压缩机曲轴包括其及的压缩机的制作方法

1.本发明涉及压缩机领域，具体地说，涉及一种压缩机曲轴及包括其的压缩机。


背景技术：

2.变频压缩机由于转速较高，很容易出现高转速下出油率过高问题，出油率过高除在系统回油不佳时对压缩机泵体可靠性产生影响之外，还会对空调系统换热器产生不利影响，表现为油附着于换热器管路内壁，引起换热效率低下，不符合节能需求。
3.目前，对压缩机泵体出油率主要通过调节压力、流速来控制，对压缩机泵油末端因泵油混入流转冷媒中的油量控制不足，现有的泵油油孔有如下两种形式：
4.1.曲轴为直通式设计，通过不同孔径贯通，小孔位置通过油塞或其他结构进行限制；
5.2.横油孔设计，横油孔设置于缸盖与转子之间。
6.以上两种结构的泵油油孔位置虽存在差异，但均与排气测相连，在高转速下从油池泵入泵体的油除进入润滑系统外，其他部分会从这两个孔直接排出进入冷媒循环系统，直接封死又可能在泵油结构顶端产生过高背压影响泵油，因此，需设计一种直接与润滑系统勾连的油孔结构。
7.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

8.针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种压缩机曲轴及包括其的压缩机，压缩机曲轴能够有效改善主轴承与曲轴之间在转动过程中的润滑效果，降低压缩机的功耗，从而提高压缩机的使用寿命和运行的可靠性。
9.本发明的一实施例提供了一种压缩机曲轴，所述曲轴包括沿轴向依次排列的长轴部、偏心部和短轴部；
10.所述长轴部设置有凹形环槽；
11.所述曲轴的内部设置有与压缩机的底部的油池相连通的油路，所述油路的第一油孔设置于所述长轴部的凹形环槽处。
12.根据本发明的一示例，所述长轴部靠近所述偏心部的位置处设置有退刀槽；
13.所述油路的第二油孔设置于所述退刀槽处。
14.本发明的一实施例还提供了一种压缩机，包括如上述的压缩机曲轴。
15.根据本发明的一示例，所述压缩机还包括主轴承和副轴承；
16.所述主轴承位于压缩机的电机和气缸之间；
17.所述副轴承位于所述曲轴的偏心部的背离所述气缸的一侧；
18.所述主轴承设置有与所述压缩机曲轴相适配的轴颈，所述凹形环槽位于所述轴颈的内部。
19.根据本发明的一示例，所述长轴部靠近所述偏心部的位置处设置有退刀槽；
20.所述油路的第二油孔设置于所述退刀槽处。
21.根据本发明的一示例，所述主轴承的轴颈的内径为d1，所述退刀槽的外径为d1，所述凹形环槽的外径为d2，内径d1、外径d1和外径d2满足如下关系：
[0022][0023]
其中，
[0024]
h1为所述退刀槽的高度；
[0025]
h2为所述退刀槽至所述凹形环槽的高度；
[0026]
h3为所述凹形环槽的高度；
[0027]
h4为所述凹形环槽至所述轴颈背离气缸的一端的高度。
[0028]
根据本发明的一示例，所述凹形环槽的高度为h3，高度h3满足如下关系：
[0029][0030]
其中，
[0031]
h1为所述退刀槽的高度；
[0032]
h2为所述退刀槽至所述凹形环槽的高度；
[0033]
h4为所述凹形环槽至所述轴颈背离气缸的一端的高度。
[0034]
本发明通过压缩机曲轴的长轴部设置有凹形环槽，在凹形环槽中设置油路的油孔，使得主轴承与曲轴之间在转动过程中的得到充分润滑，进而降低压缩机的功耗，提高压缩机的使用寿命；同时，改善了压缩机出油情况，出油率下降21.4％，避免压缩机的缺油故障，提高了压缩机运行的可靠性。
附图说明
[0035]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。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。
[0036]
图1为本发明的一实施例的压缩机曲轴的结构示意图；
[0037]
图2为本发明的一实施例的压缩机内部的结构示意图；
[0038]
图3为本发明的一实施例的长轴部与主轴承的轴颈的结构示意图；
[0039]
图4为压缩机出油率随α的变化图；
