專利名稱：一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機的組成部件，尤其涉及壓縮機中的曲軸。
背景技術：
在家用空調壓縮機領域，旋轉式壓縮機占據了壓倒性的絕對優(yōu)勢。目前，在中國境內的旋轉式壓縮機的年產量就已經超過了5千萬臺。其中，以單汽缸壓縮機為大多數，雙汽缸壓縮機次之。雙汽缸壓縮機由于運行阻力矩的波動只有單缸壓縮機的1/3，因而具有較優(yōu)越的動力特性，整體振動有較大改善。如采用三汽缸壓縮機則具有更為優(yōu)越的動力特性，研究實驗表明其運行阻力矩只有同排量單缸壓縮機的1/10，雙缸壓縮機的1/3。單缸、雙缸和三缸壓縮機的動力特性對比參見圖1相同排量時三缸，雙缸，單缸壓縮機結構所受阻力矩對比(僅在汽缸高度上不同)。
三汽缸壓縮機在吸氣方面可以采用分散吸氣結構或集中吸氣結構，所謂分散吸氣結構，是指按照傳統的壓縮機設計思路，使用三個吸氣管分別與壓縮機三個汽缸相接，各汽缸獨立吸氣；所謂集中吸氣結構，是指只使用一個吸氣管與某一個汽缸相接，在另外兩個汽缸的汽缸壁上開設吸氣孔道與該汽缸的吸氣通道聯通。在排氣方面可以間接實現連續(xù)排氣，因此能夠極大地改善壓縮機的氣流特性。然而，對于三汽缸壓縮機，無論其吸氣結構和排氣結構如何，從技術的角度講其曲軸中的曲拐與活塞的裝配問題都是研發(fā)制造工作中的一個主要障礙。
對于單汽缸壓縮機，如圖2所示，其曲軸中的曲拐與活塞的裝配沒有困難。對于雙汽缸壓縮機，如圖3所示，雙缸曲軸由于可以分別從曲軸兩端裝配活塞，故兩個曲拐之間的距離可以做得很緊湊。但對于三汽缸壓縮機，由于是在雙汽缸壓縮機的基礎上再同軸增加一個汽缸，如果僅僅是在雙缸曲軸的基礎上簡單地相應安置第三個曲拐，如圖4所示，不難看出，曲軸的中曲拐與活塞的裝配不能實現。如果能夠有效地解決曲軸曲拐與活塞的裝配問題，將有助于三汽缸壓縮機的開發(fā)和應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，旨在解決曲軸曲拐與活塞的裝配問題，以利于三汽缸壓縮機的開發(fā)和應用。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現
本發(fā)明的一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，包括主軸和曲拐，曲拐設在主軸上；所述曲拐具有三個，從曲軸短軸端起依次為下曲拐、中曲拐和上曲拐，各曲拐之間的相位角為105°～150°，主軸呈一體式；兩相鄰曲拐之間的間距至少有一個大于壓縮機活塞的高度，與此對應的兩個曲拐的軸向寬度小于壓縮機活塞之間隔板的厚度。上述為本發(fā)明主軸呈一體式的方案，通過調整曲軸各曲拐的尺寸，減少曲拐的軸向寬度，使曲拐的軸向寬度小于壓縮機活塞之間隔板的厚度；同時增大相鄰兩曲拐的軸向間距，使其大于壓縮機活塞的高度。這樣活塞便能夠完全通過第一個曲拐，然后做徑向移動再套入下一個曲拐。如果活塞從短軸端插入，則至少下曲拐與中曲拐的幾何尺寸以及兩者之間的間距應符合上述要求；如果活塞從長軸端插入，則至少上曲拐與中曲拐的幾何尺寸以及兩者之間的間距應符合上述要求。
