CN107061218B - 一种压缩机主轴和压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩机主轴和压缩机，所述压缩机主轴(1)包括：承载面(2)，能与压缩机的活塞(3)相接触并起承载推动作用；过渡面(4)，与所述承载面(2)相接且不与所述活塞(3)直接接触；承载区域，包括位于所述承载面(2)上且靠近所述过渡面(4)的区域，和位于所述过渡面(4)上且靠近所述承载面(2)的区域；柔性结构(6)，设置在所述承载区域内且能使该区域产生变形。通过本发明能够在压缩机工作运转时通过在承载区域内设置的柔性结构使承载区域能够发生一定的变形，增加了承载面积，减小了单位面积的承载，降低了主轴与活塞间的接触应力，改善主轴异常磨损的情况，提高了压缩机主轴及压缩机的运行可靠性。

Description

一种压缩机主轴和压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机主轴和压缩机。

背景技术

目前在转缸活塞压缩机运行过程中主轴绕着自身中心运转，活塞绕着自身中心运转，因主轴和活塞偏心安装，使得除主轴中心与活塞之间存在往复运动，主轴作为主要驱动传递部件承载大且摩擦形式复杂，如果主轴结构设计不合理，很大程度上会带来磨损。

由于现有技术中的转缸压缩机的主轴存在在其运转过程中，因单位面积承载过大而导致的异常磨损等技术问题，因此本发明研究设计出一种压缩机主轴和压缩机。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的压缩机的主轴存在异常磨损等的缺陷，从而提供一种压缩机主轴和压缩机。

本发明提供一种压缩机主轴，其包括：

承载面，能与压缩机的活塞相接触并起承载推动作用；

过渡面，与所述承载面相接且不与所述活塞直接接触；

承载区域，包括位于所述承载面上且靠近所述过渡面的区域，和位于所述过渡面上且靠近所述承载面的区域；

柔性结构，设置在所述承载区域内且能使该区域产生变形。

优选地，所述承载面包括相对设置的第一承载面和第二承载面，且所述过渡面也包括相对设置的的第一过渡面和第二过渡面，所述第一过渡面分别与所述第一承载面和所述第二承载面相接，所述第二过渡面分别与所述第一承载面和所述第二承载面相接。

优选地，所述柔性结构包括设置在所述第一过渡面上、靠近所述第一承载面的第一柔性结构；

和/或，所述柔性结构包括设置在所述第一过渡面上、靠近所述第二承载面的第二柔性结构；

和/或，所述柔性结构包括设置在所述第二过渡面上、靠近所述第一承载面的第三柔性结构；

和/或，所述柔性结构包括设置在所述第二过渡面上、靠近所述第二承载面的第四柔性结构。

优选地，所述柔性结构还包括设置在所述第一承载面上、靠近所述第一过渡面的第五柔性结构；

和/或，所述柔性结构还包括设置在所述第一承载面上、靠近所述第二过渡面的第六柔性结构；

和/或，所述柔性结构还包括设置在所述第二承载面上、靠近所述第一过渡面的第七柔性结构；

和/或，所述柔性结构还包括设置在所述第二承载面上、靠近所述第二过渡面的第八柔性结构。

优选地，沿着所述主轴的旋转方向，在所述第一承载面中、相对地位于旋转方向上游位置的部分为第一强承载面、相对地位于旋转方向下游位置的部分为第一弱承载面；

和/或，沿着所述主轴的旋转方向，在所述第二承载面中、相对地位于旋转方向上游位置的部分为第二强承载面，相对地位于旋转方向下游位置的部分为第二弱承载面。

优选地，所述第一柔性结构设置于所述第一过渡面上、且靠近所述第一强承载面；

和/或，所述第五柔性结构设置于所述第一强承载面上；

和/或，所述第四柔性结构设置于所述第二过渡面上、且靠近所述第二强承载面；

和/或，所述第八柔性结构设置于所述第二强承载面上。

优选地，所述第一柔性结构为从所述第一过渡面向所述主轴的内部进行开设的柔性槽结构；

所述第四柔性结构为从所述第二过渡面向所述主轴的内部进行开设的柔性槽结构。

优选地，所述柔性槽结构为梯形槽、等宽度槽或圆弧形槽。

本发明还提供一种压缩机，包括活塞、气缸，其还包括前述的压缩机的主轴，所述活塞包括活塞腔、所述主轴设置于所述活塞腔中。

优选地，所述压缩机为转缸压缩机，所述活塞腔为矩形空腔，所述主轴沿着所述矩形空腔相对于所述活塞做往复直线运动。

本发明提供的一种压缩机主轴和压缩机具有如下有益效果：

1.本发明的压缩机主轴和压缩机，通过在所述承载区域内设置能使该区域产生变形的柔性结构，能够使得在压缩机尤其是转缸压缩机工作运转时即该主轴与活塞相接触以推动活塞运动时、通过在承载区域内设置的柔性结构使得承载区域能够发生一定的变形，从而有效地增加了承载面积(这是柔性槽的特点，通过一定的变形增大接触面)，减小了单位面积的承载，降低了主轴与活塞间的接触应力，有利于改善主轴异常磨损的情况，提高了压缩机主轴及压缩机的运行可靠性；

