曲轴和转子式压缩机的制作方法

本实用新型属于压缩机技术领域，具体涉及一种曲轴和转子式压缩机。

背景技术：

现有滚动转子压缩机的工作原理为：泵体的曲轴在电机的带动下做旋转运动，通过曲轴的转动带动滚子做偏心圆周运动从而对冷煤进行压缩。曲轴在不断做高速旋转运动，因此运动部件的摩擦最为剧烈。压缩机中的主要运动副有，曲轴长短轴与上下法兰内壁、曲轴偏心部与滚子内圆，同时运动副之间也是最需润滑的地方，过量的油润滑又会造成液压的情况，如何改善各部件的润滑效果以提高压缩机可靠性及性能是各压缩机厂商亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种曲轴和转子式压缩机，能够有效改善各部件的润滑效果，提高压缩机的可靠性及性能。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种曲轴，包括连通的中心油孔和径向侧孔，中心油孔的直径为a，径向侧孔的直径为r，径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h，中心油孔与径向侧孔之间的关系满足：

4mm≤a≤7mm，且0.07≤c≤0.13；或，

7mm≤a≤10mm，且0.05≤c≤0.11；或，

10mm≤a≤13mm，且0.04≤c≤0.1；

其中c＝r/h。

优选地，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴、第一连接轴、第一偏心部、第二偏心部、第二连接轴和长轴，径向侧孔位于第一连接轴、第一偏心部、第二偏心部和第二连接轴上。

优选地，第一连接轴对应的中心油孔直径为a1，第一连接轴对应的径向侧孔直径为r1，第一连接轴对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h1，c1＝r1/h1，其中a1和c1满足：4mm≤a1≤7mm，0.07≤c1≤0.13。

优选地，第一偏心部对应的中心油孔直径为a2，第一偏心部对应的径向侧孔直径为r2，第一偏心部对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h2，c2＝r2/h2，其中a2和c2满足：

4mm≤a2≤7mm，0.07≤c2≤0.13；或，

7mm≤a2≤10mm，且0.05≤c2≤0.11。

优选地，第二偏心部对应的中心油孔直径为a3，第二偏心部对应的径向侧孔直径为r3，第二偏心部对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h3，c3＝r3/h3，其中a3和c3满足：

7mm≤a3≤10mm，且0.05≤c3≤0.11；或，

10mm≤a3≤13mm，且0.04≤c3≤0.1。

优选地，第二连接轴对应的中心油孔直径为a4，第二连接轴对应的径向侧孔直径为r4，第二连接轴对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h4，c4＝r4/h4，其中a4和c4满足：10mm≤a4≤13mm，且 0.04≤c4≤0.1。

优选地，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴、第一偏心部、第二偏心部和长轴，径向侧孔位于第一偏心部和第二偏心部上。

优选地，径向侧孔设置在第一偏心部的与中心油孔的中心轴线之间距离最小的侧壁上。

优选地，径向侧孔设置在第二偏心部的与中心油孔的中心轴线之间距离最小的侧壁上。

优选地，中心油孔沿着轴向呈阶梯孔分布，且沿着远离曲轴的偏心部所在端端面的方向孔径递增。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种转子式压缩机，包括曲轴，该曲轴为上述的曲轴。

本实用新型提供的曲轴，其上设置有连通的中心油孔和径向侧孔，中心油孔的直径为a，径向侧孔的直径为r，径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h，中心油孔与径向侧孔之间的关系满足：4mm≤a≤7mm，且0.07≤c≤0.13；或，7mm≤a≤10mm，且0.05≤c≤0.11；或，10mm≤a ≤13mm，且0.04≤c≤0.1，其中c＝r/h。通过限定不同中心油孔直径范围下的径向侧孔的直径与轴向距离之间的比例关系，能够保证压缩机工作时运动部件之间的润滑效果达到最佳，能减少泵体液压并带走泵体压缩产生的热量，解决曲轴油路的设计难点及压缩机运动部件润滑不足的问题，减少液压，提高压缩机的可靠性及性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的曲轴的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的压缩机的结构示意图；

图3为4mm≤a≤7mm时压缩机摩擦功耗w与c之间的曲线关系图；

图4为7mm≤a≤10mm时压缩机摩擦功耗w与c之间的曲线关系图；

图5为10mm≤a≤13mm时压缩机摩擦功耗w与c之间的曲线关系图。

附图标记表示为：

1、中心油孔；2、径向侧孔；3、短轴；4、第一连接轴；5、第一偏心部； 6、第二偏心部；7、第二连接轴；8、长轴；9、第一轴承；10、第二轴承；11、壳体；12、驱动组件。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本实用新型的实施例，曲轴包括连通的中心油孔1和径向侧孔2，中心油孔1的直径为a，径向侧孔2的直径为r，径向侧孔2的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h，中心油孔1与径向侧孔2之间的关系满足：4mm≤a≤7mm，且0.07≤c≤0.13；或，7mm ≤a≤10mm，且0.05≤c≤0.11；或，10mm≤a≤13mm，且0.04≤c≤0.1；其中c＝r/h。

