CN207005071U - 旋转式压缩机及其曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转式压缩机及其曲轴，所述旋转式压缩机的曲轴包括轴部和偏心部，所述偏心部具有第一端和第二端，所述第一端形成为曲轴止推部，所述第二端设有不贯通所述偏心部的凹槽。根据本实用新型实施例的旋转式压缩机能够降低止推摩擦副的摩擦损耗，延长了压缩机的使用寿命，提高了压缩机的压缩效率。

Description

旋转式压缩机及其曲轴

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种旋转式压缩机及其曲轴。

背景技术

相关技术中，滚动转子式旋转压缩机通常采用曲轴的偏心部的下端面作为曲轴止推部，与副轴承的上端面配合以形成滑动止推摩擦副，从而适时限制曲轴的轴向运动。上述结构相对于传统的采用曲轴的副轴部的下端面作为止推部而言，不需要止推片等零件，结构更简单、紧凑，具有更低的成本并得到广泛应用。

但是实际使用过程中发现，上述结构的止推摩擦副的磨损非常严重，严重影响压缩机的性能，尤其是在恶劣运行工况下这一缺点尤为突出。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种能够降低止推摩擦损耗的曲轴。

本实用新型还提出了一种具有该曲轴的旋转式压缩机。

根据本实用新型实施例的旋转式压缩机的曲轴包括轴部和偏心部，所述偏心部具有第一端和第二端，所述第一端形成为曲轴止推部，所述第二端设有不贯通所述偏心部的凹槽。

根据本实用新型实施例的曲轴，通过在远离曲轴止推部14的第二端上设置凹槽，以使曲轴应用在压缩机上时，活塞受到的气体力主要通过偏心部上的不贯通部分传递到曲轴止推部上，使力的作用点下移，减小了作用在偏心部的倾覆力矩，从而改善了作用在曲轴止推部上的面压，使作用在止推摩擦副上的接触应力分布更均匀，有效降低了止推摩擦副的磨损，同时由于减少了粗糙接触的面积，因此还有效降低了摩擦损失，延长了压缩机的使用寿命，提高了压缩机的压缩效率。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹槽的开口位于所述偏心部的所述第二端上，所述凹槽沿自所述开口向所述槽底逐渐靠近所述曲轴止推部。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹槽的侧壁自所述第一端向所述第二端逐渐远离所述轴部的中心轴线。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹槽的侧壁自所述第一端向所述第二端与所述轴部的中心轴线之间的间距固定。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹槽的宽度恒定。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹槽与所述曲轴的外壁之间的距离为所述凹槽的壁厚，所述凹槽的壁厚自所述第一端向所述第二端逐渐增大或逐渐减小或者固定不变。

根据本实用新型的一些实施例，所述偏心部与所述活塞相接触的外壁的高度为H0，凹槽的深度为H1，满足如下关系：0.5H0<H1≤H0-2mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一端和所述第二端还具有局部凹陷部，所述开口位于所述第二端的局部凹陷部上。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹槽至少位于参照平面的左侧；其中，参照平面为所述偏心部的中心轴线与所述轴部的中心轴线所在的平面，左右方向采用以下方式进行定义：沿所述电机部件向所述压缩部件方向观察，曲轴顺时针转动时，所述偏心部的中心轴线位于所述轴部的中心轴线与所述观察者之间；沿所述电机部件向所述压缩部件方向观察，曲轴逆时针时针转动时，所述轴部的中心轴线位于距离所述偏心部的中心轴线与所述观察者之间。

根据本实用新型第二方面实施例的旋转式压缩机，包括电机部件以及压缩部件，所述压缩部件包括上述实施例的曲轴，其中所述第二端靠近所述电机部件。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是传统的旋转式压缩机的示意图，

图2是传统的旋转式压缩机的曲轴受力示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例的曲轴的示意图。

图4是图3的A-A剖视示意图。

图5是根据本实用新型一个实施例的旋转式压缩机的示意图。

图6是根据本实用新型一个实施例的旋转式压缩机的曲轴的受力示意图。

图7是根据本实用新型一个实施例的旋转式压缩机的止推摩擦副的受力示意图。

图8是根据本实用新型另一个实施例的旋转式压缩机的示意图。

附图标记：

传统结构：

曲轴10’，主轴部11’，副轴部12’，偏心部13’，曲轴止推部14’，主轴承30’，副轴承40’，活塞50’，气缸60’，

本申请：

旋转式压缩机100，曲轴10，主轴部11，副轴部12，偏心部13，曲轴止推部14，局部凹陷部15，

凹槽20，主轴承30，副轴承40，活塞50，气缸60。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本申请是申请人基于以下认识作出的：

对传统的旋转式压缩机的结构简述如下：参照图1所示，传统的旋转式压缩机包括电机部件和压缩部件，压缩部件包括：气缸60’、活塞50’、滑片(图中未示出)、主轴承30’、副轴承40’和曲轴10’等。气缸60’内被分隔为吸气腔和排气腔，电机部件通过曲轴10’的轴部带动压缩部件运动，以实现吸气腔和排气腔的容积变化，以完成不断吸入、压缩和排出冷媒的工作过程。