2.本发明的压缩机主轴和压缩机，通过将柔性结构包括设置于第一过渡面上的第一和第二柔性结构，以及包括设置于第二过渡面上的第三和第四柔性结构、以及设置于第一承载面上的第五和第六柔性结构、设置于第二承载面上的第七和第八柔性结构，能够通过上述不同的具体承载区域的柔性结构对该处的区域产生变形，从而使得该处的承载面积增大、减小该处的应力、减小该处主轴区域的磨损情况；

3.本发明的压缩机主轴和压缩机，通过将第一柔性结构和第四柔性结构设置为柔性槽结构的形式，能够通过在工作运行中活塞对主轴产生挤压、进而使得主轴该处朝柔性槽进行伸展或延伸，进而使得该处的应力得到减小、从而有效地减小了主轴在该处的磨损情况。

附图说明

图1是本发明的压缩机主轴实施例1的立体结构图；

图2是图1的A方向的结构示意图；

图3是图2的B-B方向的剖面示意图；

图4是图3中的C部位的放大结构示意图；

图5是本发明的压缩机主轴实施例2的立体结构图；

图6是图5的D方向的结构示意图；

图7是图6的E-E方向的剖面示意图；

图8是本发明的压缩机的主要部分的正面剖面示意图；

图9是本发明的压缩机的主要部分的俯视机构示意图。

图中附图标记表示为：

1、主轴；2、承载面；21、第一承载面；21a、第一强承载面；21b、第一弱承载面；22、第二承载面；22a、第二强承载面；22b、第二弱承载面；3、活塞；31、活塞腔；4、过渡面；41、第一过渡面；42、第二过渡面；6、柔性结构；61、第一柔性结构；62、第四柔性结构；7、气缸；8、缸套；9、吸气口；10、排气口；11、上法兰；12、下法兰；13、限位板；14、工作腔1；15、工作腔2；16、梯形柔性槽变形线；17、等宽柔性槽变形线。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，本发明提供一种压缩机主轴1，其包括：

承载面2，能与压缩机的活塞3相接触并起承载推动作用；

过渡面4，与所述承载面2相接且不与所述活塞3直接接触(不起主要承载作用)；

承载区域，包括位于所述承载面2上且靠近所述过渡面4的区域，和位于所述过渡面4上且靠近所述承载面2的区域；

柔性结构6，设置在所述承载区域内且能使该区域产生变形。

通过在所述承载区域内设置能使该区域产生变形的柔性结构，能够使得在压缩机尤其是转缸压缩机工作运转时即该主轴与活塞相接触以推动活塞运动时、通过在承载区域内设置的柔性结构使得承载区域能够发生一定的变形，从而有效地增加了承载面积(这是柔性槽的特点，通过一定的变形增大接触面)，减小了单位面积的承载，降低了主轴与活塞间的接触应力，有利于改善主轴异常磨损的情况，提高了压缩机主轴及压缩机的运行可靠性。

如图3所示，优选地，所述承载面2包括相对设置的第一承载面21和第二承载面22，且所述过渡面4也包括相对设置的的第一过渡面41和第二过渡面42，所述第一过渡面41分别与所述第一承载面21和所述第二承载面22相接，所述第二过渡面42分别与所述第一承载面21和所述第二承载面22相接。这是本发明的承载面的优选结构形式，这样能够形成四个面，其中如图3所示的上下两个相对的面为主轴与活塞相接触的两个承载面，另外两个左右相对的面为主轴的两个过渡面、其与主轴不直接接触且不产生支撑作用而起到的是连接两个承载面的作用。

优选地，所述柔性结构6包括设置在所述第一过渡面41上、靠近所述第一承载面21的第一柔性结构61(优选靠近所述第一承载面21和所述第一过渡面41相接位置处)；

和/或，所述柔性结构6包括设置在所述第一过渡面41上、靠近所述第二承载面22的第二柔性结构(图中未示出，优选靠近所述第二承载面22和所述第一过渡面41相接位置处)；

