往复式冰箱超高效压缩机的新技术锥孔轴承

　　1 概述

　　目前R600a超高效单支承压缩机通过曲轴长轴外径减小来减少流体摩擦功率，曲轴长轴外径由早期的φ16减小到φ14，甚至φ12，但多方面原因很难再一步减小长轴外径来减少摩擦提升压缩机效率，而采用锥孔轴承可以再次减少摩擦提升COP值;R134a超高效单支承压缩机,曲轴长轴外径由φ16减小到φ14时出现边缘磨损失效现象，采用锥孔轴承可以有效此问题，同时提高其效率。

　　2 R134a 曲轴工作状况

　　如图2所示，压缩机在压缩时，曲轴受连杆力F1的作用使得曲轴发生倾斜a°，由于F3=F1+F2，可见F3的力最大，在此处更容易出现磨损失效现象。

　　目前R134a高效压缩机为提升效率,将曲轴长轴外径从φ16改为φ14后，COP值得到了提升，但寿命结果看，出现边缘磨损现象，主要是由于R134a曲轴受力比R600a曲轴受力要大得多(同一种泵体结构而言)，更改后F3处(图2)，单位面积载荷P明显加大。

　　2.1 R134a长轴外径φ14磨损失效前期改进情况

　　图1为134a长轴外径由φ16,改为φ14，500小时高温加速寿命试验后出现严重磨损现象。后面通过加长轴承长度的方式来加大受力面积,仍然发生如图1中严重磨损失效现象。

　　2.2 磨损失效分析

　　在压缩机压缩状态下，在F1的作用下使曲轴发生倾斜，而此时的的油压分布如图。

　　从图2可知，液压动力呈单侧分布，边缘油膜液动压力过大，油膜厚度过小，同时边缘处接触压力过大(边缘处单位面积载荷过大)。主轴承易出现边缘磨损。与图1加速寿命试验磨损失效部位相吻合。而前期改进试验可知,将图5中φ14轴承长度由上端的14加到18后(即增加受力面积的方式来减少压强)而且面积比原来φ16的轴承面积还要大，500小时高温加速寿命试验后，还是出现同样的边缘磨损失效，与图1一样,增加轴承面积不能解决边缘磨损问题,因此改变油压分布方式是解决此问题的一个方向。

　　2.3 磨损失效解决方案

　　为了解决液压动力分布, 锥孔轴承采用的结构是将曲轴孔由圆柱孔改进成部分锥孔,即将发生边缘磨损的一端改成锥孔。为表达需要,图3为上端和下端为锥孔，中间为圆柱孔。

　　锥孔的角度与b°和C°与曲轴工作倾斜的角度吻合，这样使得曲轴长轴轴承整个长度14和12.3与锥孔表面基本平行。这样使得油压分布由原来的单侧分布改变为呈抛物线形分布，来解决边缘磨损问题。

　　2.4 锥孔轴承效果验证

　　解决方案：笔者所在公司出现边缘磨损的位置是出现在曲轴长轴上端即曲轴孔的上端，下端末出现边缘磨损现象。故验证的时候采用的是上端锥孔，中间和下端为圆柱孔，角度b°和曲轴长轴工作时倾斜角度吻合。