[0040]
图5为a处和b处的变形量随α的变化图；
[0041]
图6为安全系数随凹形环槽的高度变化的曲线图。
具体实施方式
[0042]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形
式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0043]
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
[0044]
图1为本发明的一实施例的压缩机曲轴的结构示意图，压缩机曲轴将压缩机的电机的旋转力传递给气缸，以压缩制冷剂。
[0045]
具体地，所述压缩机曲轴100包括沿轴向依次排列的长轴部110、偏心部120和短轴部130；通常，长轴部与短轴部同轴，偏心部与长轴部与短轴部不同轴；
[0046]
所述长轴部110设置有凹形环槽111；
[0047]
所述曲轴100的内部设置有与压缩机的底部的油池相连通的油路，所述油路的第一油孔1111设置于所述长轴部100的凹形环槽111处。
[0048]
本发明通过压缩机曲轴的长轴部设置有凹形环槽，在凹形环槽中设置油路的油孔，使得曲轴与与之相配合的主轴承之间在转动过程中得到充分润滑，从而降低压缩机的功耗，提高压缩机的使用寿命。图1的实施例的曲轴适用于双缸压缩机。
[0049]
在另一些实施例中，所述长轴部110靠近所述偏心部120的位置处设置有退刀槽112；所述油路的第二油孔1121设置于所述退刀槽112处。
[0050]
凹形环槽111处的第一油孔1111可保证凹形环槽以上的长轴部与主轴承之间的润滑效果，退刀槽112处的第二油孔1121可保证凹形环槽以下的长轴部与主轴承之间的润滑效果。
[0051]
本发明的一些实施例还提供了一种压缩机，包括如上述的压缩机曲轴。具体地，压缩机本体包括壳体(未在图中显示)、容置于壳体内的电机和泵体，泵体包括主轴承200、副轴承300以及两者之间的气缸，壳体内还设有上述曲轴100，曲轴的上部通过支撑组件定位于壳体的中轴线，曲轴的下部穿设于主轴承200和副轴承300的中心，主轴承200和副轴承300支撑压缩机的曲轴100，以使得整个曲轴位于壳体的中轴线处。在主轴承、副轴承以及气缸所形成的压缩空间内设有活塞，活塞固定于曲轴，与曲轴同步转动，曲轴将电机的旋转力传递给气缸，以压缩制冷剂。旋转式压缩机可为单缸、双缸或者多缸的压缩机。
[0052]
图2为本发明的一实施例的压缩机内部的结构示意图，此实施例为双缸压缩机。
[0053]
压缩机包括了主轴承200和副轴承300；
[0054]
所述主轴承200位于压缩机的电机和气缸之间；
[0055]
所述副轴承300位于所述曲轴的偏心部120的背离所述气缸的一侧；
[0056]
所述主轴承200设置有与所述压缩机曲轴相适配的轴颈210，所述凹形环槽111位于所述轴颈210的内部，即曲轴的油路的第一油孔1111也设置于所述轴颈210的内部。
[0057]
此实施中，所述长轴部110靠近所述偏心部的位置处设置有退刀槽112；所述油路的第二油孔1121设置于所述退刀槽112处。
[0058]
压缩机的制冷循环中，除了冷媒流转，压缩机中的油有一部分随着冷媒运动，运转中油在冷媒和油总量里占的比重定义为出油率(ocr)，通常地，出油率低，可有效地避免压缩机的缺油故障的发生，提高了压缩机运行的可靠性。
[0059]
为了获得长轴部与主轴承的轴颈之间更好的润滑效果，所述主轴承的轴颈210的内径为d1，曲轴的退刀槽112的外径为d1，曲轴的凹形环槽111的外径为d2，d3为长轴部的外径，见图3所示，此时，
[0060]
退刀槽112与主轴承的轴颈210之间的间隙的体积为v1；
[0061]
v1＝π(d1
2-d
12
)h1/4，h1为所述退刀槽的高度；
[0062]
主轴承的轴颈从退刀槽至所述凹形环槽的间隙的体积为v2；
[0063]
v2＝π(d1
2-d3)h2/4，h2为所述退刀槽至所述凹形环槽的高度；
[0064]
凹形环槽111与主轴承的轴颈210之间的间隙的体积为v3；
