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定排量旋转斜盘式汽车空调压缩机咬死问题的设计优化

这是一篇多年前为申请职称准备但未能发表的论文,主要原因是由于当时试验数据不足,论文的主体逻辑还不够完整,细心的读者一定能发现逻辑漏洞,但现在已经无法再补充相关类容,贴出来仅作记录。

【摘要】针对旋转斜盘式汽车空调压缩机咬死失效问题,通过调整滑履斜盘的间隙,延长压缩机使用寿命。基于大量的试验数据对比,使用PTFE的涂层,并在平衡压缩机噪音水平及寿命的前提下尽可能增加斜盘滑履间隙以保证使用寿命。

【关键词】斜盘;斜盘活塞式压缩机;咬死失效

【中图分类号】 TB 652   【文献标识码】A

1 引言

汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的关键部位,起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。

通过对目前国内定排量斜盘活塞式压缩机失效模式进行分类,并从咬死缺陷的压缩机中进行大量的解体分析表明,咬死发生在斜盘与滑履之间的情况较多。

本文针对斜盘与滑履之间摩擦副进行分析研究,通过调整斜盘与滑履的间隙以及更改斜盘涂层材料,提升压缩机寿命。

2 旋转斜盘式空调压缩机工作原理

旋转斜盘式汽车空调压缩机是一种制冷剂压缩机,具有可变排量机构。图l为旋转斜盘式汽车空调压缩机的机构图。

图1 旋转斜盘式汽车空调压缩机结构图

Fig. 1 Fixed Swash Plate Compressor Structure

汽车发动机发动后通过电磁离合器1带动压缩机驱动轴2顺时针转动。驱动轴L铆接的驱动盘4以及相连接的铰链机构5起连动作用,使斜盘6和驱动轴2同步旋转斜盘6的旋转运动是通过滑履8转换为每个活塞7枉相应的汽缸孔中的直线往复运动。活塞7的往复运动将低压腔ll中的制冷剂气体吸人到汽缸孔中。并在汽缸孔中的气体被压缩到预定压力时.排出到高压腔14。当蒸发器热负荷或压缩机转速变化,使汽缸盖12中控制阀13通道开闭.使曲轴腔15内压力变化.使斜盘6角度相应变化改变活塞7冲程。利用该方式.压缩机的排量通过改变吸入压力而得到控制,保证可变排量斜盘式压缩机的调节功能.保证车辆制冷量的稳定。

3 空调压缩机咬死原因分析

压缩机活塞7随驱动轴2的旋转,通过安装在曲轴腔15内的驱动轴2上的斜盘6和滑履8,在压缩机汽缸体活塞孔内上下作往复运动。此时,斜盘6和滑履8之间存在相对滑动运动,关键在于压缩机瞬时开启时,制冷气体带走斜盘表面的冷冻油,此时斜盘和滑履处于相对无油状态,很容易发生滑履与斜盘表面咬死现象。当压缩机启动lmin左右.制冷气体以及冷冻油会随着系统循环返回到压缩机腔内,起到润滑作用。因此,本论文研究的目的是通过改善斜盘表面的润滑性来降低压缩机瞬时启动时斜盘容易咬死的问题。

4 实验研究

4.1斜盘滑履间隙及涂层对压缩机寿命影响

控制压缩机斜盘滑履间隙及斜盘涂层材料模拟液击试验,得到压缩机存活寿命结果如表1和图3所示。

序号

 

样品一

样品二

间隙/rm

斜盘涂层

失效时间/s

失效时间/s

1

0.024

Tin + Bi

1246

1444

2

0.017

Tin + Bi

868

1153

3

0.017

PTFE

1084

1156

5

0.024

PTFE

1804

1776

斜盘滑履间隙及斜盘涂层对寿命的影响

由图表可看出,在相同的斜盘涂层材料情况下,斜盘滑履间隙增加可以延长压缩机寿命;在相同的斜盘滑履间隙条件下,PTFE比Tin+Bi的涂层材料对压缩机寿命更好。

4.2斜盘滑履间隙对噪音的影响

调整斜盘滑履间隙,噪音试验结果如表3和图5所示

改变冷端温度条件下实验中得到输出功率情况如表3和图5所示。

表3斜盘滑履间隙对噪音的影响

间隙/um

压缩机转速/rpm

1000

2000

3000

4000

12

64.7

73.4

81.2

85.9

24

64.3

73.6

80.4

85.9

32

64.8

73.7

81.1

85.2

42

65.9

73.8

80.7

86.1

50

67.5

75.1

80.4

86.8

注:工况。

图5 斜盘滑履间隙对噪音的影响

Fig. 5  Relation between output power P and lower temperature t

由图5中可以看出,在相同的压缩机转速下,斜盘滑履间隙在一定范围内变化对压缩机噪音影响不明显,斜盘滑履间隙进一步增大时压缩机噪音有增大的趋势。

在实际的生产中,可以根据实际的制造水平,合理的选择斜盘滑履间隙以获得噪音与寿命的平衡。

5 结论

汽车空调压缩机的可靠性直接影响空调系统的可用性及经济性。

本文对压缩机定排量斜盘活塞式压缩机的耐久可靠性及噪音做了相关的试验研究,试验结果表明:

(1)压缩机寿命随斜盘活塞间隙增加而增加。

(2)在相同条件下,PTFE比Tin+Bi的斜盘涂层更有优势。

(3)压缩机噪音随斜盘活塞间隙增加而。

为了满足用户使用需求,建议使用PTFE的涂层,并在平衡压缩机噪音水平及寿命的前提下尽可能增加斜盘滑履间隙以保证使用寿命。

参考文献

[1] 刘玉强,龚羽飞. 我国主要矿产资源及矿产品供需形势分析与对策建议. 矿产与地质[J], 2004.3:295

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