一种新能源客车用空压机的制作方法

本实用新型涉及空气压缩机领域。

背景技术：

新能源电动汽车具有零污染、低噪音、节能高效的优点，在我国得到大力推广并且是我国“十三五”规划中重要发展的一个技术领域。新能源电动汽车所配空压机为车辆制动、车门启闭、悬挂踏板升降和车身倾斜的气动装置提供所需的压缩空气。对空压机要求重量轻、寿命长、结构紧凑、可靠性高、振动小、噪音低、高效节能，以满足整车要求。对压缩空气要求洁净，含油量低、含水量低、排气温度适当，以保障后续用气装置的正常工作。

市场现有车载电动空压机有无油机和有油机两种：

无油机分为有油润滑机和全无油机，其中全无油机类型有无油活塞机和无油涡旋机两种，由于没有润滑油的保护，相对运动的零部件直接接触导致磨损快、寿命低，又由于没有润滑油的润滑、密封、冷却、降噪作用，压缩机容积效率低、排气温度高、振动大、噪音高，不能完全满足新能源电动汽车的要求；无油涡旋机对加工精度、装配、运行环境要求极高，导致成本和生产效率低；有油润滑机主要为活塞机，目前市场使用的车载有油活塞式空压机多为2～4缸式结构，排气含油量高、排气温度高、振动大、噪音大、可靠性差，其排气含油量高的原因为其润滑油在活塞运动过程中不能有效隔离，导致润滑油进入空压机压缩腔之后空气排出；排气温度高有两方面问题没有解决，容积效率低和进气温度高导致，容积效率低是因为压缩余隙过大和进排气装置的密封性差造成，吸入空气进入空压机内被加热导致空气膨胀进一步降低效率，使压缩机的动能更多的转化为了热能；振动和噪音大主要是其2～4缸式结构的运动惯量不平衡造成；可靠性差是因为振动大，加剧了各个零部件的磨损，使其寿命降低，失效模式增多。

有油机主要包括螺杆式和滑片式。有油机在工作过程中需要向压缩腔内喷入大量润滑油，润滑油起到润滑、密封、冷却、降噪的作用，以延长零部件寿命、提高排气量、降低排气温度和振动。由于新能源电动汽车空压机的特殊运行方式（储气罐压力低于6～6.5bar时开机，达到8～10bar时停机，空压机频繁启停，主机运行时间短、温度低），在压缩空气过程中空气中的水分析出进入润滑油内， 润滑油中水分的积累造成润滑油的乳化，尤其在夏季和南方空气湿度大润滑油乳化严重，润滑油失去润滑与保护作用导致主机零件锈蚀、卡死，严重影响了车辆的正常运行和安全可靠。目前针对润滑油的乳化问题，主要通过延长主机工作时间提高运行温度，使润滑油中的水分蒸发后随压缩气体排出的方式解决。延长主机工作时间会消耗更多的电能，减少电车的行驶里程，不符合新能源电动汽车节能、减排的基本要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新能源客车用空压机，其通过合理设计完全满足新能源电动客车全工况，提高了能效比，节约电能，解决了车载有油空压机的乳化问题，大幅降低了排气含油量，降低了噪音，提高了稳定性和延长了使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种新能源客车用空压机，包括底座、电动机、传动机构和空压机本体，电动机和空压机本体分别安装在底座上，且电动机通过传动机构驱动空压机本体工作；所述空压机本体包括缸盖、缸体、驱动轴、驱动盘、斜盘、若干个活塞、进排气装置、端盖和出气阀，所述缸盖、缸体及端盖通过紧固件自上而下固定连接，所述驱动轴一端与驱动盘固定连接，另一端与传动机构相适配连接，所述驱动盘与斜盘螺纹连接，所述若干个活塞均匀分布在缸体内部，且活塞下部通过滑履与斜盘配合连接形成运动副，使每个活塞在其对应的缸孔内进行上下运动，所述若干个活塞上均设有回油装置，所述进排气装置设置在缸体上方，并由进气阀、排气阀、阀板和密封垫组成，所述进排气装置中进气装置的上方设有引导空气进入进气阀的进气道隔热装置，所述进气道隔热装置设置在缸盖上部的中间位置，所述出气阀与缸盖的排气端固定连通连接。

