴承平面度的检测图；

图5是对比例的轴承平面度的检测图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先描述根据本发明实施例的压缩机构。

具体地，根据本发明实施例的压缩机构，包括曲轴，曲轴上设有上轴承和下轴承，上轴承和下轴承中的至少一个以及曲轴均为蠕墨铸铁件，蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比包括：C：3～4％，Si：2.0～3.2％，Mn：0.5～1％，Cu：0.5～1.0％，P：0～0.3％，S：0～0.06％；余量为Fe。

换言之，压缩机构包括曲轴、上轴承和下轴承，上轴承和下轴承分别套设在曲轴上，上轴承和下轴承中的至少一个为蠕墨铸铁件，曲轴为蠕墨铸铁件，蠕墨铸铁件中各成分的质量百分比为C占3～4％，Si占2.0～3.2％，Mn占0.5～1％，Cu占0.5～1.0％，P占0～0.3％，S占0～0.06％，其余为Fe。

由此，根据本发明实施例的压缩机构，通过将上轴承、下轴承中的至少一个以及曲轴同时采用蠕墨铸铁件，由于材料相同，线膨胀系数相同，配合间隙在压缩机工作时热稳定性良好，运转可靠性高；蠕墨铸铁件摩擦小，摩擦部位磨损小，抗磨损能力强；另外，蠕墨铸铁件刚性强，在相同的载荷下，具有更小的变形量，制造性好，并且成本低廉。

根据本发明的一个实施例，蠕墨铸铁件基体组织包括珠光体和铁素体，珠光体含量为35％～100％，铁素体含量为0％～65％。由此，该结构的蠕墨铸铁件不仅具有良好的加工性，还可以降低压缩机构的成本。

可选地，在本发明的一些具体实施方式中，蠕墨铸铁件的蠕化率为40％～90％，进一步地，蠕墨铸铁件的抗拉强度大于等于300MPa。优选地，蠕墨铸铁件的弹性模量大于等于140GPa。由此，该结构的蠕墨铸铁件能够进一步提高压缩机构的刚性，增强其耐磨损性能，显著改善其抗变形能力。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的压缩机构的制备方法。

如图1所示，根据本发明实施例的压缩机构的制备方法包括以下步骤：

S1：对原铁水进行熔炼。

S2：对熔炼后的铁水进行蠕化处理。

S3：将蠕化处理后的铁水浇注铸件。

S4：浇注完成后，将得到的铸件冷却清理，通过机械加工得到压缩机构。

其中，在步骤S1中，原铁水的熔炼温度为1500～1520℃，即在熔炼过程平均铁水温度在1500～1520℃，该温度下的原铁水可以消除遗传因素。在步骤S3中，铁水浇注的温度为1450～1480℃，即在浇注时铁液温度控制在1450～1480℃，由此可以保证蠕化效果及蠕化率的一致性。

根据本发明的一个实施例，在步骤S2中，蠕化处理的蠕化剂为稀土锌镁铝合金或稀土锌硅铁合金。蠕化处理时采用堤坝式包底冲入法，采用该蠕化剂蠕化时可实现自沸腾，无需搅拌处理。该蠕化剂在蠕化处理时易于被铁水熔化吸收，铁水表面浮渣少，蠕化均匀，蠕铁的白口倾向小。

为了避免铸件在浇注完成后产生白口，根据本发明的一个实施例，在步骤S4中，浇注完成后，先将铸件保温7-12个小时后再进行冷却清理。即铸件在浇注完成后，不是直接冷却清理，而是先保温7-12个小时后再进行冷却清理，由此可以有效避免铸件浇注完成之后产生白口，保证铸件的品质。

根据本发明实施例的压缩机包括根据上述实施例的压缩机构，根据本发明实施例的制冷设备则包括根据本发明实施例的压缩机，由于根据本发明上述实施例的压缩机构具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的压缩机和制冷设备也具有相应的技术效果，即根据本发明实施例的压缩机成本较低，制造性好，配合尺寸稳定性好，变形量较低，耐磨损性能较强。

下面结合具体实施例及附图描述根据本发明的压缩机构。

实施例1

在1500℃下对原铁水进行熔炼，熔炼后用稀土锌镁铝合金对铁水进行蠕化。控制蠕化后的铁液温度为1450℃，对铁液进行浇注，得到浇铸件。浇注完成后，将浇铸件保温7小时，再冷却清理，进行机械加工，得到压缩机构的蠕墨铸铁件，蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比为：C：3.2％，Si：2.4％，Mn：0.7，Cu：0.6％，P：0.2％，S：0.04％,余量为Fe。

实施例2

在1520℃下对原铁水进行熔炼，熔炼后用稀土锌硅铁合金对铁水进行蠕化。控制蠕化后的铁液温度为1480℃，对铁液进行浇注，得到浇铸件。浇注完成后，将浇铸件保温12小时，再冷却清理，进行机械加工，得到压缩机构的蠕墨铸铁件，蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比为：C：3.9％，Si：2.5％，Mn：0.6，Cu：0.8％，P：0.1％，S：0.02％,余量为Fe。

