压缩机滑片的设计方法以及采用该方法设计的产品与流程

本发明涉及电器技术领域，具体的说，是压缩机滑片的设计方法以及采用该方法设计的产品。

背景技术：

人们对产品质量要求越来越高，包括压缩机行业，而压缩机可靠性评估研究大部分限于轴系和轴系配合可靠性研究，针对滑片和滚子研究很少，并且研究手段有限。旋转式压缩机中的滑片，是指安装在气缸槽内，能自由滑动并在弹簧力作用于下与滚子始终接触，从而将气缸与滚子形成的封闭容腔分隔成吸气腔和排气腔的零件。滑片与滚子高速接触，接触区域易出现局部磨损，压缩机开发过程中需要做大量试验验证滚子和滑片磨损情况以避免使用中滑片与滚子之间局部磨损的发生，但这常常还需长期试验确认，成本和时间耗费巨大。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计出压缩机滑片的设计方法以及采用该方法设计的产品，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，减小开发成本。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种压缩机滑片的设计方法，通过提出系数和系数用以评价压缩机的滚子和滑片磨损，指导压缩机开发时滑片的尺寸设计和材质的选择，其中，dt为曲轴外圆与滚子内圆间隙，aa为滚子外圆与滑片头部之间的表观接触面积，ω为滚子的自转转速，所述系数和所述系数的数值根据预先设定的磨损量要求确定。

进一步的，所述系数和所述系数由磨损公式与滚子和曲轴偏心摩擦矩关系式得到，其中，fμ＝μ×fn，式中，k为磨损因数；fμ为摩擦力；l为滑移距离；aa为滚子外圆与滑片头部之间的表观接触面积；h为材料表面强度；μ为摩擦因数；fn为法向载荷；n1为公转转速且为定值；ω为滚子自转转速；re为偏心圆半径；le为偏心圆长度。

进一步的，当所述滑片尺寸确定时，所述系数且所述系数时，所述滑片为钢滑片。

进一步的，当所述滑片尺寸确定时，所述系数且所述系数时，所述滑片为通过渗氮处理的钢滑片；或当所述系数且所述系数时，所述滑片为通过pvd处理的钢滑片。

进一步的，预先设定的磨损量要求数值由磨损公式得到。

进一步的，所述aa数值由公式aa＝l*h1计算得到，式中：h1为滑片高度，l为滑片头部圆弧弧长，l由公式计算得到，a由公式计算得到，式中：r为滚子外半径；r为滑片头部圆弧半径；h1为滑片高度；e为偏心量。

进一步的，通过调整系数和系数的数值范围，选用滑片材质，系数和系数的数值范围通过改变滑片头部圆弧半径r、滑片高度h1、滑片厚度h2、滚子外圆半径r中的一个或多个调整。

进一步的，本发明还提供了一种滑片，采用上述的压缩机滑片的设计方法获得。

进一步的，本发明提供了一种气缸转子总成，包括装配的气缸、曲轴、滚子和滑片，所述滑片的头部弧长为l，所述滑片为尺寸和材质根据系数和系数确定的结构件，所述系数和所述系数的数值根据预先设定的磨损量要求确定。

采用上述设置结构时，该气缸转子总成中的滑片根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子滑片之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述气缸转子总成的结构确定时，当所述系数且所述系数时，所述滑片为钢滑片。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述气缸转子总成的结构确定时，当所述系数且所述系数时，所述滑片为通过渗氮处理的钢滑片。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述气缸转子总成的结构确定时，当所述系数且所述系数时，所述滑片为通过pvd处理的钢滑片。

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述滑片为钢滑片时，所述滑片、所述曲轴和所述滚子的结构尺寸关系符合系数且符合系数

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述滑片为通过渗氮处理的钢滑片时，所述滑片、所述曲轴和所述滚子的结构尺寸关系符合系数且符合系数

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述滑片为通过pvd处理的钢滑片时，所述滑片、所述曲轴和所述滚子的结构尺寸关系符合系数且符合系数

进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述dt为所述曲轴外圆与所述滚子内圆间隙，所述aa为所述滚子外圆与所述滑片头部之间的表观接触面积，所述ω为所述滚子的自转转速。

本发明提供了一种压缩机，包括上述的气缸转子总成。

采用上述设置结构时，该气缸转子总成中的滑片根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子滑片之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间。

本发明提供了一种空调器，包括上述的压缩机。

采用上述设置结构时，该气缸转子总成中的滑片根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子滑片之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间，减少空调器的开发成本。

本发明具有以下优点及有益效果：

本发明中，该气缸转子总成中的滑片根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子滑片之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间，减少空调器的开发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是滑片与滚子接触区域的结构示意图；

图2是滑片的主视示意图；

图3是滑片的侧视示意图；

图4是滚子转动速度图表；

图5是滑片与滚子接触力图表；

图中标记为：

1-气缸；2-曲轴；3-滚子；4-滑片；5-滑片槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

一种压缩机滑片的设计方法，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，可减小压缩机的开发成本：

通过提出系数和系数用以评价压缩机的滚子和滑片磨损，指导压缩机开发时滑片的尺寸设计和材质的选择，其中，dt为曲轴外圆与滚子内圆间隙，aa为滚子外圆与滑片头部之间的表观接触面积，ω为滚子的自转转速，所述系数和所述系数的数值根据预先设定的磨损量要求确定，预先设定的磨损量要求数值由磨损公式得到。系数和系数由磨损公式与滚子和曲轴偏心摩擦矩关系式得到，其中，fμ＝μ×fn，式中，k为磨损因数；fμ为摩擦力；l为滑移距离；aa为滚子外圆与滑片头部之间的表观接触面积；h为材料表面强度；μ为摩擦因数；fn为法向载荷；n1为公转转速且为定值；ω为滚子自转转速；re为偏心圆半径；le为偏心圆长度。aa数值由公式aa＝l*h1计算得到，式中：h1为滑片高度，l为滑片头部圆弧弧长，l由公式计算得到，a由公式计算得到，式中：r为滚子外半径；r为滑片头部圆弧半径；h1为滑片高度；e为偏心量。