进一步优化的技术方案为所述若干个活塞均为空心活塞，所述回油装置由活塞刮油环、回油孔和排油孔组成，所述活塞环刮油环至少为一个，且均设置在空心活塞上部相适配的安装槽内，所述回油孔至少为一个，且均匀分布在活塞刮油环下方的通孔，排油孔在空心活塞下部通孔。

进一步优化的技术方案为所述回油装置还可以由活塞刮油环和回油槽组成，所述回油槽至少为一个，且在所述活塞刮油环下方，均匀分布在活塞的外表面。

进一步优化的技术方案为所述传动机构为带传动，由第一带轮、第二带轮及同步带组成，所述第一带轮通过轴承安装在空压机本体端盖驱动轴轴伸处，所述第二带轮固定安装在电动机的主轴上，所述同步带安装在第一带轮和第二带轮上，可根据不同转速要求将第一带轮、第二带轮设置成不同的传动比。

进一步优化的技术方案为所述第一带轮上装有冷却风扇，所述冷却风扇随第一带轮旋转产生向上的空气流，用于空压机本体的冷却降温。

进一步优化的技术方案为所述活塞数量为5或7个均匀分布安装在缸体的缸孔内，每个活塞的尾部均采用上下半球凹槽结构，并通过滑履与斜盘配合连接形成运动副，使每个活塞在其对应的缸孔内进行上下运动，且每个活塞外表面均涂有耐磨涂层。

进一步优化的技术方案为所述活塞刮油环的材质选用PTFE＋35%玻璃纤维制作而成，所述回油孔为6个，沿空心活塞圆周均匀分布，开口直径为3mm。

进一步优化的技术方案为所述底座由机架、调整板和减震器组成，所述机架为钣金焊接而成，侧部和上部均设有用于检测同步带张紧力的检测孔，所述调整板与电机配合固定连接用于调整同步带的张紧力，所述减震器选用橡胶制作而成，且设置在底座下方。

进一步优化的技术方案为所述缸盖一侧设有排气接口，所述排气接口与出气阀的进气口相连通，气体经出气阀处理后供后续用气装置使用，所述端盖设有第一回油接口，所述出气阀下端设有第二回油接口，所述第一回油接口与第二回油接口通过回油管连通。

进一步优化的技术方案为所述空压机本体采用立式安装方式垂直固定安装在底座上方，所述电动机及传动机构与空压机本体相适配安装。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型有以下优点，

1、电机与空压机主机间采用带传动有利于降低振动，电机的启停对空压机主机的冲击小，传动平稳。同步带立式安装的方式使异物不易停留在同步带工作面上，减少同步带、带轮的磨损，提高使用寿命；

2、第一带轮与空压机驱动轴采用卸荷传动方式，使同步带的张力作用在空压机端盖上，空压机驱动轴只受到扭矩的作用，无径向力，减少驱动轴的弯曲变形，提高驱动轴的旋转精度和平稳性，减小振动；

3、冷却风扇的设置，冷却风扇随第一带轮旋转产生向上的空气流，气流吹扫分布在空压机端盖、缸体、缸盖外围上的散热翅片起到冷却作用；

4、根据《容积式压缩机技术手册》为依据，计算出活塞的数量为5或7个，并将其均匀分布安装在缸体内，使得空压机排气运行平稳、噪音低；

5、回油装置能迅速排出由活塞运动产生且附着在活塞表面的润滑油，有效的隔离了润滑油腔和活塞压缩腔，大幅降低了排气含油量；

6、与其他有油机相比，本空压机的润滑油也起着润滑、密封、冷却、减震作用，但不进入压缩腔与空气混合接触，使得排气含油量大为降低。少量通过活塞与气缸孔间隙窜入压缩腔的润滑油，随压缩气流经缸盖排气孔进入出气阀。出气阀分离出的洁净压缩空气经压缩气体处理器的球形单向止回阀排出，供给后续用气装置。出气阀分离出的润滑油经回油管返回斜盘腔，回收再利用。

7、空压机本体采用立式安装，润滑油靠自身重力位于主机下部斜盘腔内远离活塞，有利于降低排气含油量。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实施例1活塞结构示意图；

