何志勇

摘 要：傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)氣缸吸入孔與連接管采用錐度配合方式，裝配過程需要較大的壓入力。通過新設(shè)計(jì)采用圓柱直孔氣缸與直連接管，可以有效降低裝配過程壓入力，提高壓縮機(jī)品質(zhì)。本文主要介紹新設(shè)計(jì)的直吸入孔與連接管配合尺寸設(shè)計(jì)及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)檢討驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；氣缸吸入孔；連接管；配合尺寸

1 引言

一般空調(diào)在制冷制熱過程，主要有四大核心部件：壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，而其中作為循環(huán)過程最核心部件就是壓縮機(jī)。常用的壓縮機(jī)有活塞式、旋轉(zhuǎn)式、渦旋式等。而在一般家用空調(diào)中，最常見的就是旋轉(zhuǎn)式的壓縮機(jī)。旋轉(zhuǎn)式的壓縮機(jī)在每一個(gè)工作循環(huán)中存在吸氣—旋轉(zhuǎn)壓縮—排氣—下一個(gè)吸氣的過程，為保證吸入的低壓氣體不與排氣間經(jīng)過壓縮的高壓氣體貫通，一般吸氣結(jié)構(gòu)需要有一定的密封要求。傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)氣缸吸入孔與連接管采用錐度配合的方式，一般采用莫氏錐度，錐形銅連接管在壓入氣缸吸入孔過程擠壓變形形成密封帶，但這種壓入過程需要的壓入力較大，常見生產(chǎn)的A型壓縮機(jī)一般都需要2.5KN以上才能較好的密封，但在開發(fā)新款B型壓縮機(jī)時(shí)，由于采用了焊接主軸承固定方式，連接管壓入過程過大的壓入力往往會(huì)使氣缸與主軸承間發(fā)生位移的現(xiàn)象，破壞原有的氣缸與軸承之間的配合間隙，同時(shí)過大的壓入力一般會(huì)是氣缸內(nèi)部變形嚴(yán)重，影響壓縮機(jī)品質(zhì)。參考軸與孔的配合密封結(jié)構(gòu)，采用圓柱直孔與直連接管方式過盈連接配合，在保證密封性的前提下能有效降低壓入力，從而保證壓縮機(jī)品質(zhì)。

過盈連接方式，是利用連接零件間過盈配合來實(shí)現(xiàn)連接。本文在傳統(tǒng)錐度配合的基礎(chǔ)上，利用機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)原理，重新設(shè)計(jì)圓柱直孔與直連接管的過盈連接結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案的可行性，從而實(shí)現(xiàn)新款B型壓縮機(jī)的量產(chǎn)開發(fā)。

2 尺寸設(shè)計(jì)

由于氣缸吸入孔的尺寸大小一般會(huì)影響到壓縮機(jī)的整體性能，因此本次設(shè)計(jì)中以錐度配合的吸入孔及連接管的基本尺寸為基礎(chǔ)，在不修改通流面積情況下，主要設(shè)計(jì)氣缸吸入孔與直連接管的配合尺寸。考慮到連接管壓入氣缸直孔過程可能需要對(duì)配合表面進(jìn)行潤(rùn)滑，這里先同時(shí)考慮有與無潤(rùn)滑的兩種狀態(tài)，查詢?cè)械幕境叽缫约敖Y(jié)合相關(guān)手冊(cè)，得到如下表1相關(guān)參數(shù)：

2.1 確定過盈聯(lián)接配合面的徑向壓力 P

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 通過氣密實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過盈量設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)?zāi)M高壓氣體通過密封部位進(jìn)入到較低壓的氣缸吸入孔內(nèi)部的方式，將試驗(yàn)氣缸吸入孔加工成盲孔，固定在殼體部件上后，用壓入機(jī)壓入連接管。在殼體充分密封后，向殼體內(nèi)充入與壓縮機(jī)工作狀態(tài)下相同壓力的高壓氣體，記錄氣體從連接管泄漏的體積（按標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間換算成泄漏速度）。

將氣缸吸入孔與連接管的配合過盈量以10μ為單位進(jìn)行分組，每組平均氣體泄漏速度與過盈量關(guān)系分析圖如下：

上圖可見，在保證足夠余量情況下，通過氣密實(shí)驗(yàn)可以判斷在過盈量10～75μm范圍下，氣體泄漏速度均接近0，均可以滿足設(shè)計(jì)要求；但在過盈量較大的情況下，必然會(huì)造成壓入過程壓入力增大，因此在滿足設(shè)計(jì)要求下，應(yīng)該盡量選用較小的過盈量。由此可見上述在設(shè)計(jì)上選定的配合過盈量18～44μm范圍內(nèi)滿足氣密實(shí)驗(yàn)要求。

3.2 壓入力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)原理：利用壓入力實(shí)驗(yàn)機(jī)，氣缸上增加限位裝置保證壓入連接管到規(guī)格位置，記錄壓入過程壓入力的峰值。可見如下示意圖：

挑選不同配合尺寸的氣缸吸入孔及對(duì)應(yīng)的連接管，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄不同配合尺寸下連接管壓入氣缸過程的壓入力，建立坐標(biāo)關(guān)系，如下圖所示：

根據(jù)一階擬合曲線關(guān)系y=20.351x+831（其中y為壓入力，x為過盈量），可知在最大過盈量44μm情況下，壓入力為FMAX=1726N，與理論計(jì)算值非常接近。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過計(jì)算分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以得出以下結(jié)論：

（1）通過機(jī)械設(shè)計(jì)過盈連接相關(guān)參考資料，在已知實(shí)驗(yàn)載荷條件下，計(jì)算過盈配合面所產(chǎn)生的壓力和產(chǎn)生這個(gè)壓力所需要的最小過盈量，通過計(jì)算出來的最小過盈量，由此可以選用合適的過盈配合公差尺寸，同時(shí)根據(jù)選定的配合公差，從而計(jì)算出最大的裝配壓入力，為氣缸直吸入孔與直連接管的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)上的理論依據(jù)。

（2）通過氣密實(shí)驗(yàn)方式可以驗(yàn)證配合公差的可靠性，以保證壓縮機(jī)高低壓氣體不會(huì)發(fā)生貫穿泄漏的現(xiàn)象；同時(shí)通過壓入力實(shí)驗(yàn)也可以驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)尺寸是否與實(shí)際情況符合。

（3）通過上述理論設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，新款B型壓縮機(jī)裝配過程壓入力最大值較原常用的A型壓縮機(jī)錐度配合可降低約30%，降低了裝配過程氣缸的內(nèi)部受力，減少變形，提高了壓縮機(jī)品質(zhì)。

（4）通過以上的設(shè)計(jì)方法及實(shí)驗(yàn)方法，后面新開發(fā)各種型號(hào)的壓縮機(jī)可以據(jù)此參考本文理論及實(shí)驗(yàn)。

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