CN1101701A - 旋转斜盘式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种在承压部分处具有极佳强度和耐磨性的旋 转斜盘式压缩机，包括连在旋转斜盘凸起部分和所述 承压部分之间的推力轴承，所述斜盘与驱动轴一起连 接驱动，而所述承压部分设在一个缸体上；所述缸体 由如下化学成分的铝合金制成；按重量百分比，1.5 至3.5％的铜，13至16％的硅，0.5％或更少的镁， 1.0％或更少的锌，1.0％或更少的铁，其余为铝。

Description

本发明涉及一种诸如汽车空调用的旋转斜盘式压缩机，本发明尤其涉及对支承斜盘推力载荷的支承部分的强度及耐磨性的改进。

图1示出一种广泛用于诸如汽车空调的旋转斜盘压缩机（以下简称为压缩机）的例子，这种压缩机公开于日本未审查专利公开文本62-51776中。该压缩机包括一个安装在驱动轴14上的旋转斜盘16，轴14由两个缸体10和12支承。在用贯通螺栓26将两个缸体10、12和设于其外的两个壳体22，24连在一起时，便将旋转斜盘16和设置于其两侧的推力轴承20、20夹持住。

图2放大表示了推力轴承20的一部分，该轴承包括：一个以一预定过盈量套在驱动轴14上的内环20a，一个以一预定间隙套在驱动轴14上的外环20b，和由内、外环20a，20b夹持着的滚针20c。在围绕驱动轴14形成的缸体12的承压部分12a上设有一个突出的接触面12b，将该面设置成使外环20b的内径部分与其接触。由于上述结构，将接触面12b的外侧部分形成阶状回缩的释压面12c。以同样的方式构成图1所示的承压部分10a。另一方面，在旋转斜盘16的凸台16a上设置一个伸出的接触面16b，并将其制成与内环20a的外径部分接触。由此将接触面16b的内侧部分制成阶状回缩的释压面16c。

当将图1所示的两个壳体22，24和两个缸体10，12紧密连接从而夹住旋转斜盘16时，推力轴承20内外环20a，20b的平行变形即可吸收轴向过盈。根据旋转斜盘16的旋转由冷却剂压缩反作用力所形成的推力载荷也由推力轴承20所承受。

但正如可从图1和2中看出的那样，推力轴承20外环20b的内外直径表面没有约束，且如上所述，与承压部分10a、12a相接触的外环20b的接触面积较小。因此，外环20b趋于在滚动摩擦的作用下共同地转动，趋于承受偏心摆动。为此，在长时间运转或润滑不充分的情况下，由于外环20b是由高碳铬轴承钢制成的，所以完全由铝合金，如ADC12（JISH5302，1990）制成的缸体10，12的承压部分10a，12a便迅速磨损并在压缩机中形成压力游隙。

为克服上述缺点，本发明人试制一种在日本审定的实用新型公告4-41261中所公开的铝合金的缸体10，12。这种铝合金按重量百分比包括：4.0至5.0%的铜，13.5至15.5%的硅，0.5%或更低的镁，1.0%或更少的锌，1.3%或更少的铁，其余为铝。按照上述日本实用新型4-41261中所公开的铝合金，其中硅的含量比常规铝合金高。因而可使缸体承压部分的强度增加，从而防止其被磨损。

但已清楚地得知，在恶劣的工况下即使是使用了上述铝合金亦不能取得令人满意的耐磨性。当硅的含量高于上述官方杂志所述铝合金中的含量时，很难进行铸造，并使成本上升。

本发明的目的是，即使外环一起旋转且偏心摆动时，在不增加生产成本的情况下防止承压部分磨损。

为解决上述问题，本发明提供一种新型旋转斜盘式压缩机，该压缩机具有极好的强度和耐磨性，本发明亦提供一种生产上述压缩机的方法。

下面将对本发明之要点予以描述。

（1）一种在承压部分处具有极佳强度和耐磨性的旋转斜盘式压缩机，包括连在旋转斜盘凸起部分和所述承压部分之间的推力轴承，所述斜盘与驱动轴一起连接驱动，而所述承压部分设在一个缸体上;所述缸体由如下化学成分的铝合金制成：按重量百分比，1.5至3.5%的铜，13至16%的硅，0.5%或更少的镁，1.0%或更少的锌，1.0%或更少的铁，其余为铝。