当滑片尺寸确定时，系数且系数时，滑片为钢滑片。滑片尺寸确定时，系数且系数时，滑片为通过渗氮处理的钢滑片或滑片为通过pvd处理的钢滑片。

可通过调整系数和系数的数值范围，选用滑片材质，系数和系数的数值范围通过改变滑片头部圆弧半径r、滑片高度h1、滑片厚度h2、滚子外圆半径r中的一个或多个调整。

实施例2：

本实施例在上述实施例的方法下提供了一种滑片，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，可减小压缩机的开发成本，如图1、图2、图3、图4、图5所示，特别采用下述设置结构：

本发明还提供了一种滑片，采用上述的压缩机滑片的设计方法获得。

实施例3：

一种气缸转子总成，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，可减小压缩机的开发成本，如图1、图2、图3、图4、图5所示，特别采用下述设置结构：

该气缸转子总成包括装配的气缸1、曲轴2、滚子3和滑片4，滑片4安装于气缸1的滑片槽5内，能于滑片槽5内自由滑动并能在弹簧力的作用下与滚子3始终接触，从而将气缸1与滚子3形成的缝壁容腔分隔成吸气腔和排气腔，滑片4的头部具有圆弧段，其弧长为l，滑片4的高度为h1，滑片4的厚度为h2，滑片4的长度为h3。运行时，滑片4与滚子3在高速接触，接触区域易出现局部磨损，因此滑片4的结构尺寸以及其材质的选择具有限制关系以避免磨损，本实施例提出系数和以评价滚子3和滑片4的磨损，指导压缩机开发时零件尺寸和材质选择，该滑片4为尺寸和材质根据系数和系数确定的结构件，所述系数和所述系数的数值根据预先设定的磨损量要求确定。该气缸转子总成中的滑片4根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片4根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子3滑片4之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间。

具体的，当系数且系数时，滑片4的材质选择为钢滑片。当系数且系数时，滑片4为表面通过渗氮处理的钢滑片或者还可为表面通过pvd处理的钢滑片。当在上述系数范围内，只要滑片4选择为相应材质的结构件则可达到预期的磨损效果。其中，dt为曲轴2外圆与滚子3内圆间隙，aa为滚子3外圆与滑片4头部之间的表观接触面积，ω为滚子3的自转转速。

本实施例中，根据磨损公式，其中：fμ＝μ×fn，式中：k为磨损因数；fμ为摩擦力(n)；l为滑移距离(mm)；aa为滚子3外圆与滑片4头部之间的表观接触面积；h为材料表面强度(hbs)；μ为摩擦因数；fn为法向载荷(n)。根据接触角度弧长公式：aa＝l*h1，式中：r为滚子3外半径；r为滑片4头部圆弧半径；h1为滑片4高度；l为滑片头部圆弧弧长；e为偏心量。在压缩机结构确定的情况下，fn接触力为最大值且为定值，l根据滑片4和滚子3头部相对运动公式得出，l值与滚子3的自转转速ω有关，其余均为定值。

由滚子和曲轴偏心摩擦矩关系式，在压缩机结构确认时，为了保证性能的稳定，mc基本不变记为定值：式中：n1为公转转速且为定值；ω为滚子自转转速；re为偏心圆半径；le为偏心圆长度。

由磨损公式和滚子和曲轴偏心摩擦矩关系式可得出，或其中，各定值统一用t进行表示。由此，利用系数和可有效评价滑片4和滚子3之间的磨损情况。

在压缩机结构确定的情况下，根据压缩机运动方程，fn在10-30kgf范围内，如图5案例，根据滚子滑片运动方程，滚子旋转自转速度也是固定值，在变频压缩机90hz情况下，自转转速均值范围在260-360rpm之间，公转转速均值在5400±3rpm之间(不同结构相差小，可忽略项)，如图4所示案例，根据上面公式得出系数且系数时，滑片材质使用钢滑片，当系数且系数时，滑片材质使用渗氮或者pvd处理的材质。

如此可通过调整和范围，选用零件材质，范围值可通过改变滑片头部圆弧半径r、滑片高度h1、滑片厚度h2、滚子外半径r调整，无法调整时，按系数范围选择相应材质，避免滚子和滑片头部磨损，提高压缩机可靠性。

比如针对某一机型，其中，h1＝18.3mm，r＝3.2mm，r＝20.5mm，dt＝20μm，在压缩机90hz时，滚子自转转速为296.8r/min，fnmax＝22kgf，滚子与滑片的表观接触面积aa＝22.2mm²，则滑片采用渗氮滑片或pvd滑片。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上提供了一种压缩机，特别采用下述设置结构：

该压缩机包括实施例中的气缸转子总成，该气缸转子总成中的滑片4根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片4根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子3滑片4之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上提供了一种空调器，特别采用下述设置结构：

该空调器，包括实施例2中的压缩机，该气缸转子总成中的滑片4根据系数和系数确定其材质和尺寸，该滑片4根据系数和系数确定尺寸和材质可在设计之初实现对压缩机的滚子3滑片4之间的磨损情况评价，可知道压缩机开发时零件尺寸和材质的选择，可避免滚子和滑片头部磨损，能提高压缩机可靠性，也可减小试验成本和节约设计时间，减少空调器的开发成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。