和/或，所述柔性结构6包括设置在所述第二过渡面42上、靠近所述第一承载面21的第三柔性结构(图中未示出，优选靠近所述第一承载面21和所述第二过渡面42相接位置处)；

和/或，所述柔性结构6包括设置在所述第二过渡面42上、靠近所述第二承载面22的第四柔性结构62(优选靠近所述第二承载面22和所述第二过渡面42相接位置处)。

这是本发明的压缩机主轴上的四个柔性结构(设置于过渡面上的)的不同设置位置和设置形式，通过将柔性结构包括设置于第一过渡面上的第一和第二柔性结构，以及包括设置于第二过渡面上的第三和第四柔性结构，能够通过上述不同的具体承载区域的柔性结构对该处的区域产生变形，从而使得该处的承载面积增大、减小该处的应力、减小该处主轴区域的磨损情况。

优选地，所述柔性结构6还包括设置在所述第一承载面21上、靠近所述第一过渡面41的第五柔性结构(图中未示出，优选靠近所述第一承载面21和所述第一过渡面41相接位置处)；

和/或，所述柔性结构6还包括设置在所述第一承载面21上、靠近所述第二过渡面42的第六柔性结构(图中未示出，优选靠近所述第一承载面21和所述第二过渡面42的相接位置处)；

和/或，所述柔性结构6还包括设置在所述第二承载面22上、靠近所述第一过渡面41的第七柔性结构(图中未示出，优选靠近所述第二承载面22和所述第一过渡面41相接位置处)；

和/或，所述柔性结构6还包括设置在所述第二承载面22上、靠近所述第二过渡面42的第八柔性结构(图中未示出，优选靠近所述第二承载面22和所述第二过渡面42相接位置处)。

这是本发明的压缩机主轴上的四个柔性结构(设置于承载面上的)的不同设置位置和设置形式，通过将柔性结构包括设置于第一承载面上的第五和第六柔性结构，以及包括设置于第二承载面上的第七和第八柔性结构，能够通过上述不同的具体承载区域的柔性结构对该处的区域产生变形，从而使得该处的承载面积增大、减小该处的应力、减小该处主轴区域的磨损情况。

优选地，沿着所述主轴的旋转方向，在所述第一承载面21中、相对地位于旋转方向上游位置的部分为第一强承载面21a、相对地位于旋转方向下游位置的部分为第一弱承载面21b；如图3所示，主轴旋转方向为顺时针方向，所述第一强承载面21a为图中的左上面、所述第一弱承载面21b为图中的右上面(这是因为当其顺时针转动时左上面与活塞相接触起到承载面的作用以推动所述活塞转动)；

和/或，沿着所述主轴的旋转方向，在所述第二承载面22中、相对地位于旋转方向上游位置的部分为第二强承载面22a，相对地位于旋转方向下游位置的部分为第二弱承载面22b。如图3所示，主轴旋转方向为顺时针方向，所述第二强承载面22a为图中的右下面、所述第二弱承载面22b为图中的左下面(这是因为当其顺时针转动时右下面与活塞相接触起到承载面的作用以推动所述活塞转动)。

这是本发明的两个承载面的强承载面和弱承载面之间的优选性分类，主轴旋转驱动过程中，在承载面会出现强承载区和弱承载区，这个与旋转驱动方向相关，如图3所示，当主轴顺时针驱动时，当前视图中主轴的左上面和右下面由于为驱动活塞转动的面、其与活塞接触力大、为强承载面，反之右上面和左下面不为驱动活塞转动的面、其与活塞接触力小、为弱承载面。因为活塞与主轴为间隙配合，在主轴顺时针驱动过程中，主轴的左上面和右下面会先与活塞面贴合，从而承载会较左下面和右上面大如图3所示。

优选地，所述第一柔性结构61设置于所述第一过渡面41上、且靠近所述第一强承载面21a；

和/或，所述第五柔性结构设置于所述第一强承载面21a上；

和/或，所述第四柔性结构62设置于所述第二过渡面42上、且靠近所述第二强承载面22a；

和/或，所述第八柔性结构设置于所述第二强承载面22a上。

这是本发明的压缩机主轴上的第一、第五、第四及第八四个柔性结构(设置于承载面上的)的进一步不同设置位置和设置形式，能够通过上述不同的具体承载区域的柔性结构对两个强承载面及靠近强承载面的区域产生变形，从而使得该处的承载面积增大、减小该处的应力、减小该处主轴区域的磨损情况。

