一种减振储能制冷压缩机曲轴结构的制作方法

1.本发明涉及到压缩机曲轴技术领域，具体涉及到一种减振储能制冷压缩机曲轴结构。


背景技术：

2.往复活塞制冷压缩机在工作时有四个过程：吸气、压缩、排气、膨胀，压缩气体、排气时阻力较大，转速较低，压缩机在膨胀、吸气，阻力较低，转速较高，这个过程会有较大的压力波动。在活塞式制冷压缩机经常用到的曲轴结构，如中国实用新型专利(公开号：cn215566472u)公开的一种新型油槽结构的曲轴，曲轴上设有平衡盘，平衡盘通常为完整扇形块，这种结构曲轴往复惯性质量和质心距是恒定的，不能补偿吸排气过程中能量不均匀性和运动不均衡性。
3.中国实用新型专利(公开号：cn209278134u)公开了一种减振平衡块，减振平衡块的质心相对于旋转中心线偏心设置，减振平衡块包括安装座、弹性阻尼单元和配重单元，所述弹性阻尼单元连接在所述安装座外侧，所述配重单元连接于所述弹性阻尼单元外侧。该曲轴通过平衡块来抵消曲轴旋转所产生的不平衡力，利用平衡块中弹性阻尼单元和配重单元组成的动力吸振结构的共振达到消耗振动能量的目的，但是这种不平衡力主要是平衡块旋转过程中产生的离心力，并不是曲轴在压缩机吸排气做功过程中因高低速转变而产生的不平衡力以及能量的损耗，这种径向布置的弹性阻尼单元和配重单元还是基于配重来调节平衡块的径向平衡，而且所述配重块需要设置在外周，体积较大，占用有限的压缩机内部空间，不利于气缸座及内部电机的紧凑小型化布置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种减振储能制冷压缩机曲轴结构。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种减振储能制冷压缩机曲轴结构，包括曲轴，所述曲轴上设有平衡盘，所述平衡盘中开设有滑槽，所述滑槽内沿所述滑槽长度方向至少设有一个滑动体，所述滑槽的至少一端设有弹性元件；所述滑动体的运动方向非所述平衡盘的径线方向，所述滑动体与所述弹性元件形成的振动频率为f，制冷压缩机的转动频率为f0，则f＝75％～125％f0，f0也是往复活塞式压缩机每秒的旋转圈数。
7.设所述滑槽的槽长为a，所述滑动体的长度方向总尺寸为b，所述弹性元件处于放松状态下位于滑槽中的总长度为c，则0.5a＜(b+c)＜a。
8.本曲轴结构通过在所述平衡盘上设置滑槽，并在滑槽中设置滑动体和弹性元件，能够利用弹性元件进行储能、滑动体调节运动平衡性，使得曲轴在旋转过程中能够补偿重心偏移带来的能量不均匀性和运动不均衡性，从而提升了曲轴运动的稳定性，减少了振动，提高了压缩机的效率。
9.当所述曲轴旋转使活塞压缩气体和排气时阻力较大，所述曲轴转速会下降，所述滑动体存在一个惯性，质心会偏向弹性元件的方向，以补偿转速下降带来的运动不均衡；当压缩机在膨胀、吸气时，曲轴旋转阻力较低，转速较高，所述滑动体也存在一个惯性，质心会偏向远离所述弹性元件的方向，以平衡突然高转速带来的不稳定性。
10.所述滑动体能够在所述滑槽中跟随曲轴的旋转而进行滑动，由于没有对所述滑动体进行固定，滑动体的运动是相对自由的，当所述曲轴也就是所述平衡盘在旋转过程中速度突然有变化时，所述滑动体就会产生一个惯性，或加快或慢一拍，这种惯性的存在是在所述平衡盘内产生的，其将会影响和调节平衡盘也就是所述曲轴的运动平衡性；配合所述弹性元件的储能和释能作用，能够吸收或者释放滑动体产生的惯性力量和能量，就能够调整平衡盘运动过程中能量的不均匀性。当所述滑动体相对于所述曲轴处在这种振动频率下，其能量均衡和运动平衡效果最为明显，产生的噪音也较小。
11.虽然所述滑动体在滑槽的长度方向两侧没有硬限位，但是所述滑动体在宽度方向也就是平衡盘的径向上具有尺寸上的限位，所述滑动体不在径向上晃动，这样产生惯性力的方向性更好，而且避免了径向方向的碰撞。
12.进一步的，所述弹性元件为弹簧、拉簧或者橡胶弹性柱，所述滑槽的端部设有安装孔，所述弹性元件的一端安装与所述安装孔内、另一端为自由端。所述安装孔的设置便于固定安装所述弹性元件，
13.进一步的，所述滑槽设置在所述平衡盘的上端面，所述滑槽上设有与所述平衡盘可拆卸连接的封盖。所述封盖的设置一方面能够保护所述滑动体和所述弹性元件，另一方面也能够防止所述滑动体上窜，避免其脱离滑槽。