通过限定不同中心油孔直径范围下的径向侧孔2的直径r与轴向距离h之间的比例关系，能够保证压缩机工作时运动部件之间的润滑效果达到最佳，能减少泵体液压并带走泵体压缩产生的热量，解决曲轴油路的设计难点及压缩机运动部件润滑不足的问题，减少液压，提高压缩机的可靠性及性能。

一般情况下，中心油孔1的直径与输油能力之间有较大关系，中心油孔1 的直径越大，则输油能力越强，中心油孔1的直径越小，则输油能力越差；同时在中心油孔1的直径一定时，径向侧孔2的直径与径向侧孔2距离进油口处的轴向距离相关，也即与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离h相关，径向侧孔2距离进油口的轴向距离越远，则输油越困难，因此如果要保证充足的输油量，就需要增大径向侧孔2的直径。通过在特定的中心油孔1的直径范围下设定合理的径向侧孔2的直径与距离的比值，能够确保压缩机工作时零件的润滑效果最优，既保证了相互摩擦磨损最小，同时减小液压的发生。

优选地，中心油孔1沿着轴向呈阶梯孔分布，且沿着远离曲轴的偏心部所在端端面的方向孔径递增，从而可以使得中心油孔1沿着远离进油端的方向进油能力逐渐增强，降低中心油孔1与进油端之间距离增加所造成的中心油孔1 输油能力差的问题，提高中心油孔1在远离进油端的输油能力。

在本实用新型的第一个实施例中，曲轴包括长轴8、短轴3和连接在长轴 8与短轴3之间的第一偏心部5，径向侧孔2位于第一偏心部5上。在本实施例中，主要的运动摩擦位于第一偏心部5与第一气缸内壁之间以及上下法兰内壁与长短轴之间，因此可以通过在第一偏心部5上设置径向侧孔2的方式保证输油量，同时也可以通过第一偏心部5处的径向侧孔2对上下法兰与长短轴之间的运动副进行润滑。当然，也可以分别在长短轴上设置于中心油孔1连通的径向侧孔2来进行输油。

在本实用新型的第二个实施例中，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴3、第一连接轴4、第一偏心部5和长轴8，径向侧孔2位于第一连接轴4和第一偏心部5上。在本实施例中，在短轴3与第一偏心部5之间增加了第一连接轴4，在第一连接轴4上套设有第一轴承9，曲轴通过该第一轴承9安装在下法兰上，能够通过第一轴承9进一步减小曲轴的转动摩擦，降低摩擦损耗，提高压缩机的工作能效。

在本实用新型的第三个实施例中，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴3、第一连接轴4、第一偏心部5、第二偏心部6和长轴8，径向侧孔2位于第一连接轴4、第一偏心部5和第二偏心部6上。在本实施例中，在第一连接轴4上套设有第一轴承9，通过第一连接轴4上的径向侧孔2对第一轴承9以及下法兰与短轴3的运动副进行供油，通过第一偏心部5上的径向侧孔2对第一偏心部 5与第一气缸之间的运动副进行输油润滑，通过第二偏心部6上的径向侧孔2 对第二偏心部6与第二气缸之间的运动副以及上法兰与长轴8之间的运动副进行输油润滑。

在本实用新型的第四个实施例中，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴3、第一偏心部5、第二偏心部6、第二连接轴7和长轴8，径向侧孔2位于第二偏心部6和第二连接轴7上。在本实施例中，在第二连接轴7上套设有第二轴承10，曲轴通过该第二轴承10安装在上法兰上，能够通过第二轴承10进一步减小曲轴的转动摩擦，降低摩擦损耗，提高压缩机的工作能效。

在本实用新型的第五个实施例中，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴3、第一连接轴4、第一偏心部5、第二偏心部6、第二连接轴7和长轴8，径向侧孔 2位于第一连接轴4、第一偏心部5、第二偏心部6和第二连接轴7上。

优选地，第一连接轴4对应的中心油孔直径为a1，第一连接轴4对应的径向侧孔直径为r1，第一连接轴4对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h1，c1＝r1/h1，其中a1和c1满足：4mm≤a1≤7mm， 0.07≤c1≤0.13。

优选地，第一偏心部5对应的中心油孔直径为a2，第一偏心部5对应的径向侧孔直径为r2，第一偏心部5对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h2，c2＝r2/h2，其中a2和c2满足：

4mm≤a2≤7mm，0.07≤c2≤0.13；或，

7mm≤a2≤10mm，且0.05≤c2≤0.11。

优选地，第二偏心部6对应的中心油孔直径为a3，第二偏心部6对应的径向侧孔直径为r3，第二偏心部6对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h3，c3＝r3/h3，其中a3和c3满足：

7mm≤a3≤10mm，且0.05≤c3≤0.11；或，

10mm≤a3≤13mm，且0.04≤c3≤0.1。

优选地，第二连接轴7对应的中心油孔直径为a4，第二连接轴7对应的径向侧孔直径为r4，第二连接轴7对应的径向侧孔的中心轴线与曲轴的偏心部所在端端面之间的距离为h4，c4＝r4/h4，其中a4和c4满足：10mm≤a4≤13mm，且0.04≤c4≤0.1。

