一种压缩机的轴平衡结构、压缩机和空调器的制作方法

1.本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机的轴平衡结构、压缩机和空调器。


背景技术：

2.涡旋压缩机具有结构简单、体积小、质量轻、噪声低、机械效率高且运转平稳等特点。通常为保证压缩机运转平稳，压缩机轴系上安装有平衡部件，用于减小压缩机运行过程中产生的不平衡力及振动，然而当平衡部件质量过大时，会使轴系承载载荷变大，增大轴系变形，甚至导致旋转轴与轴承产生局部接触，影响轴承使用寿命。
3.由于现有技术中的涡旋压缩机存在平衡部件质量过大时，会使轴系承载载荷变大，增大轴系变形，甚至导致旋转轴与轴承产生局部接触，影响轴承使用寿命等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种压缩机的轴平衡结构、压缩机和空调器。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的涡旋压缩机存在平衡部件质量过大时，会使轴系承载载荷变大，增大轴系变形的缺陷，从而提供一种压缩机的轴平衡结构、压缩机和空调器。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种压缩机的轴平衡结构，其包括：
6.曲轴、主轴承、副轴承和主平衡块，所述主轴承设置于所述曲轴上的第一轴向位置以对所述曲轴进行支撑，所述副轴承设置于所述曲轴上的第二轴向位置以对所述曲轴进行支撑，所述主平衡块设置于所述曲轴上的第三轴向位置，且沿着所述曲轴的轴向方向上，所述主平衡块的重心与所述主轴承的中心之间的轴向距离为l1，所述主平衡块的重心与所述副轴承的中心之间的轴向距离为l2，并满足关系l1/l2＜0.5。
7.在一些实施方式中，所述主轴承为滑动轴承，所述副轴承也为滑动轴承。
8.在一些实施方式中，所述主平衡块包括基座和配重部，所述基座套设于所述曲轴上，所述配重部连接于所述基座上，所述基座的外周面为弧形面，其弧形外壁距离所述曲轴的中心轴线之间的径向距离为r1，所述配重部的外周面为弧形面，其弧形外壁距离所述曲轴的中心轴线之间的径向距离为r2，并有0.5≤r2/r1≤2。
9.在一些实施方式中，所述r1和所述r2还满足：0.9≤r2/r1≤1.2。
10.在一些实施方式中，所述配重部连接于所述基座的轴向一端，且所述基座为圆柱筒体结构，所述配重部为弧形环状筒体结构。
11.在一些实施方式中，所述配重部为半圆环状筒体结构。
12.在一些实施方式中，在所述曲轴的径向方向上所述配重部的弧形外壁超出所述基座的弧形外壁。
13.在一些实施方式中，所述配重部的重心与所述主轴承的中心之间的轴向距离为l3，且l3≤25mm。
14.在一些实施方式中，所述主平衡块位于所述主轴承与所述副轴承之间，或者所述主轴承位于所述主平衡块与所述副轴承之间。
15.在一些实施方式中，还包括电机，所述电机包括电机转子和电机定子，所述电机转子位于所述主轴承与所述副轴承之间，所述轴平衡结构还包括副平衡块，所述副平衡块设置于所述曲轴上的第三轴向位置，所述电机转子位于所述主平衡块与所述副平衡块之间。
16.在一些实施方式中，还包括主支承座和副支承座，所述主轴承位于所述曲轴与所述主支承座之间，使得所述主支承座通过所述主轴承对所述曲轴进行支承，所述副轴承位于所述曲轴与所述副支承座之间，所述副支承座通过所述副轴承对所述曲轴进行支承。
17.本实用新型还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的压缩机的轴平衡结构。
18.本实用新型还提供一种空调器，其包括前任一项所述的压缩机。
19.本实用新型提供的一种压缩机的轴平衡结构、压缩机和空调器具有如下有益效果：