14.进一步的，所述滑动体的中心点到所述曲轴旋转中心点之间的连线(同一旋转平面内)与所述滑动体运动方向角度为：65～115度。
15.进一步的，所述滑槽为垂直于所述平衡盘的中平分线的条形滑槽，所述滑动体为条形滑块，所述条形滑块宽度方向的两侧分别滑动抵接所述条形滑槽的内壁。
16.进一步的，所述滑槽为弧形槽，所述弧形槽与所述平衡盘同心设置或者同轴度小于10mm，所述滑动体为扇形滑块。
17.所述滑动体的运动方向非所述平衡盘的径线方向，当所述滑动体为条形直滑块时，滑动体往复运动的方向与曲轴旋转的半径方向垂直；当所述滑动体为扇形滑块或者滚珠时，所述滑动体运动方向的切线与曲轴旋转的半径方向垂直。
18.进一步的，所述滑动体为依次布置在所述滑槽中的多个滚珠。
19.进一步的，所述滚珠为实心金属球，所述实心金属球的外周包裹有弹性缓冲层。避免相邻滚珠之间的刚性碰撞，也能够降低噪音和振动。
20.进一步的，所述滑槽的底部设有沿滑槽长度方向布置的限位槽，所述限位槽沿运动方向设置具有导向和限位作用，有利于滑动体在旋转方向上滑动；所述平衡盘内还设有油路通道，所述油路通道的一端连通所述滑槽、另一端连通于所述曲轴上的油路，所述油路通道的设置能够让曲轴中一部分润滑油进入到所述滑槽中，使得所述滑动体和所述滑槽之间具有良好的润滑效果，减少摩擦阻力，提升滑移运动效果。
21.进一步的，一种减振储能制冷压缩机曲轴结构的加工装配方法，包括如下步骤，在平衡盘上机加工出所述滑槽，所述滑槽非径向布置，并根据所述滑槽的形状加工出相应的
滑动体；在所述滑槽的两端分别加工出安装孔，将弹性元件的一端固定安装在所述安装孔中，最后在所述滑槽上安装封盖，通过螺接或者铆接的方式固定。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本曲轴结构通过在所述平衡盘上设置滑槽，并在滑槽中设置滑动体和弹性元件，能够利用弹性元件进行储能、滑动体调节运动平衡性，使得曲轴在旋转过程中能够补偿重心偏移带来的能量不均匀性和运动不均衡性，从而提升了曲轴运动的稳定性，减少了振动，提高了压缩机的效率；2、当所述曲轴旋转使活塞压缩气体和排气时阻力较大，所述曲轴转速会下降，所述滑动体存在一个惯性，质心会偏向弹性元件的方向；当压缩机在膨胀、吸气时，曲轴旋转阻力较低，转速较高，所述滑动体也存在一个惯性，质心会偏向远离所述弹性元件的方向；通过两个方向上的惯性以补偿曲轴往复运动产生的能量不均匀性和运动不均衡形；3、所述滑动体不在径向上晃动，而且配合所述封盖的设置，滑动体的运动方向更易于控制，这样产生惯性力的方向性更好，而且避免了径向方向的碰撞；4、所述滑槽和所述滑动体并不会对原有平衡盘的配重平衡作用带来不利影响，而且其加工和装配方法简单，易于制作，能够推广使用。
附图说明
23.图1为本发明一种减振储能制冷压缩机曲轴结构的立体示意图；
24.图2为本发明另一种减振储能制冷压缩机曲轴结构的立体示意图；
25.图3为本发明又另一种减振储能制冷压缩机曲轴结构的立体示意图；
26.图4为本发明滚珠的一种结构示意图；
27.图5为本发明滑槽的另一种结构示意图；
28.图中：1、曲轴；2、平衡盘；3、滑槽；4、安装孔；5、弹性元件；6、滑动体；7、弧形槽；8、扇形滑块；9、滚珠；10、弹性缓冲层；11、限位槽。
具体实施方式
29.下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.如图1所示，一种减振储能制冷压缩机曲轴结构，包括曲轴1，所述曲轴1上设有平衡盘2，所述平衡盘2中开设有滑槽3，所述滑槽3非径向设置，所述滑槽3内沿所述滑槽长度方向至少设有一个滑动体6，所述滑槽3的至少一端设有弹性元件。
32.所述滑动体6与所述弹性元件5形成的振动频率为f，也就是所述滑动体6与所述弹性元件5之间的自有频率；制冷压缩机的转动频率为f0，则f＝75％～125％f0。当所述滑动体相对于所述曲轴处在这种频率下，其能量均衡和运动平衡效果最为明显。
33.进一步的，设所述滑槽的槽长为a，所述滑动体的长度方向总尺寸为b，所述弹性元
件处于放松状态下位于滑槽中的总长度为c，则(b+c)为a的70％左右，以使所述滑动体处在合理的行程内，弹性元件具有合适的蓄能和释能空间。