理論上講，三汽缸壓縮機的曲軸各曲拐之間的相位角應為360°/3＝120°。但對于一體式曲軸，為了控制壓縮機隔板的厚度，設計時所述曲拐的軸向寬度明顯小于壓縮機活塞的高度(因為曲拐的軸向寬度小于壓縮機活塞之間隔板的厚度)。為了保證壓縮機穩(wěn)定可靠地運行，本發(fā)明所述的下曲拐和上曲拐均設有止推面，由于增加了止推面，因而導致偏心質量的增加。這樣為了慣性力的平衡，各曲拐之間的相位角會有所改變，下曲拐和上曲拐之間的相位角需要增大些，為120°～150°，曲拐之間的另外兩個相位角需要減小些，均為105°～120°。
由于一體式曲軸方案要求中間隔板的厚度必須大于曲軸曲拐的軸向寬度，當壓縮機整體尺寸較大時(比如大排量的情況)，中間隔板的厚度也會增大，對于曲軸的三個曲拐其設置可以有兩種方案第一，本發(fā)明所述兩相鄰曲拐之間的間距可以相同。這樣中活塞可以從曲軸兩側插入，則兩個中間隔板就可以設計為同一規(guī)格，并且只需要在一個方向上配置平衡重以平衡旋轉慣性力矩，這樣就簡化了生產工藝流程。第二，本發(fā)明所述兩相鄰曲拐之間的間距有一個大于壓縮機活塞的高度。中活塞只能從曲軸一端插入，則兩個中間隔板就必須設計為兩種規(guī)格，有利于優(yōu)化整機的高度和重量。
本發(fā)明的目的也可通過以下技術方案予以實現本發(fā)明提供的一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，包括主軸和曲拐，曲拐設在主軸上；所述曲拐具有三個，從曲軸短軸端起依次為下曲拐、中曲拐和上曲拐，兩相鄰曲拐之間的間距相等，各曲拐之間的相位角為120°；主軸在相鄰兩曲拐之間斷開為長軸和短軸而呈兩段式，長軸和短軸在斷開處緊固連接。上述為本發(fā)明主軸呈兩段式的方案，可以完全沿用以往單缸曲軸和雙缸曲軸的設計方法和設計要點。裝配時可以先裝配長軸，再壓入短軸。這樣可以解決機芯部件的緊湊性，隔板的厚度可以不受曲拐厚度的限制。
本發(fā)明所述主軸在下曲拐和中曲拐之間斷開。由于壓縮機的功率傳遞是從長軸傳向短軸(長軸與電動機轉子熱套固定)，故在下曲拐與中曲拐之間斷開時，鍵槽的受力情況較好，可靠性較高。當然，如果鍵槽的強度允許，在中曲拐與上曲拐之間斷開主軸也是可以考慮的一種方案。
本發(fā)明所述長軸和短軸在斷面上設有對應適配的緊固結構，該緊固結構為凹槽和凸鍵的緊配結構，即其中一個斷面上設有凹槽，另一個斷面上設有凸鍵。所述凹槽和凸鍵均為一字型，也可以均為Y字型，或者十字型。
此外，本發(fā)明所述長軸和短軸在斷開處的外側面套接有套筒，即通過套筒實現緊固連接。所述套筒在冷態(tài)下其內徑尺寸略小于長軸和短軸斷開處的外徑尺寸。套筒可以是一個中空的圓柱狀金屬零件，裝配時首先將套筒加熱到一定溫度，由于熱脹冷縮的原理，此時套筒的內徑尺寸將略大于長、短軸斷開處的外徑尺寸，然后將長、短軸從套筒兩端插入，當套筒溫度降低后，同樣由于熱脹冷縮的原理，長、短軸將會被牢固的連接成一體，從而實現長軸和短軸的連接傳動。
本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明的曲軸設計有效地解決了三汽缸壓縮機活塞和曲軸的裝配問題，有利于三汽缸壓縮機的設計、制造以及推廣使用。
(2)一體化的曲軸設計結構簡單，制造方便，易于裝配。兩段式曲軸其相鄰兩曲拐的間距可以比較小，能夠提高機芯部件的緊湊性，隔板的厚度不受曲拐厚度的限制，因此可以完全沿用以往單缸曲軸和雙缸曲軸的設計方法和設計要點。


