滑管式壓縮機是靠曲柄撥動滑塊來帶動活塞,作彈性結合傳動,所以加工裝配精度要求低,結構簡單,加工容易,適合大批量生產,成本也略低。其主要缺點是活塞對氣缸壁側壓力較大,磨損較大。目前國產家用電冰箱普遍采用此種壓縮機。
下麵介紹其主要零組件。
①曲柄軸:曲柄軸屬曲軸的一種,主要在家用電冰箱的全封閉活塞式壓縮機中配用,它是壓縮機的重要零件。從結構特點上可將其分成三段,即曲柄銷、平衡塊和主軸頸。在主軸頸下段裝電機轉子,主軸頸上段在壓縮機機座孔中旋轉曲柄銷在滑塊孔中做高速轉動,故曲柄銷外圓與滑塊孔采用間隙配合;平衡塊是用來平衡活塞運動時產生的慣性力,使壓縮機運動時具有良好的平衡,減少振動和噪聲。
曲柄軸的作用是傳遞電動機以扭矩形式輸入的動力,並把它轉變成活塞往複運動的力去壓縮氣體做功。同時,還可帶動油泵,保證各運動麵得到潤滑。曲柄銷與主軸頸兩旋轉中心在垂直軸線方向的距離是活塞行程的一半。由於在壓縮機工作過程中,曲柄軸周期性地承受交變負荷,因此要求它具有足夠的強度、較高的耐磨性,對加工尺寸度和光潔度的要求也很高。曲柄軸的材料可采用優質碳素鋼或球墨鑄鐵。
②滑管、滑塊機構:滑管滑塊與活塞、曲蔭銷、氣缸的裝配關係及運動走向,清楚看出滑管滑塊的結構。帶有長孔的沿管與空心的簡形活塞焊接成相互垂直的丁字型整體,圓柱形滑塊裝在滑管內,片在沿著內滑行。在沿塊的腰部中心開有一圓孔,曲柄銷穿過滑管壁的上.下長孔(起導槽作用),垂直地插入這個圓孔,形成一副軸承。由於曲柄銷與主軸軸心偏心,當曲倆軸旋轉時,使曲柄銷圍若主軸軸心轉動,導致滑塊一麵繞曲柄軸心旋轉,—麵在滑管內行,並帶動活塞在氣缸內作往釔直線運動。
活塞是高壓高溫和高速狀況下工作,為保證壓縮機的性能要求,活塞不僅要求具有較高的耐磨性,還要保證形狀和位置公差。以減少壓縮過程中製冷劑氣體的泄漏,提高壓縮機的製冷能力。為保證|壓縮機運轉平穩,活塞和滑管的總重量越輕越好,以減少其慣性力。活塞與滑管可采用優質碳素鋼、鋁合金或鑄鐵製成。
滑塊外圓與滑管內孔是間隙配合,滑塊在沿管內做往複運動。曲柄銷在滑塊的中心圓孔內做高速旋轉運動。滑塊將曲柄軸的旋轉運動變成為活塞的往複運動,同時將曲柄軸輸入的動力傳給活塞去壓縮氣體塊是又運動又傳力的零件,要求其具有較高的強度和耐磨性。滑塊可采用合金鑄鐵,球墨鑄鐵或粉末冶金材料來製造。
③氣缸:氣缸是壓縮機主要零件中最複雜的一件,起著多種作用。它是直接壓縮氣體的工作部分,需承受壓縮氣體的壓力和溫度,活塞要在其中作往複運動,吸氣和排氣閥組件需安裝在氣缸端頭,氣缸結構本身往往又是一個消聲器,起著降低噪聲的作用。
某滑管式壓縮機氣缸的外形和剖麵圖。氣缸外形呈元寶形狀,氣缸體中間是氣缸筒,活塞在其中運動。兩邊分別是高HI腔與低壓腔,高壓腔與排氣口相接,低壓腔中裝有兩個吸氣管,氣體經吸氣管吸入。由剖麵圖可淸楚看出氣體流向,氣體流動-時要多次經過擴大腔室,使聲波在腔室中往返傳播,相互進行幹涉起到降噪作用。這種氣缸體實為一個整體式的擴大型消聲器。
考慮到氣缸的作用和工作條件,對氣缸要求甚嚴,多采用高級鑄玦、球墨濤鐵或鋼製成,內部組織應均勻,不得有砂眼、氣孔等。
缸體內表麵需進行精加工,使之具有較高的幾何精度和光潔度,以減少氣體泄漏。
④機座:機座是用來連接氣缸和安裝電動機的,並做主軸頸軸承之用。它由安裝氣缸的平麵和安裝電動機的四個支柱端麵以及主軸頸軸承孔和四個支柱構成,有關部分。機座應具有足夠的強度和剛度,以保證壓縮機能正常工作,安裝電動機的四個支柱端麵與主軸承孔中心線應垂直,連接氣缸的平麵應平整,以免產生漏氣現象。機座的材料均采用高級鑄鐵,材料組織不能有砂眼、氣孔等弊病。主軸承孔應具有較高的幾何和光潔度,並要保證圓柱度的公差要求。
