CN109185151A - 减振平衡块、压缩机和制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及压缩机技术领域，具体提供了一种减振平衡块，以及安装有该减振平衡块的压缩机和制冷设备。减振平衡块的质心相对于旋转中心线偏心设置，减振平衡块包括安装座、弹性阻尼单元和配重单元，所述弹性阻尼单元连接在所述安装座外侧，所述配重单元连接于所述弹性阻尼单元外侧。不仅可以通过平衡块来抵消曲轴旋转所产生的不平衡力，而且当曲轴转子组件发生共振时，还可以把其振动能量转移到平衡块中，利用平衡块中弹性阻尼单元和配重单元组成的动力吸振结构的共振达到消耗振动能量的目的，同时由于动力吸振装置采用了弹性阻尼结构，对曲轴转子组件的振动能量具有消耗功能，通过两种方式对曲轴转子组件的振动能量消耗，降低曲轴转子组件振动。
Description
技术领域
本申请涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种减振平衡块，还涉及安装有该减振平衡块的压缩机和制冷设备。
背景技术
振动噪声是衡量压缩机品质的重要指标。现有涡旋压缩机结构主要是由动盘、静盘、上支架、平衡块、曲轴、转子和下支架组成。压缩机匹配到空调系统中，压缩机的中低频噪声会体现得很明显，结合实验和仿真结果得到：涡旋压缩机的中低频噪声主要是曲轴转子组件的一阶模态被激发，且通过下支架、从壳体下部传递出来。为了改善曲轴转子组件的一阶模态频率和减小曲轴转子组件振动能量的传递，提出在轴系上安装阻尼动力吸振装置。
在现有技术中，金属颗粒阻尼常用于轴系减振，主要是通过颗粒的碰撞或摩擦消耗轴系的振动能量。由于压缩机处于高速旋转的状态，金属颗粒也会随曲轴一起旋转，会产生不平衡力，导致压缩机的一倍频振动较大，进而出现管路断裂风险，同时金属颗粒相碰也会产生高频噪声。
因此，有必要设计一种既能平衡曲轴旋转的不平衡力，又能降低曲轴振动的结构。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种减振平衡块，以及安装有该减振平衡块的压缩机和制冷设备。
为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本技术方案提供了一种减振平衡块。
根据本申请实施例的减振平衡块，其质心相对于旋转中心线偏心设置，减振平衡块包括安装座、弹性阻尼单元和配重单元，所述弹性阻尼单元和所述配重单元与所述安装座连接
进一步的，所述弹性阻尼单元连接在所述安装座外侧，所述配重单元连接于所述弹性阻尼单元外侧。
进一步的，所述的安装座的截面为圆环形，所述弹性阻尼单元和配重单元的截面均为扇环形状。
进一步的，所述弹性阻尼单元内开设有弹簧孔，所述弹簧孔内安装有弹簧。
进一步的，所述弹簧与所述弹簧孔过盈连接。
进一步的，所述弹簧孔的方向沿所述平衡块的径向设置。
进一步的，所述弹性阻尼单元为橡胶块。
进一步的，所述配重单元为金属质量块。
进一步的，所述配重单元与所述安装座一体连接形成中空腔体，所述弹性阻尼单元设置在所述中空腔体内。
进一步的，所述配重单元与所述安装座分离设置，所述平衡块还包括设置在最外缘的防护罩。
进一步的，所述橡胶块分别与所述安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种压缩机。
该压缩机包括曲轴和设置于所述曲轴上的平衡块，所述平衡块为本申请文件提供的上述减振平衡块。
进一步的，所述平衡块通过所述安装座套接于所述曲轴上并与所述曲轴冷压连接。
进一步的，所述压缩机为涡旋式压缩机或滚动转子式压缩机。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种制冷设备。
该制冷设备包括本申请文件提供的上述压缩机。
在上述技术方案提供的减振平衡块，以及安装有该减振平衡块的压缩机和制冷设备中，不仅可以通过平衡块来抵消曲轴旋转所产生的不平衡力，而且当曲轴转子组件发生共振时，还可以把其振动能量转移到平衡块中，利用平衡块中弹性阻尼单元和配重单元组成的动力吸振结构的共振达到消耗振动能量的目的，同时由于动力吸振装置采用了弹性阻尼结构，对曲轴转子组件的振动能量具有消耗功能，通过两种方式对曲轴转子组件的振动能量消耗，降低曲轴转子组件振动，进而减小向外传递的振动，达到降低压缩机噪声的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示意性的给出了本申请减振平衡块第一种实施例的立体结构图；