曲轴10’包括轴部和偏心部13’，轴部包括主轴部11’和副轴部12’，主轴部11’与主轴承30’配合并与电机部件连接，副轴部12’与副轴承40’配合。曲轴10’通过偏心部13’远离电机部件的一侧的表面为曲轴止推部14’，副轴承40’靠近电机部件的一侧的表面为副轴承止推部，副轴承止推部与曲轴止推部14’配合，进而限制曲轴10’的轴向运动。曲轴止推部14’与副轴承止推部共同构成滑动止推摩擦副。压缩机的油池通过曲轴10’供油油路(图中未示出)对止推摩擦副供油和润滑。

对于已有的旋转式压缩机而言，止推摩擦副处的磨损严重，尤其是在恶劣运行工况下这一现象尤为突出。这样，不仅压缩机运行的可靠性较差，而且需要经常更换零部件，同时造成较大的摩擦损失，严重影响压缩机的性能。

对于现有设计止推摩擦副磨损原因，本领域技术人员一直不能从根本上认识到造成磨损的关键因素。鉴于此，本申请人经大量、反复、深入地研究才发现并明确了导致止推摩擦副磨损这一问题的关键因素。图2为本申请人研究发现的止推摩擦副磨损原理的说明图。为方便观察，图中对曲轴10’的变形进行了放大。

本申请人发现，曲轴10’受到轴向力Fm的作用，轴向力Fm主要包括转动部件自身所受重力及电机轴向磁拉力。而曲轴10’的偏心部13’在由吸气腔和压缩腔压差所导致的气体力Fg的作用下，使曲轴10’产生了较大变形，如图2所示。

曲轴10’变形后曲轴止推部14’将发生倾斜，曲轴止推部14’的外侧与副轴承40’的端面形成线接触，进而导致了局部接触应力集中，图中对止推摩擦副接触应力P分布进行了示意。这样，过大的局部接触应力将造成剧烈的磨损，甚至导致止推部刮伤或粘着，严重时会造成止推摩擦副的失效。

由此可见，气体力Fg导致的曲轴10’变形以及对曲轴止推部处形成的倾覆力矩才是造成止推摩擦副磨损的关键因素。

本申请人进一步研究发现，由于气体力主要由运行工况及气缸60’直径、高度等主要结构参数确定，而曲轴10’的轴径出于提升压缩机性能的考虑，通常采用小径化设计，导致曲轴10’刚性较差，最终使得止推摩擦副磨损成为业内较为普遍的问题。也正因为气体力Fg及曲轴10’刚性受其他因素制约、难以改变，所以使止推摩擦副磨损的改善受到很大的制约，具有较大的难度。

本实用新型基于对止推摩擦副磨损原因的研究，提出了在曲轴偏心部设置不贯通的凹槽，使得活塞受到的气体力主要通过曲轴偏心部上的不贯通部分传递到曲轴，力的作用点下移，其对偏心部的倾覆力矩减小，改善了曲轴止推部的面压。

下面参考图3至图8详细描述根据本实用新型实施例的曲轴10和旋转式压缩机100。

如图3所示，根据本实用新型实施例的旋转式压缩机100的曲轴10包括轴部和偏心部13，偏心部13具有第一端和第二端，第一端形成为曲轴止推部14，第二端设有不贯通偏心部13的凹槽20。

根据本实用新型实施例的曲轴10，通过在远离曲轴止推部14的第二端上设置凹槽20，以使曲轴10应用在压缩机上时，活塞50受到的气体力主要通过偏心部13上的不贯通部分传递到曲轴止推部14上，使力的作用点下移，减小了作用在偏心部13的倾覆力矩，从而改善了作用在曲轴10止推部上的面压，使作用在止推摩擦副上的接触应力分布更均匀，有效降低了止推摩擦副的磨损，同时由于减少了粗糙接触的面积，因此还有效降低了摩擦损失，延长了压缩机的使用寿命，提高了压缩机的压缩效率。

可以理解，对于多缸压缩机而言，偏心部13的个数为多个，多个偏心部13中的至少一个的第二端设有不贯通偏心部13的凹槽20。

进一步地，在图3所示的具体实施例中，凹槽20的开口位于偏心部13的第二端上，凹槽20沿自开口向槽底逐渐靠近曲轴止推部14。这样，气体力通过凹槽20的不贯通部分传递到曲轴止推部14上时作用更稳定、避免了应力集中分布。

为了进一步缓解轴向力Fm对曲轴止推部14磨损的影响，可采用一下设计：凹槽20的侧壁自第一端向第二端逐渐远离轴部的中心轴线，如图4所示。当然，本实用新型并不限于此，在另一些实施例中，凹槽20的侧壁自第一端向第二端与轴部的中心轴线之间的间距固定。

此外，凹槽20可以是等宽凹槽20或非等宽凹槽20，也就是说，凹槽20的宽度可以是恒定(参见图5和图8所示)的，也可以是渐增或渐减的。类似地，凹槽20的壁厚也可以是恒定的、渐增的或渐减的。换言之，凹槽20与曲轴10的外壁之间的距离为凹槽20的壁厚，凹槽20的壁厚自第一端向第二端逐渐增大或逐渐减小或者固定不变。