（2）一种用于生产在承压部分处具有极佳强度和耐磨性的旋转斜盘式压缩机的方法，这种压缩机包括连接于旋转斜盘的凸起部分和所述承压部分之间的推力轴承，所述旋转斜盘与驱动轴一起连接驱动，而所述承压部分设在一个缸体上;该方法包括如下步骤：

通过铸造铝合金制成所述缸体，铝合金的化学组份按重量百分比为：1.5至3.5%的铜，13至16%的硅，0.5%或更少的镁，1.0%或更少的锌，其余为铝;

用冷却的方法在所述承压部分中调节初始硅晶体的面积占有率;

通过切割所述承压部分表面来调整所述初始硅晶体的高度。

下面将结合附图对本发明进行描述，其中：

图1为一种普通旋转斜盘式压缩机的纵向剖视图;

图2是一种普通旋转斜盘式压缩机主要部分的放大剖视图;

图3是表示在试验中铜的含量和磨损量之间关系的曲线图。

本发明实现了即使在外环连带地转动并偏心摆动时，在不增加制造成本的情况下防止承压部分磨损。

本发明铝合金所包含的铜比日本审定实用新型4-41261中所述的铝合金少，因而形成一个相对软的基体。在由本发明的铝合金所构成的缸体中，每一个均从承力部分单独凸出的初始硅晶体由于推力轴承外环与承力部分接触而被推入基料中。接着，便可很容易地使初始硅晶体的高度均匀一致。其结果是在这种压缩机中，在恶劣的工况下从推力轴承外环来的过盈和推力载荷基本上由大量的初始硅晶体所支承，且连带转动和偏心摆动也基本上由大量的初始硅晶体所支承。

本发明铝合金的硅含量并不太高因而可以很容易地进行机加工和铸造。

下面将描述本发明铝合金的化学组份。

在按重量百分比铜的含量低于1.5%的情况下，除去初始硅晶体或共晶硅晶体之外的基体变得太软，且难以保证强度。与此相反，在按重量百分比铜含量大于3.5%的情况下，基体变硬，难于获得本发明的效果。

在按重量百分比硅含量少于13%的情况下，与ADC12相似，初始硅晶体含量小，故难于保证耐磨性能和强度。与之相反，在按重量百分比硅含量超过16%时，可铸性降低，材料变脆且机加工性能变劣。

为改善机加工性能，按常规用量加入镁、锌和铁。镁对于提高机械强度和可切削性是有效的，且其按重量百分比的许用极限为0.5%。在按重量百分比加入其上限1.0%以下的锌时将改善可铸性。在将锌与镁一起加入时可提高机械强度。在铁的加入量小于其按重量百分比的上限1.0%时，将提高机械强度。在模铸过程中，铁会防止铸件粘在铸模上。

镁、锌和铁做为杂质含在铝材料中。但必须如上所述确定许用极限。另外，在将锰、镍、铬、钛、硼、钙和钠加入铝材中时，它们便是杂质。但在常用标准之内加入少许并不会影响本发明。

下面将描述本发明的一个实例。

除构成缸体的材料之外，本发明的压缩机与图1和2所示的常规压缩机一样。因此使用同样的序号并参照图1和2进行描述。

该压缩机的缸体10和12由铝合金制成，其成份按重量百分比为：2.0%的铜，15%的硅，0.2%镁，0.5%锌，0.9%铁，其余为铝。这种铝合金可在如表1所示铸造条件进行模铸，因而可以单件成形制成缸体10，12。

表1

条件  条件值

铸模夹持力（吨）  630

铸造温度（℃）  660

铸模温度（℃）  120至140

表压（kg/cm²） 300

压实率（m/sec）  2.5至3.0

冷却时间（sec）  8.5

喷丸时间（sec）  50

由于本发明的铝合金中硅的含量不很高，从图1所示的铸造和铸模温度可看出，能够容易地完成铸造操作。

表2表示利用模铸制成的本发明铝合金的一般特性。

表2

特性  值

凝固温度范围（℃）  538至610

热膨胀系数（/℃） 18.8×10¹⁶

拉伸强度（kg/mm²） 26.3

延伸率（%）  1.0

冲击值（kg·m/cm³） 0.4至0.7

Hv硬度  85至110

比重（g/cm³） 2.7

根据如表2所示拉伸强度、延伸率、冲击值和Hv硬度，可以看出，除去本发明铝合金中的初始硅晶体之外，基体比上述日本实用新型4-41261所描述的铝合金软。这是因为本发明的铝合金中铜含量低于现有技术所述的铝合金。