20.本实用新型通过对曲轴上的主平衡块的位置进行合理的设置，即主平衡块的重心与所述主轴承的中心之间的轴向距离l1与所述主平衡块的重心与所述副轴承的中心之间的轴向距离l2之间满足关系l1/l2＜0.5，在此范围内可以保证压缩机轴系结构紧凑，减小平衡配重，降低不平衡力，通过轴承中心与平衡块重心位置的数值关系对压缩机的轴系结构进行优化，能够解决涡旋压缩机存在平衡部件质量过大时，会使轴系承载载荷变大，增大轴系变形的问题。本实用新型还通过主平衡块的配重部重心与主滑动轴承中心的轴向距离不大于25mm，可使配重重心靠近轴承受力点，优化轴系受力，减小运行过程中曲轴挠曲变形；本实用新型还通过将主平衡块的基座外壁尺寸r1与配重部外壁尺寸r2满足0.5≤r2/r1≤2，可优化平衡块结构，减小平衡块质量，减小不平衡力；最优范围为0.9≤r2/r1≤1.2，当比值靠近下限时平衡块高度尺寸将超过设计范围，当比值靠近上限时平衡块外径尺寸将超出设计范围，因此上述数值范围可兼顾平衡块高度及外径尺寸设计，防止旋转轴与轴承产生局部接触，影响轴承使用寿命。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例一的涡旋压缩机整机结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例一的轴系组件结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例一的主平衡块结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例一的主平衡块尺寸关系示意图；
25.图5为本实用新型实施例一的主平衡块与滑动轴承相对位置关系示意图；
26.图6为本实用新型实施例二的轴系结构示意图。
27.附图标记表示为：
28.01、壳体组件；02、静涡盘组件；03、动涡盘组件；04、防自转机构；05、主支承座；051、主轴承；052、副轴承；06、曲轴；061、主平衡块；061a、基座；061b、配重部；062、副平衡块；07、电机转子；08、电机定子；09、副支承座；10、油泵。
具体实施方式
29.如图1-6所示，本实用新型提供一种压缩机的轴平衡结构，其包括：
30.曲轴06、主轴承051、副轴承052和主平衡块061，所述主轴承051设置于所述曲轴06上的第一轴向位置以对所述曲轴06进行支撑，所述副轴承052设置于所述曲轴06上的第二轴向位置以对所述曲轴06进行支撑，所述主平衡块061设置于所述曲轴06上的第三轴向位置，且沿着所述曲轴06的轴向方向上，所述主平衡块061的重心与所述主轴承051的中心之间的轴向距离为l1，所述主平衡块061的重心与所述副轴承052的中心之间的轴向距离为l2，并满足关系l1/l2＜0.5。本实用新型通过对曲轴上的主平衡块的位置进行合理的设置，即主平衡块的重心与所述主轴承的中心之间的轴向距离l1与所述主平衡块的重心与所述副轴承的中心之间的轴向距离l2之间满足关系l1/l2＜0.5，在此范围内可以保证压缩机轴系结构紧凑，减小平衡配重，降低不平衡力，通过轴承中心与平衡块重心位置的数值关系对压缩机的轴系结构进行优化，能够解决涡旋压缩机存在平衡部件质量过大时，会使轴系承载载荷变大，增大轴系变形的问题。
31.本实用新型提出了一种平衡块结构与轴承相对位置关系的设计方法，包括平衡块外形尺寸及轴承中心与平衡块重心位置的数值关系，对压缩机的轴系结构进行优化。
32.整体有益效果为：本实用新型可使压缩机整体结构紧凑，减小平衡块重量，优化轴系受力，减小旋转轴的挠曲变形，避免旋转轴与轴承产生局部接触，提高压缩机可靠性。
33.如图1所示，涡旋压缩机主要由壳体组件01、静涡盘组件02、动涡盘组件03、防自转机构04、主支承座05、曲轴组件06、转子组件07、电机08、副支承座09、油泵10等组成。电机08固定在壳体01的中部，主支承座05，与压缩机构位于电机08同一侧，用于支撑压缩机构，以及副支承座09，位于电机另一侧。静涡盘组件02和动涡盘组件03相位角相差180
°
