涡旋压缩机防自转结构负荷优化探讨

　　经过一次平衡的压缩机，动盘自转力矩是切向气体力的单值函数，当采用偏置驱动时，动盘自转力矩的波动幅值较大，这将会加剧防自转机构上的载荷，引起机器振动，产生噪声。本文提出一种动涡盘设计方法，即将动盘质心人为控制在某一特定位置处，通过惯性力产生的附加力矩来削弱动盘的自转力矩，改善防自转机构的载荷，减小振动和噪声。

　　惯性力附加力矩分析动盘的平动可简化为平行四连杆运动机构。当动盘质心与动盘驱动点重合时，其旋转惯性力FIm对动盘驱动点不存在力矩作用，这时动盘只受切向气体力Ft（H）引起的力矩Mz（H）作用。当动盘质心与动盘驱动点不重合时，惯性力FIm对动盘驱动中心存在一个转矩Mzm（H）。Mz（H）、Mzm（H）按下列公式计算：Mz（H）=Ft（H）（Q/2+DcosH）（1）Mzm（H）=FImRmsin（H-H*-N）（2）式中D偏置驱动时的偏置量，即驱动点至动盘基圆中心的距离Rm动盘质心与驱动点的距离H动盘回转角H*动盘排气角N动盘质心方位角动涡盘在运转时总的自转力矩为：M（H）=Mz（H）+Mzm（H），动盘自转力矩的改进方法，非偏置驱动压缩机由式可看出，通过改变惯性力附加力矩Mzm（H）的幅值及其相对于切向力自转力矩Mz（H）的相位。

　　在一个周期内，切向力自转力矩Mz（H）只有一次波峰和一次波谷，而叠加后的自转力矩M（H）有两次波峰和两次波谷。当Rm值一定时，随着N值的增加，**次波峰逐渐下降，**次波谷逐渐上升，第二次波峰逐渐上升，第二次波谷逐渐下降，波动幅值和*大值有一个先减小后增加的趋势。当N值一定时，随着Rm值的增加，**次波峰逐渐上升，**次波谷逐渐上升，第二次波峰逐渐下降，第二次谷波逐渐下降，波动幅值和*大值也有一个先减小后增加的趋势。本文提出的动涡盘设计方法是为了减小动盘自转力矩，即防自转机构上载荷的波动，故引进一个评价指标F，定义为改进前后动盘自转力矩波动幅值之比，即：F=（Mmax-Mmin）/（Mzman-Mzmin）（4）式中Mmax调整N、Rm所得总的自转力矩*大值Mmin调整N、Rm所得总的自转力矩*小值Mzmax切向力自转力矩*大值Mzmin切向力自转力矩*小值由式（2）、（4）可见，可根据要控制的F值范围从图上很方便地选取合适的N和Rm值。

　　例如，欲使F低于015，则N的取值范围为120b-180b，Rm的取值范围为110-112mm。5HP压缩机单纯由切向力引起的自转力矩极值为Mmax=6141N#m，Mmin=4171N#m；当取N=140b，Rm=112mm时，Mmax=5188N#m，Mmin=5108N#m，F=01476，可见这种改善作用是相当明显的。偏置驱动压缩机单元空调压缩机对外形尺寸的要求稍微宽松些，其驱动点一般与基圆中心重合，不采用偏置。汽车空调压缩机的外形尺寸有相当严格的限制，为控制其外径，多采用偏置驱动方案，即将主轴中心移动到动、静盘基圆中心的连线上，当主轴中心位于动静盘基圆中心连线的中点时机器的外径*小，显然可知，偏置量D的取值范围为0Q/2。偏置驱动使压缩机的外形尺寸得以控制，但由式（1）可知，此时切向气体力引起的自转力矩的力臂由常数Q/2变为一个正弦波动值，且偏置量越大，其波幅越大。