图2示意性的给出了本申请减振平衡块第一种实施例的剖面图；
图3示意性的给出了本申请减振平衡块第二种实施例的剖面图；
图4示意性的给出了本申请减振平衡块第二种实施例中弹性阻尼单元的立体结构图；
图5示意性的给出了本申请减振平衡块第三种实施例的剖面图；
图6示意性的给出了本申请减振平衡块第四种实施例的剖面图；以及
图7示意性的给出了本申请一种压缩机的结构图。
图中：
1、平衡块；101、安装座；102、弹性阻尼单元；103、配重单元；104、弹簧孔；105、弹簧；2、曲轴；3、静盘；4、动盘；5、上支架轴承座；6、转子；7、定子；8、下支架轴承座。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本申请实施例提供了一种减振平衡块，减振平衡块的质心相对于旋转中心线偏心设置，其包括安装座101、弹性阻尼单元102和配重单元103，弹性阻尼单元102连接在安装座101外侧，配重单元103连接于弹性阻尼单元102外侧。其中“旋转中心线”应当理解为当减振平衡块安装应用于曲轴等结构上用于提供动平衡力或减振时，曲轴的旋转轴线。上述的减振平衡块用于安装在压缩机内的曲轴上，由于质心偏心设置，其可以抵消曲轴轴系上的不平衡力，另外，平衡块中设置的弹性阻尼单元和其外部设置的配重单元可以组成动力吸振结构，吸收曲轴旋转时产生的振动能量。动力吸振结构中的弹性阻尼单元主要提供弹性和刚度，配重单元主要提供吸振质量，该动力吸振结构可以拓宽吸振的频带，其吸振效果受安装位置与主振动方向的影响，由于曲轴主要产生径向的一阶弯曲振动，故将动力吸振装置的主振动方向设置在曲轴径向，为了便于最大限度的吸振，该动力吸振装置一般位于曲轴模态振型的最大振幅处。当上述的平衡块安装应用于压缩机内的曲轴时，由于受到压缩机内部结构空间限制，尽可能将其安装在曲轴模态振型最大幅值附近，若减振平衡块安装在曲轴模态节点处，只具备抵消不平衡力的功能，动力吸振功能基本很小。
需要说明的是，安装座的功能是用于将减振平衡块安装于曲轴上，优选的，安装座设置为圆环筒状结构，可以套接在曲轴上，然后通过销接、螺钉、过盈配合或冷压等方式进行固定。
弹性阻尼单元和配重单元的形状包括但不限于圆环形、扇环形、矩形、梯形或其他形状。优选的，弹性阻尼单元102和配重单元103的截面均为扇环形状。其中，“截面”应当理解为垂直于旋转轴线的截面。
弹性阻尼单元优选为橡胶块，由于压缩机内部的环境一般是高温高压或者高温低压，橡胶块的材料优选为耐高温耐压耐油的橡胶材料。优选的，橡胶块分别与安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。
配重单元103优选为金属质量块，其材质包括但不限于钢、铜和其他密度大的金属或合金材料。
为了更大程度的提供弹性，并消耗振动能量，还可以在弹性阻尼单元中弹簧孔104，弹簧孔104内安装有弹簧105。优选的，弹簧105与弹簧孔104过盈连接，另外，弹性阻尼单元打孔的方向需与动力吸振装置消减主振动的方向一致，通常弹簧孔104的方向沿平衡块的径向设置，上述实施方式使得弹簧能够更大程度提供弹性，并消耗振动能量。需要说明的是，弹簧孔的数量可以根据设计需要添加，不限个数。其中，“径向”应当理解为在垂直于旋转中心线的平面内通过旋转中心线的方向
下面将参考附图1-7并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
如图1和2所示，减振平衡块包括安装座101、弹性阻尼单元102和配重单元103，弹性阻尼单元102连接在安装座101外侧，配重单元103连接于弹性阻尼单元102外侧。安装座101的截面为圆环形，弹性阻尼单元102和配重单元103的截面均为扇环形状。安装座101内形成用于套接曲轴的安装孔，安装座的轴线即为减振平衡块的旋转中心线，显然旋转平衡块的质心相对于旋转中心线为偏心设置，用于提供偏心力来抵消轴系旋转过程中的不平衡力。配重单元103为金属质量块，弹性阻尼单元102为橡胶块，橡胶块分别与安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。