优选地，所述第一柔性结构61为从所述第一过渡面41向所述主轴的内部进行开设的柔性槽结构；

所述第四柔性结构62为从所述第二过渡面42向所述主轴的内部进行开设的柔性槽结构。

这是本发明的第一和第四柔性结构中的具体结构形式，通过从第一和第二过渡面上沿着向主轴内部的方向开设的柔性槽的结构形式，能够通过柔性槽在主轴与活塞接触和承载时产生柔性形变、从而有效的增加了该处的承载面积，减小了主轴与活塞间的接触应力，减小了主轴与活塞之间的磨损情况。

优选地，所述柔性槽结构为梯形槽或等宽度槽。如图3和4所示，这是本发明的柔性槽的进一步优选的结构形式，通过梯形槽能够在主轴与活塞接触时产生梯形柔性槽变形线16，或者通过等宽度槽能够在主轴与活塞接触时产生等宽柔性槽变形线17，便能够产生柔性形变，从而减小主轴与活塞之间的磨损情况，提高主轴和压缩机的运行可靠性。并且如图4所示，等宽柔性槽变形线比梯形柔性槽变形线要长，即等宽度槽的形变效果更好、减小磨损的效果更佳。为了增大主轴的承载，在主轴强承载面附近设计有梯形的柔性槽(图4为梯形槽)，梯形结构可以使得柔性槽变形具有渐变趋势，采用梯形槽与等宽度槽，其变形趋势具有明显差异，梯形槽变形缓慢，从而使得承载面过渡平缓，更利于承载。该结构对提高主轴承载能力，降低摩擦功耗，改善磨损，保证压缩机可靠性具有明显作用。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上仅对柔性槽结构由梯形槽或等宽度槽进行替换，替换为圆弧形槽，如图5-7所示，其余结构不变。这也是本发明的柔性槽的进一步优选的结构形式，通过圆弧形槽能够在主轴与活塞接触时产生圆弧形变形线(未示出)，便能够产生柔性形变，从而减小主轴与活塞之间的磨损情况，提高主轴和压缩机的运行可靠性。

实施例3

本发明还提供一种压缩机，包括活塞3、气缸7，其还包括前述的压缩机的主轴1，所述活塞3包括活塞腔31、所述主轴设置于所述活塞腔31中。如图8-9为某转缸活塞压缩机的泵体组件结构图，该结构主要由主轴1、上下法兰11和12、气缸7、活塞3、缸套8、限位板13等几个重要零件组成。气缸7、缸套8与活塞3组成两个工作腔，主轴1与气缸7偏心安装，在压缩机运转过程中，可使工作腔实现吸气、压缩和排气过程。工作气体通过吸气口9进入工作腔，随着主轴1的驱动，工作腔不断增大并始终与吸气口9连通保持吸气，当工作腔达到最大体积，开始脱逃吸气口，压缩过程开始，当压缩气体压力达到设定值，且此时工作腔与排气口连通，排气阀打开，开始排气。另一个工作腔与该工作腔存在180°相位差，如此两个工作腔重复工作，实现压缩机工作。该压缩机主轴1是主要的驱动传递部件，除转动外，还与活塞3之间存在往复运动，且所有的负载最终都作用在主轴1上，因此主轴1的承载非常大，可靠性是一大考验。

通过前述的主轴、在所述承载区域内设置能使该区域产生变形的柔性结构，能够使得在压缩机尤其是转缸压缩机工作运转时即该主轴与活塞相接触以推动活塞运动时、通过在承载区域内设置的柔性结构使得承载区域能够发生一定的变形，从而有效地增加了承载面积，减小了单位面积的承载，降低了主轴与活塞间的接触应力，有利于改善主轴异常磨损的情况，提高了压缩机主轴及压缩机的运行可靠性。

优选地，所述压缩机为转缸压缩机，所述活塞腔31为矩形空腔，所述主轴1沿着所述矩形空腔相对于所述活塞3做往复直线运动。这是本发明的压缩机的优选种类和结构形式，将其选择为转缸压缩机，且将活塞腔设置为矩形空腔、使主轴在活塞腔中相对活塞做往复执行运动，同时还能推动活塞做转动，进而使得工作腔的体积发生变化，从吸气-压缩-排气，从而实现压缩的作用，同时能够有效地对转缸压缩机的主轴的磨损起到很好的减轻的作用，提高转缸压缩机主轴及转缸压缩机的运行可靠性和使用寿命。