在上述的各实施例中，a1＜a2＜a3＜a4，从而能够使中心油孔1的输油能力沿着距离进油端距离的增加而不断增强，提高中心油孔1对径向侧孔2的输油能力，进而改善径向侧孔2的输油能力。

在上述的几个实施例中，根据中心油孔1所处位置的不同，选择了不同的中心油孔1的直径，使得中心油孔1可以按照变直径进行设计，从而可以根据径向侧孔2与进油端之间的距离来合理设计中心油孔1的直径和径向侧孔2的直径，减小径向侧孔2与进油端之间的距离对于径向侧孔2的输油能力的影响，保证径向侧孔2在各个位置的输油能力，有效改善各部件的润滑效果，提高压缩机的可靠性及性能。

在本实用新型的第六个实施例中，曲轴包括沿轴向依次连接的短轴3、第一偏心部5、第二偏心部6和长轴8，径向侧孔2位于第一偏心部5和第二偏心部6上。

在上述的各实施例中，当径向侧孔2的设置参数能够满足本实用新型的限定要求时，也可以将径向侧孔2设置在短轴3和长轴8上，从而通过短轴3上的径向侧孔2来实现短轴3与下法兰内壁之间的运动副的润滑供油，通过长轴 8上的径向侧孔2来实现长轴8与上法兰内壁之间的运动副的润滑供油。

优选地，径向侧孔2设置在第一偏心部5的与中心油孔1的中心轴线之间距离最小的侧壁上，能够缩短第一偏心部5的供油路径长度，提高供油效率，降低供油难度。

优选地，径向侧孔2设置在第二偏心部6的与中心油孔1的中心轴线之间距离最小的侧壁上，能够缩短第二偏心部6的供油路径长度，提高供油效率，降低供油难度。

第一连接轴4外套设有第一轴承9。

第二连接轴7外套设有第二轴承10。

结合参见图1至图5所示，根据本实用新型的实施例，转子式压缩机包括泵体组件、驱动组件12、壳体11、分液器及上下盖，其中泵体组件包括上述的曲轴，当转子式压缩机为单级压缩机时，泵体组件还包括第一气缸、上法兰和下法兰，曲轴穿设在第一气缸、上法兰和下法兰中。当转子式压缩机为双级压缩机时，泵体组件还包括第一气缸、第二气缸、上法兰和下法兰，曲轴穿设在第一气缸、第二气缸、上法兰和下法兰中。

工作时，在驱动组件的带动下曲轴做高速旋转运动，因此压缩机中的运动副之间相互摩擦非常剧烈，运动副的润滑十分重要，合适的润滑能减小运动副间的相互摩损并带走热量，能大大改善压缩机的可靠性及性能。在泵体内的润滑主要方式为吸油管将压缩机底部油池内的冷冻油吸取后经过导油片运输到各零件处，曲轴的径向侧孔2能将冷冻油带到摩擦最剧烈的部位，保证了运动副之间的润滑。

结合参见图1所示，当中心油孔1采用等径设计时，则a1＝a2＝a3＝a4，此时a值一定，由于径向侧孔2设置位置的不同，会导致c的值会有多种不同，从图中可以看出，在本实施例中，共设置有四个径向侧孔2，当a一定时，

c1＝r1/h1，c2＝r2/h2，c3＝r3/h3，c4＝r4/h4，这四个径向侧孔2的设置均与满足上述的限定，也即当4mm≤a≤7mm时，c1、c2、c3和c4均位于0.07～0.13 范围内，当7mm≤a≤10mm时，c1、c2、c3和c4均位于0.05～0.11范围内，当10mm≤a≤13mm时，c1、c2、c3和c4均位于0.04～0.10范围内。在满足上述限制的条件下，可以合理地对r1、r2、r3和r4的值进行设计，从而在一定范围内提高径向侧孔2的输油能力。

泵油的动力Fn主要来自侧孔内外压差Fv和曲轴旋转时的离心力Fa，径向侧孔2的泵油量多少由径向侧孔的直径大小、距离中心油孔距离、以及曲轴中心油孔直径决定。距离越大、径向侧孔2直径越小时所需泵油动力Fn越大。结合参见图3至图5所示，在相同的中心油孔直径下，压缩机摩擦损耗与比值 c之间的曲线关系图都存在一个先减小后增大的趋势，也即运动部件相互摩擦功耗和润滑效果之间存在最优值。通过研究发现，当4≤a1≤7时，0.07≤c1 ≤0.13的情况下压缩机摩擦损耗较小同时润滑效果较佳；当7≤a2≤10时，0.05 ≤c2≤0.11的情况下压缩机摩擦损耗较小同时润滑效果较佳；当10≤a3≤13 时，0.04≤c3≤0.1的情况下压缩机摩擦损耗较小同时润滑效果较佳。

通过对压缩机运行过程中冷冻油吐油率进行监测，曲轴中心油孔及侧孔设计满足本实用新型的上述限定时，压缩机吐油率较低，无大量冷冻油随冷媒排出的情况，即减小了压缩机液压的发生，压缩机制冷量、润滑较好。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。