34.本曲轴结构通过在所述平衡盘2上设置滑槽3，并在滑槽3中设置滑动体6和弹性元件5，能够利用弹性元件5进行储能、滑动体6调节运动平衡性，使得曲轴1在旋转过程中能够补偿重心偏移带来的能量不均匀性和运动不均衡性，从而提升了曲轴运动的稳定性，减少了振动，提高了压缩机的效率。
35.当所述曲轴旋转使活塞压缩气体和排气时阻力较大，所述曲轴转速会下降，所述滑动体存在一个惯性，质心会偏向弹性元件的方向，以补偿转速下降带来的运动不均衡；当压缩机在膨胀、吸气时，曲轴旋转阻力较低，转速较高，所述滑动体也存在一个惯性，质心会偏向远离所述弹性元件的方向，以平衡突然高转速带来的不稳定性。
36.所述滑动体6能够在所述滑槽3中跟随曲轴1的旋转而进行滑动，由于没有对所述滑动体6进行固定，滑动体的运动是相对自由的，当所述曲轴也就是所述平衡盘在旋转过程中速度突然有变化时，所述滑动体就会产生一个惯性，或加快或慢一拍，这种惯性的存在是在所述平衡盘内产生的，其将会影响和调节平衡盘也就是所述曲轴的运动平衡性；配合所述弹性元件的储能和释能作用，能够吸收或者释放滑动体产生的惯性力量和能量，就能够调整平衡盘运动过程中能量的不均匀性。
37.虽然所述滑动体6在滑槽3的长度方向两侧没有硬限位，但是所述滑动体6在宽度方向也就是平衡盘的径向上具有尺寸上的限位，所述滑动体6不在径向上晃动，这样产生惯性力的方向性更好，而且避免了径向方向的碰撞。
38.进一步的，所述弹性元件5为弹簧，所述滑槽3的端部设有安装孔4，所述安装孔4内设有十字连接柱，所述弹簧的一端卡合安装在所述十字连接柱上、另一端为自由端。
39.进一步的，所述滑槽3设置在所述平衡盘2的上端面，所述滑槽3上设有与所述平衡盘2可拆卸连接的封盖。所述封盖的设置一方面能够保护所述滑动体6和所述弹性元件5，另一方面也能够防止所述滑动体6上窜，避免其脱离滑槽3。
40.实施例一：
41.如图1所示，所述滑槽3为垂直于所述平衡盘2的中平分线的条形直滑槽，所述滑动体6为条形直滑块，所述条形直滑块宽度方向的两侧分别滑动抵接所述条形直滑槽的内壁。
42.实施例二：
43.如图2所示，所述滑槽为弧形槽7，所述弧形槽7与所述平衡盘2同心设置，所述滑动体为扇形滑块8。弧形的设置，一方面能够增加滑槽的开设尺寸，另一方面更有利于所述扇形滑块8做周向的往复运动，均衡效果更好。
44.当所述滑动体为条形直滑块或者扇形滑块时，滑块均为一体成型的实心金属块，具有较稳定的惯性动量。
45.实施例三：
46.所述滑槽3的两端分别安装有所述弹性元件5，使得所述滑动体6在往复运动过程中，两端均能够接触到弹性元件，两端均能够储能和释能。
47.实施例四：
48.如图3所示，所述滑槽为弧形槽7，所述弧形槽7与所述平衡盘2同心设置，所述滑动体为依次布置在所述弧形槽7中的多个滚珠9，所述滚珠9的直径略小于所述弧形槽7的深
度。
49.进一步的，如图4所示，所述滚珠9为实心金属球，所述实心金属球的外周包裹有弹性缓冲层10。避免相邻滚珠9之间的刚性碰撞，也能够降低噪音和振动。
50.实施例五：
51.如图5所示，所述弧形槽7的底部设有沿滑槽长度方向布置的限位槽11，所述限位槽11沿运动方向设置具有导向和限位作用，有利于滚珠或者底部带限位的滑块在旋转方向上滑动；另外，所述平衡盘2内还设有油路通道，所述油路通道的一端连通所述槽、另一端连通于所述曲轴上的油路，所述油路通道的设置能够让曲轴中一部分润滑油进入到所述滑槽中，使得所述滑动体和所述滑槽之间具有良好的润滑效果，减少摩擦阻力，提升滑移运动效果。
52.实施例六：
53.一种减振储能制冷压缩机曲轴结构的加工装配方法，包括如下步骤，在现有的平衡盘2上机加工出所述滑槽3，所述滑槽3非径向布置，并根据所述滑槽3的形状加工出相应的滑动体6；在所述滑槽3的两端分别加工出安装孔4，将弹性元件5的一端固定安装在所述安装孔4中，最后在所述滑槽3上安装封盖，通过螺接或者铆接的方式固定，在曲轴旋转过程中润滑油能够被甩到滑槽内进行润滑。
54.本曲轴上的滑槽加工方便，滑动体和弹性元件易于装配，能够通过机加的方式批量加工生产，成本较低。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。