本发明在于：根据主轴的旋转方向，确定主轴中心的主要承载位置，在该位置设计梯形或圆弧型的柔性槽，达到提高主轴承载能力的效果。本发明解决的如下技术问题：

主轴中心平面在运转过程中，因单位面积承载过大，易导致异常磨损；

有益效果：

现将主轴中心主要承压位置设计为柔性结构，在承载时具有一定的变形，从而增加承载面积，减小单位承载，解决主轴的磨损问题。通过主轴中心主要承压位置设计为柔性结构，在载荷作用产生一定变形，从而增加承载面积，减小单位承载，如此降低了主轴与活塞间的接触应力，有利有改善磨损，对提高压缩机可靠性有重要作用。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压缩机主轴（1），其特征在于：包括：

承载面（2），能与压缩机的活塞（3）相接触并起承载推动作用；

过渡面（4），与所述承载面（2）相接且不与所述活塞（3）直接接触；

承载区域，包括位于所述承载面（2）上且靠近所述过渡面（4）的区域，和位于所述过渡面（4）上且靠近所述承载面（2）的区域；

柔性结构（6），设置在所述承载区域内且能使该区域产生变形。

2.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于：所述承载面（2）包括相对设置的第一承载面（21）和第二承载面（22），且所述过渡面（4）也包括相对设置的第一过渡面（41）和第二过渡面（42），所述第一过渡面（41）分别与所述第一承载面（21）和所述第二承载面（22）相接，所述第二过渡面（42）分别与所述第一承载面（21）和所述第二承载面（22）相接。

3.根据权利要求2所述的主轴，其特征在于：所述柔性结构（6）包括设置在所述第一过渡面（41）上、靠近所述第一承载面（21）的第一柔性结构（61）；

和/或，所述柔性结构（6）包括设置在所述第一过渡面（41）上、靠近所述第二承载面（22）的第二柔性结构；

和/或，所述柔性结构（6）包括设置在所述第二过渡面（42）上、靠近所述第一承载面（21）的第三柔性结构；

和/或，所述柔性结构（6）包括设置在所述第二过渡面（42）上、靠近所述第二承载面（22）的第四柔性结构（62）。

4.根据权利要求3所述的主轴，其特征在于：

所述柔性结构（6）还包括设置在所述第一承载面（21）上、靠近所述第一过渡面（41）的第五柔性结构；

和/或，所述柔性结构（6）还包括设置在所述第一承载面（21）上、靠近所述第二过渡面（42）的第六柔性结构；

和/或，所述柔性结构（6）还包括设置在所述第二承载面（22）上、靠近所述第一过渡面（41）的第七柔性结构；

和/或，所述柔性结构（6）还包括设置在所述第二承载面（22）上、靠近所述第二过渡面（42）的第八柔性结构。

5.根据权利要求4所述的主轴，其特征在于：沿着所述主轴的旋转方向，在所述第一承载面（21）中、相对地位于旋转方向上游位置的部分为第一强承载面（21a）、相对地位于旋转方向下游位置的部分为第一弱承载面（21b）；

和/或，沿着所述主轴的旋转方向，在所述第二承载面（22）中、相对地位于旋转方向上游位置的部分为第二强承载面（22a），相对地位于旋转方向下游位置的部分为第二弱承载面（22b）。

6.根据权利要求5所述的主轴，其特征在于：当包括第一柔性结构（61）时，所述第一柔性结构（61）设置于所述第一过渡面（41）上、且靠近所述第一强承载面（21a）；

和/或，所述第五柔性结构设置于所述第一强承载面（21a）上；

和/或，当包括第四柔性结构（62）时，所述第四柔性结构（62）设置于所述第二过渡面（42）上、且靠近所述第二强承载面（22a）；

和/或，所述第八柔性结构设置于所述第二强承载面（22a）上。

7.根据权利要求6所述的主轴，其特征在于：所述第一柔性结构（61）为从所述第一过渡面（41）向所述主轴的内部进行开设的柔性槽结构；

所述第四柔性结构（62）为从所述第二过渡面（42）向所述主轴的内部进行开设的柔性槽结构。

8.根据权利要求7所述的主轴，其特征在于：所述柔性槽结构为梯形槽、等宽度槽或圆弧形槽。

9.一种压缩机，包括活塞（3）、气缸（7），其特征在于：还包括权利要求1-8之一所述的压缩机的主轴（1），所述活塞（3）包括活塞腔（31）、所述主轴设置于所述活塞腔（31）中。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于：所述压缩机为转缸压缩机，所述活塞腔（31）为矩形空腔，所述主轴（1）沿着所述矩形空腔相对于所述活塞（3）做往复直线运动。