本实施例中的橡胶块与金属质量块组成动力吸振结构，动力吸振结构与安装座组成减振平衡块。该减振平衡块具备两个功能，一是抵消曲轴及其上安装的偏心部件导致的不平衡力，二是通过平衡块的共振来吸收曲轴旋转时产生的振动能量，而且橡胶块本身作为弹性阻尼，具有消耗振动能力的效果。动力吸振结构中的橡胶块主要提供弹性和刚度，金属质量块主要提供吸振质量，该动力吸振结构可以拓宽吸振的频带。
实施例2
如图3和4所示，减振平衡块包括安装座101、弹性阻尼单元102和配重单元103，弹性阻尼单元102连接在安装座101外侧，配重单元103连接于弹性阻尼单元102外侧。安装座101的截面为圆环形，弹性阻尼单元102和配重单元103的截面均为扇环形状。安装座101内形成用于套接曲轴的安装孔，安装座的轴线即为减振平衡块的旋转中心线。配重单元103为金属质量块，弹性阻尼单元102为橡胶块，橡胶块分别与安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。弹性阻尼单元102内开设有弹簧孔104，弹簧孔104内安装有弹簧105。弹簧105与弹簧孔104过盈连接。弹簧孔104的方向沿平衡块的径向设置。弹簧的一端与橡胶块相抵接、另一端与安装座相抵接。平衡块的振动频率与其自身的刚度及质量有关，刚度越大，振动频率越大；质量越大，振动频率越小。弹簧安装于橡胶块的弹簧孔中，橡胶块打孔的方向最好与动力吸振装置消减主振动的方向一致，且要求弹簧与弹簧孔过盈配合，使得弹簧能够更大程度提供弹性刚度，利于消耗振动能量。在设计相同共振频率的情况下，金属质量块的质量越大，能够抵消更大的不平衡力。
实施例3
如图5所示，减振平衡块包括安装座101、弹性阻尼单元102和配重单元103，弹性阻尼单元102连接在安装座101外侧，配重单元103连接于弹性阻尼单元102外侧。安装座101的截面为圆环形，弹性阻尼单元102和配重单元103的截面均为扇环形状。安装座101内形成用于套接曲轴的安装孔，安装座的轴线即为减振平衡块的旋转中心线，显然旋转平衡块的质心相对于旋转中心线为偏心设置，用于提供偏心力来抵消轴系旋转过程中的不平衡力。配重单元103为金属质量块，弹性阻尼单元102为橡胶块，橡胶块分别与安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。配重单元103与安装座101一体连接形成中空腔体，所述弹性阻尼单元102设置在所述中空腔体内。
本实施例将实施例1中的金属质量块与安装座做成一个整体，在其中填充橡胶块。当曲轴及其偏心组件振动时，橡胶块可以起到消耗振动能量的目的，但是不具备共振吸收振动能量的功能。
实施例4
如图6所示，减振平衡块包括安装座101、弹性阻尼单元102和配重单元103，弹性阻尼单元102连接在安装座101外侧，配重单元103连接于弹性阻尼单元102外侧。安装座101的截面为圆环形，弹性阻尼单元102和配重单元103的截面均为扇环形状。安装座101内形成用于套接曲轴的安装孔，安装座的轴线即为减振平衡块的旋转中心线。配重单元103为金属质量块，弹性阻尼单元102为橡胶块，橡胶块分别与安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。弹性阻尼单元102内开设有弹簧孔104，弹簧孔104内安装有弹簧105。弹簧105与弹簧孔104过盈连接。弹簧孔104的方向沿平衡块的径向设置。配重单元103与安装座101分离设置，减振平衡块还包括设置在最外缘的防护罩106。防护罩106的材质优选为金属。
本实施例中的平衡块的外面安装圆柱状的金属防护罩，一方面可以对内部结构起到保护作用，同时对减振平衡块的径向振动起限位作用，防止平衡块径向偏移量过大，导致其产生二次不平衡问题。
实施例5
一种压缩机，其包括曲轴和设置于曲轴上的平衡块，其中平衡块为本申请实施例提供的任一种减振平衡块。且适用于通过曲轴进行驱动工作并会产生不平衡力和轴系振动的压缩机，例如涡旋式压缩机和滚动转子式压缩机。本实施例以涡旋式压缩机来举例说明压缩机的结构，如图7所示，涡旋式压缩机包括包括曲轴2、动盘4、静盘3、上支架轴承座5、转子6、定子7和下支架轴承座8，其中曲轴2上设置有平衡块1，平衡块1通过安装座101套接于所述曲轴2上并与曲轴2冷压连接。动力吸振结构和平衡块设计为一体，解决了压缩机由于内部空间不够，很难设计减振结构的问题。
