两种新型旋转式制冷压缩机的结构分析与比较

两种新型旋转式制冷压缩机的结构分析与比较李辛沫王清2，耿葵花2，何云信2，耿爱农1（1.五邑大学，广东江门529020；2.广西大学，广西南宁530004）介绍了嵌固叶片式和铰接叶片式两种新型旋转式制冷压缩机的结构特点和工作原理，建立了它们的机构模型，分析和比较了它们各自的优缺点，为今后设计该类型压缩机提供了依据。

制冷压缩机；嵌固叶片；铰接叶片；机构分析众所周知，旋转式压缩机以其零件数少、结构简单和容积效率高等优点而在制冷业中得到了广泛的应用，其新结构和新原理一直以来层出不穷经验告诉我们，面对这些众多新型结构的压缩机，只有对它们进行认真的分析比较和总结，才能事半功倍地帮助我们寻找到最佳方案的结构设计本文以新近出现的嵌固叶片式旋转压缩机和较接叶片式旋转压缩机作为研究对象，通过结构分析和计算，探讨和比较了它们各自的优缺点，目的在于为今后设计该类型旋转式制冷压缩机提供一个有价值的选型依据。

1基本结构和原理1.1嵌固叶片式旋转压缩机的结构和原理所示为嵌固叶片式旋转压缩机的结构简图和机构模型示意图，它主要由缸体转子、转柱嵌固隔离叶片、随动缸套和两侧密封端盖等部分所组成其中：随动缸套安置在缸体的缸孔内，转子偏置在随动缸套内，转子的外圆柱面与随动缸套的内孔壁面相切并转动配合，两者于接触处形成一条密封线，转子及随动缸套均各自绕各自自身的轴线作定轴转动。在转子上沿轴向方向开设有一条园弧槽，槽内转动地配装有一个包含有扁平滑槽的转柱。隔离叶片的外端紧固地嵌入随动缸套的内孔壁面上，并与随动缸套一道作定轴转动，隔离叶片的内端则插入上述转柱的扁平滑槽内并与之滑配不难发现，隔离叶片将转子、转柱、随动缸套和两侧密封端盖所围成的封闭空间，分隔成为了两个容积可以周期性变化的工作腔，其中一个为吸气腔，另一个为压缩腔。

在随动缸套外表面与缸体缸孔之间，开设有一道环行气道当转子转动时，首先通过转子园弧槽带动转柱运动，然后再通过转柱上的扁平滑槽带动隔离叶片转动，最后由隔离叶片带动随动缸套作与转子同方向的转动。

随着转子的转动，吸气腔的容积逐渐增加并形成一定的真空度，此时新气在压差的作用下，经进气制冷从机构学的角度看19~10」，本压缩机的运动机构是一个典型的平面滑块转杆机构。它由两个固定铰支|和2片简化而成，滑块P由转柱及转柱扁平滑槽简化而成。固定铰支0，和2分别代表了转子的旋转轴线和随动缸套的旋转轴线，两者之间的距离即为转子相对于随动缸套的偏心S距注意到隔离叶片与随动缸套紧固连接为一体，因此本压缩机只有三个运动件，共计有三个转动副和一个移动副等四个低副，没有高融容易推算出它的运动自由度为1，也就是说本新型嵌固叶片式旋转压缩机的机构是一个确定机构，它的运动是唯一确定的，不会发生机构干涉的现象和机构运动不确定的现象与传统叶片式旋转压缩机相比：本压缩机由于采用了随动缸套配合嵌固隔离叶片的转缸技术，因此彻底克服了隔离叶片外端部与缸孔内壁面之间所存在的摩擦损耗过大的毛病，同时还有效地解决了该处泄漏损失的问题，因此本压缩机在结构上较传统叶片式旋转压缩机前进了一步。

1.2铰接叶片式旋转压缩机的结构与原理所示为铰接叶片式旋转压缩机的结构简图述嵌固叶片旋转压缩机相同，其设计目的也是为了克服传统叶片式旋转压缩机隔离叶片外端部与缸孔内壁面之间的摩擦损耗过大和泄漏损失过多的问题。

