一种回转式压缩机配重块设计计算方法与流程

本发明涉及回转式空调压缩机配重块计算方法，具体涉及一种回转式压缩机配重块设计计算方法。

背景技术：

在设计计算回转式压缩机配重块时，需通过计算将轴偏心轮部分拆解成多个部分，包含轴偏心块之中部、上部加下部、轴上之其余不平衡量的部分，如油孔、沟槽等。传统的计算方法包括以下七个步骤：拆解轴偏心轮上、中、下三部分；近似求解偏心轮上下两部分质量、质心位置；求解偏心轮中间部分质量、质心位置；求解环质量、质心位置；近似求解底部配重面积、旋转半径；近似求解顶部配重底面积、旋转半径；力学动态平衡原理：ΣF＝0；ΣM＝0，求解顶部和底部配重块的重量。并且每一部分都要通过手工近似的计算其面积、转动半径等尺寸。因为每一部分的形状复杂不规律，验算方程式庞大复杂，验算时间非常耗时，且计算时采用近似形状替代，轴偏心轮上的部分特征在计算时被省略，进而计算的结果受此部分不确定因素影响，可能导致计算结果不精准，与最佳尺寸有偏差。

现如今，计算机辅助设计的工具各项功能发展的愈加完善，可以借助于计算机建模的方式，求得形状结构复杂零件的重量、体积、质心位置等重要参数，针对于压缩机配重块当下繁琐、不精准、易出错的计算方法，现提供一种通过计算机建模求质心方法来方便、快捷、精准的求解设计配重块尺寸重量。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种计算机辅助、步骤简单、计算精准的设计计算方法，解决压缩机配重块尺寸测量不精准、验算过程复杂耗时且计算结果不精准的问题。

为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：

一种回转式压缩机配重块设计计算方法，包括如下步骤：第一步，使用SolidWorks软件进行建模，构建出转动轴的造型，偏心轮与环的组合体的造型，再构建出顶部配重块和底部配重块的底面造型，并将其装配在一起。第二步，根据上述零部件装配关系，通过SolidWorks软件设定上述各零部件的密度后，得到偏心轮与环的组合体的质心的旋转半径r₁和重量m₁。确定底部配重块的底面积s₂和其质心的旋转半径r₂，确定顶部配重块的底面积s₃和其质心的旋转半径r₃。第三步，在偏心轮上选择一个垂直于其轴线的基准面，根据上述软件计算出L_r、L_rp及L₁,其中,L_r为顶部配置块靠近偏心轮的侧面到上述基准面的距离,L_rp为底部配重块靠近顶部配置块的侧面到基准面的距离，L₁为偏心轮与环的组合体的质心到基准面的距离，所述L_r、L_rp和L₁均为具体数值。第四步，根据力学动态平衡原理：所有惯性力的合力为零，即ΣF＝0。且所有惯性力的合力偶矩为零，即ΣM＝0。求解的到顶部配重块和底部配重块的高度，进而得出顶部配重块和底部配重块的重量。

优选地，所述顶部配重块和底部配重块分别位于定子的两端，且安装位置确定。顶部配重块和底部配重块均为弧形条状结构，沿定子轴线方向的横截面为恒定值，顶部配重块和底部配重块的重量随它们的高度值发生变化。

优选地，由于所述底部配重块和顶部配重块与定子的安装位置确定，底部配重块的质心和顶部配重块的质心到转动轴的中心线的距离可由上述软件得到，均为恒定值。顶部配重块质心和底部配重块质心的位置，仅沿转动轴的中心线的方向变化。

优选地，转动轴随定子旋转时，偏心轮与环的组合体产生的惯性力为F₁，底部配重块产生的惯性力为F₂，顶部配重块产生的惯性力为F₃，上述各惯性力的方向均垂直于转动轴的中心线。

优选地，依据力学动态平衡原理有如下方程组：

其中，m₁可由上述软件获取，为已知量；ρ为底部配重块和顶部配重块的密度，其为已知量；ω为转动角速度，联立等式可约掉；S₂为底部配重块的横截面积，S₃为顶部配重块的横截面积，S₂和S₃为均可由上述软件获取的已知量；X为底部配重块高度，其为未知量；Y为顶部配重块高度，其为未知量。

联立上述方程组，求解二元一次方程组，可求解得到底部和顶部配重块的高度尺寸Y、X。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明简化了计算流程，由原来的七个步骤减少至四个步骤。计算精度方面，轴偏心轮上油孔、沟槽、倒角等特征通过建模均可涵盖在内，相较于传统近似图形求解计算方式更为精准。计算强度方面，因其计算通过计算机辅助计算，可直接获取零件重量、质心位置等参数，且能将偏心轮和环视为整体，相较传统方式拆分出的多个参数以及各种三角函数的应用计算更为简单，通过该方法涉及出的配重块的精度更高，提升压缩机的品质。