评价：

作为一个比较用的例子，准备了一个缸体10，12是由日本实用新型4-41261中所述的铝合金制成，而其它元件与本发明实施例的相同。用本发明实施例的压缩机和比较例的压缩机作连续运转试验，试验条件为在无润滑的情况下以700转/分钟的速度连续运转100小时。各压缩机推力轴承20的外环20b均由SUJ2（JISG4805，1965）制成。试验后测量这些压缩机缸体10，12承压部分10a，12a的磨损量（μm），测量结果如表3所示。

表3

承压件磨损量

本发明  小于20μm

比较例  80μm左右

由表3可知，在本发明的压缩机中，即使是外环在恶劣的工况下承受连带转动和偏心摆动，其承压部分也比比较例压缩机耐磨。

这是由于，在本发明压缩机的缸体10、12中，每个从承压部分10a，12a单独向外突出的初生硅晶体都被与承压部分10a，12a相接触的推力轴承20的外环20b推入基材中。这样，初生硅晶体的高度易于均匀一致。另外，初生硅晶体在切削加工中对切削不敏感，从而增加其占有面积率。因初生硅晶体不凸出，故延长了切削刀具的寿命。其结果是，在本发明的压缩机中，推力轴承20，20的外环20b所产生的过盈和推力载荷基本上由许多初生硅晶体所支承，且在恶劣工况下，连带转动和偏心摆动也基本上由许多初生硅晶体所支承。

根据本发明的压缩机没有增加制造成本，且即使是在恶劣的工况下，也能降低承压部分10a，12a的磨损。

就此而言，曾利用具有由普通铝合金ADC12制成的缸体10，12的压缩机完成了同样的磨损试验。其结果是，承压部分10a、12a磨损且磨损量为150至180μm。另一方面，在承压部分10a，12a的磨损量较小的压缩机实施例中，缸体内径8的磨损量也较小，因此不必在其中插入衬套。这样可以减轻压缩机的重量并减少零部件数量。

本发明的压缩机具有以下效果。缸体10，12的铸造应变量小，则残余应力释放后的尺寸变化也小。

试验：

制备缸体10，12，其中铜的含量为1至4%，其它条件与上述实施例的相同。然后，将该缸体装在压缩机中。

对各压缩机进行实际耐久性试验，然后测量承压部分10a，12a的磨损量。测量结果见图3。

从图3可以看出，当铜含量小于1.5%时，不易保持缸体10，12的机械强度，因而出现磨损。相反，铜含量超过3.5%，缸体10，12变得太硬，也出现磨损。

根据该试验，在采用如权利要求所述的结构时，即使考虑到批量生产中所产生的误差，依然能够获得本发明的效果。

如以上详细描述的那样，在本发明的旋转斜盘式压缩机中，缸体由权利要求所述的铝合金组成，因此即便是在外环连带转动且偏心摆动时，亦可在不增加制造成本的条件下降低承压部分的磨损。

Claims (2)

1、一种在承压部分处具有极佳强度和耐磨性的旋转斜盘式压缩机，包括连在旋转斜盘凸起部分和所述承压部分之间的推力轴承，所述斜盘与驱动轴一起连接驱动，而所述承压部分设在一个缸体上；所述缸体由如下化学成分的铝合金制成：按重量百分比，1.5至3.5%的铜，13至16%的硅，0.5%或更少的镁，1.0%或更少的锌，1.0%或更少的铁，其余为铝。

2、一种用于生产在承压部分处具有极佳强度和耐磨性的旋转斜盘式压缩机的方法，这种压缩机包括连接于旋转斜盘的凸起部分和所述承压部分之间的推力轴承，所述旋转斜盘与驱动轴一起连接驱动，而所述承压部分设在一个缸体上;该方法包括如下步骤：

通过铸造铝合金制成所述缸体，铝合金的化学组份按重量百分比为：1.5至3.5%的铜，13至16%的硅，0.5%或更少的镁，1.0%或更少的锌，其余为铝;

用冷却的方法在所述承压部分中调节初始硅晶体的面积占有率;

通过切割所述承压部分表面来调整所述初始硅的高度。

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