对置安装在主支承座05上，动涡盘03在曲轴组件06的驱动下运动，在防自转机构04限制下，动涡盘围绕曲轴中心以固定的半径做平动运动，与静涡盘啮合形成一系列相互隔离且容积连续变化的月牙形密闭容腔。在压缩机运转时，转子组件07驱动曲轴06旋转，带动动涡盘03运动，从压缩机外部进入的制冷剂被吸入动涡盘03和静涡盘02形成的月牙形吸气腔内，经过压缩后由静涡盘02上的排气孔排入壳体，然后经排气管排出压缩机。压缩机底部为油池空间，用于容纳压缩机中的润滑油，压缩机曲轴下端安装油泵10，用于抽取油池中积聚的润滑油来润滑冷却压缩机轴承及泵体等部位。
34.现对压缩机轴系结构进行详细说明，如图2所示，主平衡块061、副平衡块062分别设置于轴系组件06上，用于平衡旋转轴运行时所产生的不平衡力及不平衡力矩；主滑动轴承051、副滑动轴承052分别设置于主、副支承座，与轴系组件的相对位置如图2所示，其中，主滑动轴承中心与主平衡块重心间的轴向距离为l1，主平衡块重心与副滑动轴承中心间的距离为l2，当其位置关系满足l1/l2＜0.5时，可在使整机结构尽量紧凑的情况下使主、副平衡块质量尽可能小，减小旋转轴运行时所产生的不平衡力，优化轴系受力。
35.在一些实施方式中，所述主轴承051为滑动轴承，所述副轴承052也为滑动轴承。这是本公开的主轴承和副轴承的优选结构形式，通过滑动轴承能够在对曲轴进行支承的同时还能允许曲轴转动，相对于轴承滑动转动。
36.在一些实施方式中，所述主平衡块061包括基座061a和配重部061b，所述基座061a套设于所述曲轴06上，所述配重部061b连接于所述基座061a上，所述基座061a的外周面为弧形面，其弧形外壁距离所述曲轴06的中心轴线之间的径向距离为r1，所述配重部061b的外周面为弧形面，其弧形外壁距离所述曲轴06的中心轴线之间的径向距离为r2，并有0.5≤
r2/r1≤2。本实用新型还通过将主平衡块的基座外壁尺寸r1与配重部外壁尺寸r2满足0.5≤
37.r2/r1≤2，可优化平衡块结构，减小平衡块质量，减小不平衡力。
38.在一些实施方式中，所述r1和所述r2还满足：0.9≤r2/r1≤1.2。这是本实用新型的r1和r2的最优范围，最优范围为0.9≤r2/r1≤1.2，当比值靠近下限时平衡块高度尺寸将超过设计范围，当比值靠近上限时平衡块外径尺寸将超出设计范围，因此上述数值范围可兼顾平衡块高度及外径尺寸设计，防止旋转轴与轴承产生局部接触，影响轴承使用寿命。
39.主平衡块061的具体结构如图3、图4所示，分为与旋转轴相配合的基座061a与从所述基座延伸的配重部061b，基座与配重部均具有弧形外壁，可减小运行过程中所产生的流体阻力。基座的外壁尺寸为r1，配重部的外壁尺寸为r2，其尺寸关系满足0.5≤r2/r1≤2，可优化平衡块结构，减小平衡块质量，减小不平衡力，考虑到平衡块设计时不与其他结构产生干涉，推荐最优范围为0.9≤r2/r1≤1.2。
40.在一些实施方式中，所述配重部061b连接于所述基座061a的轴向一端，且所述基座061a为圆柱筒体结构，所述配重部061b为弧形环状筒体结构。这是本公开的配重部和基座的进一步优选结构形式，即基座为圆柱筒体方便套设于曲轴上以进行固定，而配重部为偏心的弧形环状筒体，能够起到偏心平衡的作用。
41.在一些实施方式中，所述配重部061b为半圆环状筒体结构。这是本实用新型的配重部的进一步优选结构形式，即半圆环状的筒体结构，能够不与曲轴接触且还能实现偏心配重的作用。
42.在一些实施方式中，在所述曲轴06的径向方向上所述配重部061b的弧形外壁超出所述基座061a的弧形外壁。这是本实用新型的曲轴与配重部之间的进一步优选结构形式，配重部的弧形外壁在径向方向超出基座的弧形外壁，能够使得配重部的偏心量更大，其偏心配重的作用更强。
43.在一些实施方式中，所述配重部061b的重心与所述主轴承051的中心之间的轴向距离为l3，且l3≤25mm。本实用新型还通过主平衡块的配重部重心与主滑动轴承中心的轴向距离不大于25mm，可使配重重心靠近轴承受力点，优化轴系受力，减小运行过程中曲轴挠曲变形。
44.现对主平衡块及主滑动轴承的位置关系进行说明，如图5所示，主平衡块配重部061b的重心与主滑动轴承中心间的轴向距离为l3，使l3≤25mm，可减小主平衡块运行时产生的离心力引起的旋转轴变形，避免旋转轴与主滑动轴承间产生局部接触导致异常磨损。
