淺談空調壓縮機中渦旋盤硬度差的應用

周之茂

摘 要：汽車空調壓縮機是汽車空調系統中一個關鍵部件，俗稱空調系統的“心臟”。其效果的好壞直接影響整個空調系統運作。渦旋式汽車空調壓縮機是第四代空調壓縮機，由于其具有效率高、體積小、質量輕等特點。隨著新型智能設備的廣泛運用，其零件精度要求高的問題也得到了一定的解決，使得渦旋式壓縮機被廣泛應用到汽車空調中。本文介紹了一種方法，提高壓縮機的工作壽命。

關鍵詞：渦旋式汽車空調壓縮機；渦旋盤；硬度差

引言：

渦旋式汽車空調壓縮機是第四代空調壓縮機，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氣體壓縮。經過實際工作和試驗發現，一般渦旋盤經常出現磨損，變形導致動靜盤硬摩擦，嚴重降低產品的使用壽命，長期工作甚至會導致產品直接損壞并且污染整個空調系統。本文主要介紹了一種方法減少變形對壓縮機工作的影響。

一、渦旋盤工作時的結構分析

渦旋壓縮機的工作原理如圖1-1和圖1-2所示，把渦旋型線參數相同，相位角差180°，基圓中心相距r的動渦盤和靜渦盤組裝后，可以形成數對封閉的月牙形容積腔（見圖1-2投影）。當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的圓周軌道運動時，這些封閉的容積腔相應的擴大或縮小，由此實現氣體的吸入、壓縮和排氣的目的。低壓氣體從靜渦盤上開設的吸氣孔口或動靜渦旋盤的周邊縫隙進入吸氣腔，經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100℃。在ANSYS軟件中，對幾何排量為66ml的汽車空調渦旋壓縮機的動渦旋盤進行分析，可見徑向和軸向變形最大可達65.2um和59um（如圖2），最小位置也達10 um?？梢妼嶋H工作時，兩個渦旋盤在高壓高溫下產生變形，互相擠壓，產生磨損。

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致的異常磨損。我公司通過硬質陽極氧化處理，使鋁合金表面生產一種高硬度、耐熱、耐磨的硬質陽極氧化膜。陽極氧化處理是利用電化學的方法，在適當的 電解液中，以合金零件為陽極，不銹鋼、锘或 導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汽車空調制冷壓縮機第6.2.1（性能測試）和6.2.3條（耐久測試），試驗機為我公司開發的86ml排量壓縮機，試驗狀態分五種，每階段試驗均記錄結果，并且打開觀察內部零件磨損情況，測試結果統計列表如下：

經過以上試驗基本可判斷，當動靜盤硬度相同時，渦旋盤磨損嚴重，很容易喪失工作能力。當其有一定的硬度差時，可以很好的互相補償，即滿足產品性能要求，又有穩定的壽命。

四、總結

研究結果表明，通過取合理的硬度差值，渦旋式汽車空調壓縮機的產品壽命可滿足國家標準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生硬度差的方法，其余還有鎳磷圖層處理等，國內目前還有待試驗驗證。

參考文獻

[1] 李連生.渦旋壓縮機.北京：北京機械工業出版社，1998.3.