需要说明的是，本申请压缩机的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，均可以参照现有技术中压缩机的结构，在此不再详细描述。
由于该压缩机中安装的平衡块为上述实施例中公开的减振平衡块，因此具有该平衡块的压缩机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。根据上述实施例的压缩机还可以包括壳体组件、电机组件、吸气管、排气阀等其他必要组件或结构，并且对应的布置位置和连接关系均可参考现有技术中的压缩机，各未述及结构的连接关系、操作及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。
实施例6
本申请还公开了一种制冷设备，包括实施例5提供的压缩机，由于该压缩机为上述实施例5中公开的压缩机，因此具有该压缩机的制冷设备也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
根据上述实施例的制冷设备可以为冰箱或者空调等，制冷设备的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。
本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (15)
1.一种减振平衡块，其质心相对于旋转中心线偏心设置，其特征在于，包括安装座(101)、弹性阻尼单元(102)和配重单元(103)，所述弹性阻尼单元(102)和所述配重单元(103)与所述安装座(101)连接。
2.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述弹性阻尼单元(102)连接在所述安装座(101)外侧，所述配重单元(103)连接于所述弹性阻尼单元(102)外侧。
3.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述的安装座(101)的截面为圆环形，所述弹性阻尼单元(102)和配重单元(103)的截面均为扇环形状。
4.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述弹性阻尼单元(102)内开设有弹簧孔(104)，所述弹簧孔(104)内安装有弹簧(105)。
5.根据权利要求4所述的减振平衡块，其特征在于，所述弹簧(105)与所述弹簧孔(104)过盈连接。
6.根据权利要求4所述的减振平衡块，其特征在于，所述弹簧孔(104)的方向沿所述平衡块的径向设置。
7.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述弹性阻尼单元(102)为橡胶块。
8.根据权利要求7所述的减振平衡块，其特征在于，所述橡胶块分别与所述安装座和配重单元通过硫化工艺粘结。
9.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述配重单元(103)为金属质量块。
10.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述配重单元(103)与所述安装座(101)一体连接形成中空腔体，所述弹性阻尼单元(102)设置在所述中空腔体内。
11.根据权利要求1所述的减振平衡块，其特征在于，所述配重单元(103)与所述安装座(101)分离设置，所述减振平衡块还包括设置在最外缘的防护罩(106)。
12.一种压缩机，包括曲轴(2)和设置于所述曲轴(2)上的平衡块(1)，其特征在于，所述平衡块(1)为如权利要求1-11任一项所述的减振平衡块。
13.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述平衡块(1)通过所述安装座(101)套接于所述曲轴(2)上并与所述曲轴(2)冷压连接。
14.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为涡旋式压缩机或滚动转子式压缩机。
15.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求12-14任一项所述的压缩机。
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