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1、制冷压缩机 第四章 滚动转子式制冷 压缩机 制冷压缩机制冷压缩机 第四章第四章 滚动转子式制冷滚动转子式制冷 压缩机压缩机 华南理工大学电力学院华南理工大学电力学院 前言 第一台滚动转子（活塞）压缩机是在20实际30年代由 美国Vilter公司进行研发，至今已有80年左右的历史 滚动转子式压缩机曾于20世纪50年代作为制冷装置的 主机风行一时，但由于结构的复杂性，逐渐在与螺杆、 往复式的竞争中丧失竞争力 70年代以后因为对节能及舒适性的要求逐渐提高，滚 动转子式压缩机开始在小型空调、热泵、家用冰箱中 得到广泛的应用，在小容量范围内（0.3-5kW）有替 代往复式的趋势 内容 工作过程和结构特点
2、 主要热力性能参数 受力分析及主要结构参数 4.1 工作过程和结构特点 滑板将工作腔分为两部分： 吸气腔（低压）和压缩腔 （排气腔、高压） 弹簧始终处于压缩状态， 保证滑板与滚动活塞相接 触 不设吸气阀，设有排气阀 4.1 工作过程和结构特点 吸气孔口后边缘角 吸气孔口前边缘角 排气孔口前边缘角 排气孔口后边缘角 排气角：与几何条件无 关，只与腔内压力、系统 排气压力有关 4.1 工作过程和结构特点 余隙容积的本 质：排气腔的 高压气体膨胀 至吸气腔，导 致吸气腔的有 效容积减小 掌握 4.1 工作过程和结构特点 结构简单、零件几何形 状简单、易于加工 体积小、质量轻 易损件少、工作可靠性 高
3、 效率高 气缸容积利用率比较低 单缸的转矩峰值比较高 滑片易损 4.2 主要热力性能参数 吸气腔容积 压缩腔容积 滑片的加速度 忽略 了滑 片的 厚度 书上（4-8） 考虑了厚度 转角以转子圆心与气缸 圆心连线和y轴所成角度 4.2 主要热力性能参数 4.2 主要热力性能参数 理论输气量 容积效率 容积系数： 转子转角为4-时对应的容积为余隙 容积 排气阀下方的体积 排气口入口处被气缸削去的容积 相对余隙容积小于往复式，所以容积系 数获得提高 4.2 主要热力性能参数 容积效率 压力系数：没有设置吸气阀，吸气压力损失 较小，所以压力系数可认为近似等于1 温度系数：气缸和吸气管是处于高温高压的
4、机壳中，所以其表面温度较高，对吸入的制 冷剂蒸汽加热能力较强，导致有效吸气量减 少，所以温度系数相对较低 回流系数：影响较小，近似可取1 第二节 主要热力性能参数 压缩过程： 开始压缩对应的转角，当压缩腔压力等 于或者超过排气压力时，排气阀打开，开始排气。 压缩腔压力与转角的函数关系（满足多方过程）： 排气角的确定：在上式中令压力等于排气压力，求 出相应的转角即是排气角（试凑法），或者可在工 作过程模型中直接求解 4.2 主要热力性能参数 容积效率 泄漏系数（泄漏通道） 转子与气缸切点间隙、滑片和转子接触点间隙 产生的压缩腔气体向吸气腔的泄漏（径向间隙 引起的切向泄漏） 滚动转子两端面间隙产生
5、的高压腔向低压腔的 泄漏（轴向间隙引起的径向泄漏） 通过滑片两端面间隙产生的高压腔向低压腔的 泄漏（轴向间隙引起） 4.2 主要热力性能参数 机械效率 滑动轴承摩擦损失 滑片运动摩擦损失 惯性力不平衡产生的损失 机械效率的高低取决于润 滑油和制冷剂的粘性及运 动副之间的间隙 电效率：铁损、铜损及 风损 4.2 主要热力性能参数 指示效率 机械效率 指示效率 电动机效率 电效率 ()57.2% 57.2%42.8% 0.3877.86% i =+= ()()57.2%42.8% 0.3857.2%42.8%0.380.1492.46% m =+= 71.99% eim = 57.2% el =