图3是本实施例2活塞结构示意图；

图4是本实用新型缸盖的结构示意图；

其中，1电动机、2底座、3传动机构、4端盖、5冷却风扇、6斜盘、7回油装置、8活塞、81回油孔、82活塞刮油环、83排油孔、84回油槽、9缸体、10进排气装置、11进气道隔热装置、12缸盖、13出气阀、14回油管、15排气接口、16安全阀、17进气隔热环。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型包括底座2、电动机1、传动机构3和空压机本体，电动机1和空压机本体分别安装在底座2上，且电动机1通过传动机构3驱动空压机本体工作；所述空压机本体包括缸盖12、缸体9、驱动轴、驱动盘、斜盘6、若干个活塞8、进排气装置10、端盖4和出气阀13，所述缸盖12、缸体9及端盖4通过紧固件自上而下固定连接，所述驱动轴一端与驱动盘固定连接，另一端与传动机构3相适配连接，所述驱动盘与斜盘6螺纹连接，所述若干个活塞8均匀分布在缸体9内部，且活塞8下部通过滑履与斜盘6配合连接形成运动副，使每个活塞8在其对应的缸孔内进行上下运动，所述若干个活塞8上均设有回油装置7，所述进排气装置10设置在缸体9上方，并由进气阀、排气阀、阀板和密封垫组成，所述进排气装置10中进气装置的上方设有引导空气进入进气阀的进气道隔热装置11，所述进气道隔热装置11设置在缸盖12上部的中间位置，所述出气阀13与缸盖12的排气端固定连通连接，所述缸盖12下端与进排气装置10接触部设有进气隔热环17，所述进气隔热环17为非金属材质，并与进排气装置10的进气口相对应环形设置（如图4所示）。

如图2所示，进一步优化的实施例中所述若干个活塞8均为空心活塞，所述回油装置7由活塞刮油环82、回油孔81和排油孔83组成，所述活塞刮油环82至少为一个，且均设置在空心活塞上部相适配的安装槽内，所述回油孔81至少为一个，且均匀分布在活塞刮油环82下方的通孔，排油孔83在空心活塞下部通孔，所述活塞8刮油环82的材质选用PTFE＋35%玻璃纤维制作而成，所述回油孔81为6个，沿空心活塞圆周均匀分布，开口直径为3mm。

如图3所示，进一步优化的实施例为所述回油装置7还可以由活塞刮油环82和回油槽84组成，所述回油槽84至少为一个，且在所述活塞刮油环82下方，均匀分布在活塞的外表面。

其上述实施例中活塞材料选用铝合金，化学成分：Si13-18%，Cu4-6%，Mg0.45-0.65%，Mn﹤0.1%，Fe﹤0.5%，Zn>0.1%，Ti>0.2%，余量为Al。该材料有良好的机械性能和加工性能。尾部有半球凹槽或者直接球状与运动机构相连，但不局限此结构，空心活塞外表面涂有耐磨涂层；回油孔为均匀分布在刮油环下方的通孔，在运动状态下其能将刮油环刮挡下的润滑油快速回到活塞空腔内。所述刮油环为金属或非金属材质，安装在活塞槽内为间隙配合，外圆直径略大于活塞外径。排油孔为在空心活塞下部通孔，在空气压缩机工作状态，该排油孔能将空心活塞内腔的润滑油迅速排出。回油孔和排油孔可由回油槽代替（如图3所示），该形式加工工艺较回油孔和排油孔加工简单。综上所述，该有油活塞式空气压缩机活塞因其空心结构和铝合金材质，其质量较普通活塞低20%，强度高于普通活塞30%，提高了整机的能效和活塞寿命。其刮油和回油结构，能迅速将润滑油排出，减少了油通过活塞进入空气压缩机压缩腔，降低了含油量。

进一步优化的实施例为所述传动机构3为带传动，由第一带轮、第二带轮及同步带组成，所述第一带轮通过轴承安装在空压机本体端盖4驱动轴伸处，所述第二带轮固定安装在电动机1的主轴上，所述同步带安装在第一带轮和第二带轮上，可根据不同转速要求将第一带轮、第二带轮设置成不同的传动比。其电动机与空压机主机间采用带传动有利于降低振动，电机的启停对空压机主机的冲击小，传动平稳。同步带立式安装的方式使异物不易停留在同步带工作面上，减少同步带、带轮的磨损，提高使用寿命。 第一带轮与空压机驱动轴采用卸荷传动方式，使同步带的张力作用在端盖上，空压机主轴只受到扭矩的作用，无径向力，减少主轴的弯曲变形，提高主轴的旋转精度和平稳性，减小振动