图5对曲轴的受力分布进行了示意，图6中对止推摩擦副的接触应力P分布进行了示意。如图5和图6所示，曲轴10受到轴向力Fm的作用，其构成主要是转动部件自身所受重力及电机轴向磁拉力。曲轴10偏心部13主要受吸气腔和压缩腔压差所导致的气体力Fg作用，曲轴10变形主要由气体力Fg产生。曲轴10变形后曲轴10止推部将发生倾斜，止推部外侧与下轴承端面形成线接触，局部接触应力集中，偏心部13设置轴向不贯通槽后，活塞50受到的气体力主要通过曲轴10偏心部13不贯通部分传递到曲轴10，力的作用点下移，其对偏心部13的倾覆力矩减小，改善了曲轴10止推部的面压。

本申请人经深入研究发现，凹槽20的深度决定了力作用点下移程度，凹槽20的深度过小，力作用点下移效果不明显；凹槽20的深度过大，则凹槽20的不贯通部分的高度过小，力传递部分存在强度问题。作为优选是双方是，偏心部13与活塞50相接触的外壁的高度为H0，凹槽20的深度为H1，满足如下关系：0.5H0<H1≤H0-2mm。

根据本实用新型的一些实施例，第一端和第二端还具有局部凹陷部15，开口位于第二端的局部凹陷部15上。局部凹陷部15对偏心部13的外侧壁的高度有一定影响。

压缩部件包括：气缸60、活塞50、滑片(图中未示出)、主轴承30、副轴承40和曲轴10等。气缸60内被分隔为吸气腔和排气腔，电机部件通过曲轴10的轴部带动压缩部件运动，以实现吸气腔和排气腔的容积变化，以完成不断吸入、压缩和排出冷媒的工作过程。

曲轴10的轴部包括主轴部11和副轴部12，主轴部11与主轴承30配合并与电机部件连接，副轴部12与副轴承40配合。当曲轴止推部14与副轴承40配合时，曲轴10的偏心部13的曲轴止推部14与副轴承40的副轴承止推部形成为止推摩擦副，当曲轴10与止推板止推配合时，是曲轴10的偏心部13的曲轴止推部14与止推板的止推板止推部形成为止推摩擦副。

结合图3和图4所示，优选地，凹槽20至少位于参照平面的左侧。其中，参照平面为偏心部13的中心轴线与轴部的中心轴线所在的平面，左右方向采用以下方式进行定义：沿电机部件向压缩部件方向观察，曲轴10顺时针转动时，偏心部13的中心轴线位于轴部的中心轴线与观察者之间；沿电机部件向压缩部件方向观察，曲轴10逆时针时针转动时，轴部的中心轴线位于距离偏心部13的中心轴线与观察者之间。这样，能够使力的作用点下移，减小了作用在偏心部13的倾覆力矩，从而改善了作用在曲轴10止推部上的面压，使作用在止推摩擦副上的接触应力分布更均匀，有效降低了止推摩擦副的磨损。

如图5和图8所示，根据本实用新型第二方面实施例的旋转式压缩机100，包括电机部件以及压缩部件，压缩部件包括上述实施例的曲轴10，其中第二端靠近电机部件。上述旋转式压缩机100的止推摩擦副的磨损显著降低，使用寿命更长、压缩效率更高。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述曲轴包括轴部和偏心部，所述偏心部具有第一端和第二端，所述第一端形成为曲轴止推部，所述第二端设有不贯通所述偏心部的凹槽。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述凹槽的开口位于所述偏心部的所述第二端上，所述凹槽沿自所述开口向所述槽底逐渐靠近所述曲轴止推部。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述凹槽的侧壁自所述第一端向所述第二端逐渐远离所述轴部的中心轴线。

4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述凹槽的侧壁自所述第一端向所述第二端与所述轴部的中心轴线之间的间距固定。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述凹槽的宽度恒定。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述凹槽与所述曲轴的外壁之间的距离为所述凹槽的壁厚，所述凹槽的壁厚自所述第一端向所述第二端逐渐增大或逐渐减小或者固定不变。

7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述偏心部与旋转式压缩机的活塞相接触的外壁的高度为H0，凹槽的深度为H1，满足如下关系：0.5H0<H1≤H0-2mm。

8.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述第一端和所述第二端还具有局部凹陷部，所述开口位于所述第二端的局部凹陷部上。

9.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，所述凹槽至少位于参照平面的左侧；

其中，参照平面为所述偏心部的中心轴线与所述轴部的中心轴线所在的平面，左右方向采用以下方式进行定义：沿旋转压缩机的电机部件向所述压缩部件方向观察，曲轴顺时针转动时，所述偏心部的中心轴线位于所述轴部的中心轴线与所述观察者之间；沿所述电机部件向所述压缩部件方向观察，曲轴逆时针时针转动时，所述轴部的中心轴线位于距离所述偏心部的中心轴线与所述观察者之间。

10.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括电机部件以及压缩部件，所述压缩部件包括：如权利要求1-9中任一项所述的曲轴，其中所述第二端靠近所述电机部件。