淺談空調(diào)壓縮機(jī)中渦旋盤硬度差的應(yīng)用

周之茂

摘 要：汽車空調(diào)壓縮機(jī)是汽車空調(diào)系統(tǒng)中一個關(guān)鍵部件，俗稱空調(diào)系統(tǒng)的“心臟”。其效果的好壞直接影響整個空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)作。渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)是第四代空調(diào)壓縮機(jī)，由于其具有效率高、體積小、質(zhì)量輕等特點。隨著新型智能設(shè)備的廣泛運(yùn)用，其零件精度要求高的問題也得到了一定的解決，使得渦旋式壓縮機(jī)被廣泛應(yīng)用到汽車空調(diào)中。本文介紹了一種方法，提高壓縮機(jī)的工作壽命。

關(guān)鍵詞：渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)；渦旋盤；硬度差

引言：

渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)是第四代空調(diào)壓縮機(jī)，其主要工作原理是利用渦旋盤嚙合，借助于容積的變化來實現(xiàn)氣體壓縮。經(jīng)過實際工作和試驗發(fā)現(xiàn)，一般渦旋盤經(jīng)常出現(xiàn)磨損，變形導(dǎo)致動靜盤硬摩擦，嚴(yán)重降低產(chǎn)品的使用壽命，長期工作甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品直接損壞并且污染整個空調(diào)系統(tǒng)。本文主要介紹了一種方法減少變形對壓縮機(jī)工作的影響。

一、渦旋盤工作時的結(jié)構(gòu)分析

渦旋壓縮機(jī)的工作原理如圖1-1和圖1-2所示，把渦旋型線參數(shù)相同，相位角差180°，基圓中心相距r的動渦盤和靜渦盤組裝后，可以形成數(shù)對封閉的月牙形容積腔（見圖1-2投影）。當(dāng)偏心軸推動動渦盤中心（基圓中心）繞靜渦盤（基圓中心）做半徑為r的圓周軌道運(yùn)動時，這些封閉的容積腔相應(yīng)的擴(kuò)大或縮小，由此實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排氣的目的。低壓氣體從靜渦盤上開設(shè)的吸氣孔口或動靜渦旋盤的周邊縫隙進(jìn)入吸氣腔，經(jīng)壓縮后有靜渦盤中心處的排氣孔口排出[1]。其嚙合部分加工精度需要控制在微米級。

動靜渦盤目前材料多采用鋁合金，其工作時旋轉(zhuǎn)速度一般不低于1500rpm，渦旋壁厚度在4-5mm，工作時中心腔溫度可達(dá)100℃。在ANSYS軟件中，對幾何排量為66ml的汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)的動渦旋盤進(jìn)行分析，可見徑向和軸向變形最大可達(dá)65.2um和59um（如圖2），最小位置也達(dá)10 um?？梢妼嶋H工作時，兩個渦旋盤在高壓高溫下產(chǎn)生變形，互相擠壓，產(chǎn)生磨損。

二、一種解決方案

由于既要保證工作時的密封性能，又要防止因渦旋盤變形導(dǎo)致的異常磨損。我公司通過硬質(zhì)陽極氧化處理，使鋁合金表面生產(chǎn)一種高硬度、耐熱、耐磨的硬質(zhì)陽極氧化膜。陽極氧化處理是利用電化學(xué)的方法，在適當(dāng)?shù)?電解液中，以合金零件為陽極，不銹鋼、锘或 導(dǎo)電性電解液本身為陰極，在一定電壓電流等 條件下，使陽極發(fā)生氧化，從而使工件表面獲 得陽極氧化膜的過程。

陽極氧化可以提高渦旋盤約100HB的硬度，這樣到動渦盤和靜渦盤嚙合時，硬度較低的渦盤會讓開硬度較高的渦盤，從而降低磨損。

三、試驗驗證

試驗工況采用GB/T 21360-2008汽車空調(diào)制冷壓縮機(jī)第6.2.1（性能測試）和6.2.3條（耐久測試），試驗機(jī)為我公司開發(fā)的86ml排量壓縮機(jī)，試驗狀態(tài)分五種，每階段試驗均記錄結(jié)果，并且打開觀察內(nèi)部零件磨損情況，測試結(jié)果統(tǒng)計列表如下：

經(jīng)過以上試驗基本可判斷，當(dāng)動靜盤硬度相同時，渦旋盤磨損嚴(yán)重，很容易喪失工作能力。當(dāng)其有一定的硬度差時，可以很好的互相補(bǔ)償，即滿足產(chǎn)品性能要求，又有穩(wěn)定的壽命。

四、總結(jié)

研究結(jié)果表明，通過取合理的硬度差值，渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)的產(chǎn)品壽命可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)以及各大主流汽車廠要求。陽極氧化也僅是一種使渦旋盤產(chǎn)生硬度差的方法，其余還有鎳磷圖層處理等，國內(nèi)目前還有待試驗驗證。

參考文獻(xiàn)

[1] 李連生.渦旋壓縮機(jī).北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，1998.3.