本压缩机也采用定轴转动的技术，与上述嵌固叶片式旋转压缩机不同之处是，本压缩机隔离叶片的外端铰接在随动缸套的内孔壁面上，而隔离叶片的内端则插入转子上的纵向扁平滑槽内并与之滑动配合同样地，隔离叶片亦将转子随动缸套和两侧密封端盖所围成的封闭空间分隔成为吸气腔和压缩腔两个工作腔当转子转动时，转子通过转子上的扁平滑槽带动隔离叶片一起转动，然后再通过铰支带动随动缸套作与转子同方向的转动同嵌固叶片式旋转压缩机一样，本压缩机的运动件也组成了一个平面滑块转杆机构，它由两个固定铰支|和2动缸套简化而成、滑槽P由转子上的扁平滑槽简化而成，滑杆MN则由隔离叶片简化而成容易推算，本铰接叶片式旋转压缩机的机构也是一个运动自由度为1的确定机构，因此也不会发生机构干涉的现象以及机构运动不确定的现象和机构模型示意图a它的大部分。狒部件的构成与上Wing本压缩机冉于采用了随动缸套配合铰接隔离叶片的结构方式，因而也能有效地克服传统叶片式旋损耗大和泄漏损失多的问题，故它也是一种有应用转压缩机所存在的隔离叶片外端部与缸体缸孔摩檫前途的新型叶片式旋转压缩机2结构分析与比较bookmark3结构稍优22运动比较为便于比较，假定两者的主要几何参数和运动参数相同，即：两者具有相同的转子半径r，相同的随动缸套内孔径R相同的偏心距e，以及相同的转子角速度k另外，设嵌固叶片式压缩机的转柱轴线与转子轴线的距离为Lp，设铰接叶片式压缩机隔离叶片铰接头的轴线与随动缸套轴线的距离为Lm2 1结构比较嵌固叶片式旋转压缩机的隔离叶片采用嵌入随动缸套的方式，其优点是能完全解决叶片外端处的摩檫与泄漏的问题，同时隔离叶片的结构也比较简单，但为了避免叶片与转子发生干涉，加装了一个转柱，相应地转子上开设有一个圆弧槽，由此使得结构稍微复杂，而且由于转子圆弧槽必须留有一定的开口角度，因此使得在压缩过程末了时高压余隙容积过早地与吸气腔相通，结果不利于压缩机容积效率的提高；而铰接叶片式旋转压缩机的隔离叶片采用与随动缸套铰接的方式，它也能较好地解决两者之间的摩檫与泄漏，但不能完全根除，而且铰接处的润滑有一定的难度，同时铰接隔离叶片的工艺性较差。

但是，与嵌固叶片式压缩机相比，铰接叶片式压缩机转子的结构要简单得多，而且进排气口间的夹角可主要比较转子与随动缸套在接触处的相对运动速度，以及隔离叶片与滑槽之间的相对运动速度。因为这两个运动副的相对速度的大小将直接影响到它们之间的摩檫损耗，进而影响到压缩机的机械效率和工作寿命。设=e/Lp；X2=e/LM，则容易推导出嵌固叶片式压缩机随动缸套的角速度k和铰接叶片式压缩机随动缸套的角速度k2随转子转角T的变化关系如下：入显然，当T从变化到c时，两压缩机的隔离叶片均相对于滑槽从最浅的极限位置变化到最深的极限位置，于是可以求得在这两个极限位置区间，它们的随动缸套与转子在接触处的平均相对速度分别为：以做小。故两相比较，爨叶Ml压缩机的lishing另。l根据和还可以求得它bookmark4制冷隔离叶片相对于滑槽的平均速度分别为：（6）式的结果进行比较，显然较接叶片式旋转压缩机的运动特性优于嵌固叶片式旋转压缩机的运动特f性3结束语嵌固叶片式旋转压缩机和较接叶片式旋转式压缩机都能有效地解决隔离叶片外端部与随动缸套内孔壁面之间的摩擦损耗和泄漏损失的问题，其中尤以嵌固叶片式旋转压缩机的解决效果最佳，因为它完全可以克服此类损失但是，若从两者的结构以及运动特性方面来比较，则以较接叶片式旋转压缩机为优，因为较接叶片式旋转压缩机的结构相对较为简单，而且它的主要摩擦副之间的相对运动速度较小。故综合起来考虑，可以认为压缩机采用较接叶片式的结构方案要好于采用嵌固叶片式的结构方案