6、1 42.8% 0.4879.46% mo = = 4.3 受力分析及主要结构参 数 滚动转子式压缩机的主要运动部件 滚动转子 主轴 滑片 主要运动部件受到的作用力 气体力 摩擦力 偏心转子的惯性力 滑片的惯性力及弹簧力 4.3 受力分析及主要结构参 数 转子的受力分析 气体力，气体作用于转子侧面 及端面的作用力 由于处于同一个工作腔，作用于 AA和TT的气体力相互抵消 弧AT受到吸气腔的气体力，而 弧AT受到压缩腔的气体力，故 作用力指向AT侧 产生轴承负荷并使转子弯曲 气体力与转子轴向长度、气缸半径成正比 两圆圆心与切点共线 4.3 受力分析及主要结构参 数 转子受力分析 阻力矩 气体力的
7、合力通过滚动转子的圆 心，从而产生了阻力矩 转子与气缸之间的旋转摩擦力也产 生旋转摩擦力矩 当转角等于排气角，阻力矩取得最 大值 阻力矩在0-2内对压缩机做的功 等于驱动力矩相应的功，等于轴功 4.3 受力分析及主要结构参 数 单缸的扭矩（阻力矩）在一个工 作周期内变化剧烈，而双缸的扭 矩则相对变化平缓 单缸的扭矩峰值明显高于双缸 双缸的滚动转子转角相差180 （、+），气体力方向相 反，大小不等，各自的力矩方向 也相反 4.3 受力分析及主要结构参 数 转子受力分析 飞轮矩 驱动力矩是一个固定值，造成阻力矩的瞬时值 与驱动力矩不相等，从而产生角加速度 阻力矩在一个周期内变化较大，从而导致了角
8、 加速度也存在着较大的变化幅度 为了减少角加速度，必须增大旋转质量惯性矩 J，通常要求旋转不均匀度小于1% 4.3 受力分析及主要结构参 数 转子受力分析 旋转惯性力及力矩的平衡 单缸在工作过程中将产生不平衡的旋转惯性力 及力矩，因此需要增加两个平衡块同时对力及 力矩进行平衡 双缸在工作过程中的旋转惯性力是自平衡的， 只存在旋转惯性力矩，所以通过增加两个平衡 块对力矩进行平衡 4.3 受力分析及主要结构参 数 单缸平衡块尺寸 双缸平衡块尺寸 4.3 受力分析及主要结构参 数 滑片受力分析 气体力：由于滑片左右两侧的压差产生，使得滑片 发生弯曲变形。 纵向作用力：滑片弹簧压力、滑片的往复惯性力、
9、 作用于滑片下端的气体力、作用于滑片上端的背压 力（保证滑片与转子一直接触） 摩擦力：滑片与滑槽的往复摩擦力、滑片与滚动活 塞的侧向摩擦力 4.3 受力分析及主要结构参 数 气缸相对长度（=L/D） 转子及滑片侧面受到的气体力与气缸轴向长 度L成正比，所以越大表明气体力越大 切向泄漏面积与气缸轴向长度成正，所以 越大表明泄漏越严重 L如果过小则会增加气缸的外形尺寸 4.3 受力分析及主要结构参 数 相对偏心距（=e/R） 偏心距增大，变大，气缸的有效利用率提高 偏心距增大，变大，泄漏圆周长减小，降低了切 向泄漏量 偏心距增大，变大，意味着滑片的行程增加，使 得滑片侧面受到的气体力增加，增加了滑片的磨损 在合适的范围内，选择较小的及较大的值 有利于滚动转子式压缩机性能的提高 4.3 受力分析及主要结构参 数 滚动转子式压缩机的间隙 滚动转子与端盖的轴向间隙 滚动转子与气缸的径向间隙 滑片与端盖的轴向间隙 滑片与滑槽的侧向间隙 间隙过大，泄漏增加；间隙过小，摩擦功耗增 加 最佳运行间隙：影响指示功率和摩擦功耗的最 佳匹配。 4.3 受力分析及主要结构参 数