进一步优化的实施例为所述第一带轮上装有冷却风扇5，所述冷却风扇5随第一带轮旋转产生向上的空气流，用于空压机本体的冷却降温，气流吹扫分布在压缩机端盖、缸体、缸盖外围上的散热翅片起到冷却作用。

进一步优化的实施例为所述活塞8数量为5或7个均匀分布安装在缸体9的缸孔内，每个活塞均采用上下半球凹槽结构，并通过滑履与斜盘6配合连接形成运动副，使每个活塞8在其对应的缸孔内进行上下运动，且每个活塞8外表面均涂有耐磨涂层。依据理论计算5和7缸空压机的流量不均匀系数分别为4.98%和2.53%，而3和4缸空压机的流量不均匀系数分别为14%和32.5%，流量不均匀系数排气表征着空压机排气脉动的大小，可见5和7缸空压机排气平稳，由此引起的振动远小于3和4缸空压机；另外5和7缸空压机缸数较多其未平衡的往复惯性力和未平衡的惯性力矩的阶数较高，即平衡效果较好（注：见郁永章主编《容积式压缩机技术手册》2005年，机械工业出版社, 第19章）。使得空压机排气运行平稳、噪音低。

进一步优化的实施例为所述底座2由机架、调整板和减震器组成，所述机架为钣金焊接而成，侧部和上部均设有用于检测同步带张紧力的检测孔，所述调整板与电机配合固定连接用于调整同步带的张紧力，所述减震器选用橡胶制作而成，且设置在底座2下方。

进一步优化的实施例为所述缸盖12一侧设有排气接口15，所述排气接口15与出气阀13的进气口相连通，气体经出气阀13处理后供后续用气装置使用，所述端盖4设有第一回油接口，所述出气阀13下端设有第二回油接口，所述第一回油接口与第二回油接口通过回油管14连通。

进一步优化的实施例为所述空压机本体采用立式安装方式垂直固定安装在底座2上方，所述电动机1及传动机构3与空压机本体相适配安装。其空压机主机采用立式安装，润滑油靠自身重力位于主机下部斜盘腔内远离活塞，有利于降低排气含油量。

具体成果实施例为：

如图1所示，该实施例为本方案最佳实施例，该新能源客车用空压机，为本公司制造生产型号为F730机型,该空压机包括：底座，空压机本体，出气阀，电动机以及传动机构。

本实施案例中，底座为Q235A材质，其为钣金焊接组件，表面喷塑处理。钣金侧部和上部均有对称孔，其为同步带张紧力检测用孔，底座下部配有四个纯橡胶的减震器。

本实施案例中空压机本体为旋转斜盘式空气压缩机，其主要结构包括端盖、缸体、缸盖、驱动轴、斜盘、活塞以及进排气装置等部分。该空压机本体垂直安装于底座之上，主要部件为铝合金组成，保证了整体结构的强度并减轻了重量。

本实施案例中出气阀，为排气散热和进一步除油装置，里面包含两个单向阀，外部配有压力表，另外配有扩展接口。

本实施案例电机为额定功率3KW的永磁同步电机。

本实施案例传动结构为同步带齿轮及同步带传动。

本实施案列活塞材料为铝合金，化学成分：Si15%，Cu5%，Mg0.5%，Mn﹤0.1%，Fe﹤0.5%，Zn>0.1%，Ti>0.2%，余量为Al。该材料有良好的机械性能和加工性能。活塞下部结构如图2所示为上下半球凹槽，通过滑履与斜盘接触连接。空心活塞外表面涂有耐磨涂层；回油孔为位于活塞偏上部，刮油环下方，圆周均匀分布6个，直径3mm的通孔。回油孔所在活塞外径小于刮油环上方活塞外径。刮油环材质为PTFE＋35%玻璃纤维，保证了使用寿命。排油孔在活塞下方，活塞内空腔底部一个直径4.5mm通孔，是回油孔直接的1.5倍，保证排油流畅性，同时起到润滑活塞与斜盘的功能。

该实施方案，上述结构的综合效果达到了高效，低振动，低含油量，高寿命的效果。经过一年的型式试验，该方案稳定性强，由于其振动小，其各个部件的磨损量小，能够保证车载环境的舒适性、稳定性和可靠性。

经过实施验证，本实用新型空压机能达到振动≤12mm/s²，能效比达到89.5%，排气温度≤100°C,防护等级到达IP67,含油量≤3PPM,噪音≤72dB。