附图说明

图1是本发明涉及的压缩机配重块及相关部件的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1，一种回转式压缩机配重块设计计算方法，包括如下步骤：第一步，使用SolidWorks软件进行建模，构建出转动轴1的造型，偏心轮与环的组合体2的造型，通常偏心轮由上端部、偏心轮主体及下端部依次首位连接构成，由于构成偏心轮2的三部分的形状结构各不相同，需要分别确定每一部分的质心位置。本发明将偏心轮与套在其外侧的环视为一个整体，将偏心轮和环形成的组合体2的上下两端分别与转动轴1装配在一起。

再构建出底部配重块4和顶部配重块5的底面造型，底部配重块4和顶部配重块5的底面均为弧形条状结构，所述底部配重块4和顶部配重块5分别位于定子6的两端，且底部配重块4和顶部配重块5与转动轴1的中心线的距离均为确定值。底部配重块4和顶部配重块5沿定子6的轴线方向的横截面为恒定值，底部配重块4和顶部配重块5的重量随它们的高度值发生变化。根据定子6与转动轴1的装配位置关系，可确底部配重块4和定顶部配重块5与转动轴1的相对位置关系。

第二步，根据第一步中所述偏心轮与环的组合体2、底部配重块4、顶部配重块5与转动轴1的装配关系，通过SolidWorks软件设定上述各零部件的密度后，由对偏心轮与环3的组合体2建立的立体模型，可得到其质心的旋转半径r₁，所述旋转半径r₁为确定值。还可通过所述软件直接得出偏心轮与环的组合体2的重量m₁，所述重量m₁也为确定值。通过SolidWorks软件对上部各部件建模，得到的各参数的精确度明显高于传统的手工近似的计算的到的数值。

同时，使用SolidWorks软件可直接得出底部配重块4的底面积s₂和其质心的旋转半径r₂，所述底部配重块4的底面积s₂和旋转半径r₂均为确定值，使用SolidWorks软件可直接得出顶部配重块5的底面积s₃和其质心的旋转半径r₃，所述顶部配重块5的底面积s₂和旋转半径r₂均为确定值。由所述底部配重块4和顶部配重块5相对于定子6的安装位置确定，底部配重块4的质心和顶部配重块5的质心到转动轴1的中心线的距离可由上述软件得到，分别为旋转半径r₂和旋转半径r₃。所述底部配重块4的质心随着其高度X的变化，沿转动轴1的中心线变化，所述顶部配重块5的质心随着其高度Y的变化，也沿转动轴1的中心线变化，即X、Y为变量。底部配重块4质心和顶部配重块5质心的位置，仅沿转动轴1的中心线的方向变化。

第三步，在偏心轮上选择一个垂直于其轴线面为基准面3，根据上述软件，可以计算得到偏心轮与环的组合体2的质心到基准面3的距离L₁，所述L₁为具体数值。得到顶部配置块5靠近偏心轮的侧面到上述基准面3的距离L_r，所述L_r为具体数值。得到底部配重块4靠近顶部配置块5的侧面到基准面3的距离L_rp，所述L_rp为具体数值。转动轴1随定子6旋转时，偏心轮与环的组合体2产生的惯性力为F₁，所述F₁经过偏心轮与环的组合体2的质心，且指向背离转动轴1的中心线的外侧。底部配重块4产生的惯性力为F₂，所述F₂经过底部配重块4的质心，且指向背离转动轴1的中心线的外侧。顶部配重块5产生的惯性力为F₃，所述F₃经过顶部配重块5的质心，也指向背离转动轴1的中心线的外侧。上述各惯性力的方向均垂直于转动轴1的中心线。

由上述确定的基准面3，通过已知条件可得到底部配重块4的质心到基准面3的距离L₂，所述L₂随着底部配重块4的高度X变化，即X为未知变量。通过已知条件可得到顶部配重块5的质心到基准面3的距离L₃，所述L₃随着顶部配重块5的高度Y变化，即Y也为未知变量。

第四步，根据力学动态平衡原理：所有惯性力的合力为零，即ΣF＝0。且所有惯性力的合力偶矩为零，即ΣM＝0。依据力学动态平衡原理有如下方程组：

其中，m₁可由上述软件获取，为已知量；ρ为底部配重块和顶部配重块的密度，其为已知量；ω为转动角速度，联立等式可约掉；S₂为底部配重块的横截面积，S₃为顶部配重块的横截面积，S₂和S₃为均可由上述软件获取的已知量；X为底部配重块高度，其为未知量；Y为顶部配重块高度，其为未知量；

联立上述方程组，求解二元一次方程组，可求解得到底部和顶部配重块的高度尺寸Y、X，进而得出顶部配重块的重量和底部配重块的重量。

本发明简化了计算流程，由原来的七个步骤减少至四个步骤；计算精度方面，轴偏心轮上油孔、沟槽、倒角等特征通过建模均可涵盖在内，相较于传统近似图形求解计算方式更为精准。计算强度方面，因其计算通过计算机辅助计算，可直接获取零件重量、质心位置等参数，且能将偏心轮和环视为整体，相较传统方式拆分出的多个参数以及各种三角函数的应用计算更为简单，通过该方法涉及出的配重块的精度更高，提升压缩机的品质。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。