实施例3

在1510℃下对原铁水进行熔炼，熔炼后用稀土锌镁铝合金对铁水进行蠕化。控制蠕化后的铁液温度为1470℃，对铁液进行浇注，得到浇铸件。浇注完成后，将浇铸件保温9小时，再冷却清理，进行机械加工，得到压缩机构的蠕墨铸铁件，蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比为：C：3.5％，Si：2.8％，Mn：0.8，Cu：0.5％，P：0.3％，S：0.05％,余量为Fe。

实施例4

采用实施例1的蠕墨铸铁件材料的上轴承、灰铁(HT250)材料的下轴承和实施例1的蠕墨铸铁件材料的曲轴构成压缩机构。

实施例5

采用灰铁(HT250)材料的上轴承、实施例1的蠕墨铸铁件材料的下轴承和实施例1的蠕墨铸铁件材料的曲轴构成压缩机构。

实施例6

采用实施例1的蠕墨铸铁件材料的上轴承、实施例1的蠕墨铸铁件材料的下轴承和实施例1的蠕墨铸铁件材料的曲轴构成压缩机构。

对比例1

采用灰铁(HT250)材料的上轴承、灰铁(HT250)材料的下轴承和球铁(QT600)材料的曲轴构成压缩机构。

将实施例4、实施例5和实施例6的压缩机构与对比例1的压缩机构进行刚性比较、间隙音测试以及轴承平面度检测，具体结构参照图2至图4所示。其中，图2表示根据本发明实施例4、实施例5和实施例6的压缩机构与对比例1的刚性比较图，图3表示根据本发明实施例4的压缩机构与对比例1的间隙音测试的OA值对比图；图4和图5是根据本发明实施例4和对比例1的压缩机构的轴承平面度的检测图。

结合附图2可知，根据本发明实施例的压缩机构的刚性更好，在相同的载荷下，具有更小的变形量。

某型号压缩机，在试制时采用灰铁轴承及球铁曲轴时，间隙音发生率为40％，采用根据本发明实施例4的轴承及曲轴构成的压缩机构后，间隙音发生率降低到1％以下(如图3所示)。

参照图4和图5所示，采用本发明实施例的压缩机构具有更好的轴承平面直线度。

另外，根据本发明实施例的压缩机构具有良好的制造性，具体地，蠕墨铸铁流动性良好，具有优于球铁及灰铁的流动性，缩孔率、铸造应力及白口倾向均小于球墨铸铁，其缩孔率仅为球铁的1/2～1/3，铸造应力也仅为球铁的2/3，用于制作曲轴，有优于QT600的铸造性；同时，蠕墨铸铁的机加工切削性也优于球墨铸铁。

根据本发明实施例的压缩机构还提高了配合间隙的热稳定性，采用本发明的技术方案，轴承及曲轴同时采用蠕墨铸铁时，由于材料相同，配合间隙在压缩机工作时热稳定性良好，运转可靠性高。

进一步地，根据本发明实施例的压缩机构的抗磨损性也得到增加，蠕墨铸铁石墨形态呈蠕虫状，在空间形成珊瑚状立体结构，相对片状石墨，其短而粗，与基体的结合性较好，更有利于减小摩擦。而在润滑磨损条件下，蠕墨铸铁基体磨损后的蠕虫状石墨脱落后形成的微细凹陷处储存着润滑油，能够有效保证油膜的连续性，避免微观粘着区的发生。

根据本发明实施例的制冷设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种压缩机构，其特征在于，包括曲轴，所述曲轴上设有上轴承和下轴承，所述上轴承和下轴承中的至少一个以及所述曲轴均为蠕墨铸铁件，所述蠕墨铸铁件的成分按照质量百分比包括：C：3～4％，Si：2.0～3.2％，Mn：0.5～1％，Cu：0.5～1.0％，P：0～0.3％，S：0～0.06％；余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述蠕墨铸铁件基体组织包括珠光体和铁素体，所述珠光体含量为35％～100％，所述铁素体含量为0％～65％。

3.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述蠕墨铸铁件的蠕化率为40％～90％。

4.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述蠕墨铸铁件的抗拉强度大于等于300MPa。

5.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述蠕墨铸铁件的弹性模量大于等于140GPa。

6.一种压缩机构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对原铁水进行熔炼；

S2：对熔炼后的铁水进行蠕化处理；

S3：将蠕化处理后的铁水浇注铸件；

S4：浇注完成后，将得到的铸件冷却清理，通过机械加工得到所述压缩机构。

7.根据权利要求6所述的压缩机构的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，原铁水的熔炼温度为1500～1520℃，在所述步骤S3中，铁水浇注的温度为1450～1480℃。

8.根据权利要求6所述的压缩机构的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，蠕化处理的蠕化剂为稀土锌镁铝合金或稀土锌硅铁合金。

9.根据权利要求6所述的压缩机构的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，浇注完成后，先将铸件保温7-12个小时后再进行冷却清理。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的压缩机构。

11.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求10所述的压缩机。