[0065]
v3＝π(d1
2-d
22
)h3/4，h3为所述凹形环槽的高度；
[0066]
主轴承的轴颈从凹形环槽至轴颈背离气缸的一端的间隙的体积为v4；
[0067]
v4＝π(d1
2-d3)2h4/4，h4为所述凹形环槽至所述轴颈背离气缸的一端的高度。
[0068]
由于本发明中退刀槽112至凹形环槽111之间的长轴部110的润滑由退刀槽处的第二油孔提供，凹形环槽111以上的长轴部110的润滑由凹形环槽处的第一油孔提供，压缩机的出油率随v4在v3中占比与v2在v1中占比的比值α变化而变化，α可表示为：
[0069][0070]
压缩机出油率随α的变化情况如图4所示，即压缩机出油率随α增大而降低，当α≥0.8时，出油率可达到预期目标。
[0071]
同时，由于凹形环槽111和退刀槽112的设置，本发明的长轴部的受力分布有所变化，长轴部与主轴承的轴颈背离气缸的一端处(见图2的a处)以及轴颈的底端(见图2的b处)局部变形量也将有所变化，即α的变化会引起长轴部与主轴承的轴颈背离气缸的一端处(见图2的a处)，以及轴颈的底端(见图2的b处)局部变形量随α变化。
[0072]
a处和b处的变形量随α的变化情况如图4所示。α是与环槽位置直接相关的，在曲轴顶端、偏心位置施加同样力的情况下发现，a处的变形量随α增大的先减小再增加，b处的变形量随α增大而增加。当α趋向1.2时，a处的变形量会接近最小值，为避免b处的变形量过高引起异常磨损，因此，α的上限值优选地设置为1.2。
[0073]
鉴于上述要求，本发明的一些实施例中，将α设置于0.8～1.2的区间。此时，内径d1、外径d1和外径d2需满足如下关系：
[0074][0075]
当内径d1、外径d1和外径d2需满足上述关系时，长轴部与主轴承的轴颈之间具有更好的润滑效果，同时，长轴部与主轴承的轴颈背离气缸的一端处以及轴颈的底端局部变形量也可避免由于变形而引起运行过程中异常的磨损，提高压缩机的稳定性和整机效率。
[0076]
为了保证压缩机泵体运行的可靠性，本发明对凹形环槽的高度h3做了限定。
[0077]
通常，成熟的压缩机机型一般需满足：做过可靠性考核合格并量产；应用环境恶劣，比如要求室内外温差较大的热带、中东地区，这时候在工况条件上表现为压缩机排气口压力高，排气口、回气口压差大。此类型的机型运行时轴径与长轴部之间的油膜的厚度定义为t0；具有不同高度h3的凹形环槽的压缩机运行时，轴径与长轴部之间的油膜的厚度为t，
此时，t/t0定义为安全系数。
[0078]
对于具有同样的主轴承的轴径的总高度h的压缩机，高度h3不同的凹形环槽的安全系数不同。
[0079]
图6为安全系数随凹形环槽的高度变化的曲线图。可以理解的，轴径与长轴部之间的油膜的厚度越大，两者之间的润滑效果越高，两者之间由于运行的磨耗量就越小，同时，降低压缩机的功耗，提高了压缩机的使用寿命。
[0080]
在一些实施例中，凹形环槽的高度h3满足如下关系：
[0081][0082]
即，当凹形环槽的高度h3与主轴承的轴径的总高度h的比值小于等于0.25时，轴径与长轴部之间由于运行的磨耗量小于受力情况恶劣的成熟机型的磨耗量。
[0083]
此外，测试发现具有本发明的曲轴的压缩机的出油情况得到明显的改善，出油率下降21.4％，因此，可有效地减少压缩机出现缺油故障的几率，提高压缩机运行的可靠性。
[0084]
综上所述，本发明通过压缩机曲轴的长轴部设置有凹形环槽，在凹形环槽中设置油路的油孔，使得主轴承与曲轴之间在转动过程中的得到充分润滑，进而降低压缩机的功耗，提高压缩机的使用寿命；同时，改善了压缩机出油情况，出油率下降21.4％，避免了压缩机的缺油故障，提高了压缩机运行的可靠性。
[0085]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。应当理解的是，“下”或“上”，“向下”或“向上”等用语用来参照示例性实施例的特征在图中显示的位置描述这些特征；第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。