⑤氣閥:氣閥也是壓縮機的重要組件,如果將壓縮機視做製冷係統的心髒,氣閥相當於心瓣,在運行過程中它起著分配氣體的作用,控製著壓縮機的吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個過程。氣閥有多種型式,在小型全封閉壓縮機上的氣閥均采用簧片閥且為組合式。
簧片組合閥結構原理圖,此屬逆流式氣閥。舌形吸氣閥片裝在閥板下麵,其一端用兩個銷釘固定在閥扳上,另一端可自由運動並伸到氣缸端麵上相應的凹槽中,凹槽高度限製了閥片的升程,起到升高限製器的作用。弓形排氣閥裝在閥板上麵,弓形兩端固定在閥板上,閥片上麵安放一個彈簧片,閥片與彈簧片之間有一墊片,在彈簧片上麵有一個弓形蓋板,作為排氣閥的升高限製器。為了避免泄漏,在閥板與氣缸蓋、氣缸端麵之間必須用耐油橡膠石棉墊密封。氣閥的結構和性能的好壞對壓縮機的性能、可靠性有直接影響,因此,要求氣閥結構合理,閥片彈力大小適當,氣閥應在相應壓力下能及時開關。考慮到氣閥的工作條件與特點,對閥片材料有以下要求:耐疲勞強度高、有特殊彈性、高硬度、耐磨、表麵致密和厚度均勻平直。
(2)曲柄連杆式壓縮機。在較大冰箱中陡用的曲抦連杆式壓縮機的結構與曲柄沿管式壓縮機基本相似,兩種壓縮機都是用曲柄軸作主軸,軸均采用單點支承,都是通過曲柄軸運動將電機轉動轉變成活塞的往複運動,其它零組件也差別不大。其主要區別是這種壓縮機以連杆替代了滑管滑塊機構。而且,這種壓縮機的活塞也與曲管式瞞機的不同。曲柄滑管式壓縮機的活塞是與滑宵焊接成丁字型整體的中空活寵,而消連杆式壓縮機采用的是單獨運動的筒形活塞。
①連杆:這是一種大頭不剖分的整體式連杆。按連杆上各部分的不同作用,可將連杆分成三部分,即小頭、大頭與杆身。小頭與活塞銷相連接,大頭與曲柄銷相連接,杆身起著連接小頭與大頭的作用。隨著電機轉動,曲柄銷要圍繞著主軸頸旋轉,促使連杆大頭也繞之旋轉,通過杆身的擺動和活塞銷在連杆小頭內的旋轉運動,轉變成活塞的往直線運動來壓縮氣體。
②活塞:活塞是壓縮機的主要組件,電機耗功的大部分均用在活塞對製冷劑氣體壓縮作功上,又因活塞在氣;內作高速往複運動,故對活塞要求較高。要求活塞重量輕,材質導熱係數高,強度高,熱膨脹小,.鑄造性能和加工性能良好。連杆式壓縮機用活塞的結構原理。在這類活塞上不設活塞環,隻在活塞的外削出一道或幾道凹槽,用來貯油密封,並采用減小氣缸與活塞間間隙的辦法來減少氣體的泄漏量。銷座用於安裝活塞銷,通過它與連杆小頭相連接。銷座位於活巒裙部,它使裙部壁厚顯得很不均勻,導致變形不均勻,以致使氣缸發生拉毛、咬住現象。為防止這種現象發生,常在裙部銷座附近表麵製有一定深度的凹陷部分。
四、回轉活塞式壓縮機
由前述壓縮機類型的介紹中可知,回轉活塞式壓縮機中可分成多種,這裏僅介紹在電冰箱與空調器中使用的滾動轉子式和滑片式壓縮機。
1、滾動轉子式製冷壓縮機。滾動轉子式壓縮機屬於回轉活塞式的一種,根據它的工作特點,又稱為“固定葉片式壓縮機”,由於它本身有許多優點,故在國外空調及冰箱中得到廣泛應用與發展,有人稱它是當今世界上最新的第三代產品。近幾年,國內對此種壓縮機的發展也給予相當重視,一些廠家相繼引進生產線。如由日本大金株式會社引進T年產20萬台空調壓縮機的關鍵零件生產線,並於88年通過了國家驗收。上海冰箱壓縮機廠引進了日本三菱公司的電冰箱滾動轉子式壓縮機生產線,且早已投入批量生產。其它如珠海家用電器廠從美國引進全套生產設備。一些單位也相繼開展有關滾動轉子式壓縮機的理論研究工作。