45.在一些实施方式中，所述主平衡块061位于所述主轴承051与所述副轴承052之间，或者所述主轴承051位于所述主平衡块061与所述副轴承052之间。这是本实用新型的实施例一和实施例二的主平衡块的两种不同的布置形式，即实施例一为主平衡块061位于所述主轴承051与所述副轴承052之间，如图1-5，实施例二为主轴承051位于所述主平衡块061与所述副轴承052之间，均能够在满足主平衡块的重心与主轴承的中心之间的轴向距离l1与主平衡块的重心与副轴承的中心之间的轴向距离l2之间满足关系l1/l2＜0.5时，有效保证压缩机轴系结构紧凑，减小平衡配重，降低不平衡力，通过轴承中心与平衡块重心位置的数值关系对压缩机的轴系结构进行优化，能够解决涡旋压缩机存在平衡部件质量过大时，会使轴系承载载荷变大，增大轴系变形的问题。
46.实施例二，当主平衡块061设置于主滑动轴承051的上方时，其轴系结构如图6所示，当主平衡块重心与主滑动轴承中心的轴向距离l1，与主滑动轴承中心与副滑动轴承间的轴向距离l2，其关系满足l1/l2＜0.5时，也可减小平衡块质量，优化轴系受力。
47.在一些实施方式中，还包括电机，所述电机包括电机转子07和电机定子08，所述电机转子07位于所述主轴承051与所述副轴承052之间，所述轴平衡结构还包括副平衡块062，所述副平衡块062设置于所述曲轴06上的第三轴向位置，所述电机转子07位于所述主平衡块061与所述副平衡块062之间。这是本实用新型的主轴承与副轴承的相对位置关系以及主平衡块与副平衡块之间的相对位置关系，即主轴承位于电机的轴向一侧，副轴承位于电机的轴向另一侧，主平衡块位于电机的轴向一侧，副平衡块位于电机的轴向另一侧。
48.在一些实施方式中，还包括主支承座05和副支承座09，所述主轴承051位于所述曲轴06与所述主支承座05之间，使得所述主支承座05通过所述主轴承051对所述曲轴06进行支承，所述副轴承052位于所述曲轴06与所述副支承座09之间，所述副支承座09通过所述副轴承052对所述曲轴06进行支承。本实用新型还分别通过主支承座和副支承座分别对主轴承和副轴承进行支承，以对曲轴的两个不同的轴向位置进行支承作用。
49.本实用新型还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的压缩机的轴平衡结构。优选涡旋压缩机，包括压缩机构，用于压缩工作流体；驱动轴，用于驱动压缩机构进行工作；主支承座，与压缩机构位于电机同一侧，用于支撑压缩机构，以及副支承座，位于电机另一侧；驱动轴，穿过主副支承座，用于驱动压缩机构进行压缩；所述驱动轴上安装有主平衡块，同时相应设置副平衡块；所述主副支承座安装有通过流体润滑进行支撑的滑动轴承，用于支撑润滑所述驱动轴，其特征在于：
50.所述主平衡块重心与主滑动轴承中心轴向距离为l1，与副滑动轴承中心轴向距离为l2，满足关系l1/l2＜0.5，在此范围内可以保证压缩机轴系结构紧凑，减小平衡配重，降低不平衡力；
51.所述配重部重心与主滑动轴承中心的轴向距离不大于25mm，可使配重重心靠近轴承受力点，优化轴系受力，减小运行过程中曲轴挠曲变形；
52.所述主平衡块具有与驱动轴相配合的基座，以及从所述基座延伸的配重部，所述基座及所述配重部均具有弧形外壁，所述基座外壁尺寸r1与配重部外壁尺寸r2满足0.5≤r2/r1≤2，当比值靠近下限时平衡块高度尺寸将超过设计范围，当比值靠近上限时平衡块外径尺寸将超出设计范围，因此建议最优范围为0.9≤r2/r1≤1.2，可兼顾平衡块高度及外径尺寸设计。
53.本实用新型还提供一种空调器，其包括前述的压缩机。
54.以上所述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。以上所述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。