下面將結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述圖1是相同排量時單缸、雙缸、三缸壓縮機所受阻力矩的對比圖；圖2是單汽缸壓縮機機芯的剖面圖；圖3是雙汽缸壓縮機機芯的剖面圖；圖4是三汽缸壓縮機機芯的剖面圖(作為本發(fā)明實施例的說明參考用圖)；
圖5是本發(fā)明實施例之一的外形結構示意圖；圖6是圖5所示實施例與壓縮機活塞的裝配示意圖(曲拐只示出下曲拐和中曲拐)；圖7是圖5所示實施例曲軸上三個曲拐的相位角示意圖；圖8是本發(fā)明實施例之二的外形結構示意圖；圖9是圖8所示實施例兩段曲軸的裝配示意圖；圖10是圖9的A-A及B-B處剖視所得兩段曲軸連接斷面結構示意圖之一；圖11是圖8所示實施例兩段曲軸連接斷面結構示意圖之二；圖12是圖8所示實施例兩段曲軸連接斷面結構示意圖之三；圖13是本發(fā)明實施例之三的外形結構示意圖；圖14是圖13所示實施例中套筒的結構示意圖。
圖中主軸1，上曲拐2，中曲拐3，下曲拐4，隔板5，活塞6，止推面7，凹槽8，凸鍵9，長軸11，短軸12，套筒13，活塞高度A，隔板厚度B，曲拐的軸向寬度C，兩相鄰曲拐之間的間距D，上曲拐和下曲拐的相位角α，上曲拐和中曲拐的相位角β，中曲拐和下曲拐的相位角γ具體實施方式
實施例一圖5～圖7所示為本發(fā)明的實施例之一，包括主軸1和曲拐，如圖5所示，曲拐具有三個，從曲軸短軸端起依次為下曲拐4、中曲拐3和上曲拐2，并與主軸1呈一體設置，兩相鄰曲拐之間的間距D相等，主軸1呈一體式。為使活塞能夠完全通過第一個曲拐，然后做徑向移動再套入下一個曲拐。如圖6所示，兩相鄰曲拐之間的間距D大于壓縮機活塞6的高度A，曲拐的軸向寬度C小于壓縮機活塞之間隔板5的厚度B。這樣中活塞可以從曲軸兩側插入，則兩個中間隔板就可以設計為同一規(guī)格，并且只需要在一個方向上配置平衡重以平衡旋轉慣性力矩，這樣就簡化了生產工藝流程。在實際應用中，曲拐的軸向寬度C比隔板的厚度B小10μm，即可解決中活塞的裝配問題。
為了優(yōu)化整機的高度和重量，需控制壓縮機隔板的厚度。由于曲拐的軸向寬度C小于壓縮機活塞之間隔板的厚度B，因此設計時曲拐的軸向寬度C明顯小于壓縮機活塞的高度A。為了保證壓縮機穩(wěn)定可靠地運行，在上曲拐2和下曲拐4上均設有止推面7。這樣會導致偏心質量的增加。為了慣性力的平衡，各曲拐之間的相位角會有所改變，如圖7所示，上曲拐2和下曲拐4的相位角α需要增大些，為120°～150°，上曲拐2和中曲拐3的相位角β以及中曲拐3和下曲拐4的相位角γ需要減小些，均為105°～120°。
此外，曲軸的兩相鄰曲拐之間的間距也可以有一個大于壓縮機活塞的高度，即一寬一窄，如果活塞從短軸端插入，則下曲拐4與中曲拐3的幾何尺寸以及兩者之間的間距應符合圖6所示的要求；如果活塞從長軸端插入，則上曲拐2與中曲拐3的幾何尺寸以及兩者之間的間距應符合圖6所示的要求，此時兩個中間隔板5就必須設計為兩種規(guī)格，有利于優(yōu)化整機的高度和重量。
實施例二圖8～圖12所示為本發(fā)明的實施例之二，與實施例一不同之處在于主軸在下曲拐4和中曲拐3之間(也可以在中曲拐3和上曲拐2之間)斷開為長軸11和短軸12而呈兩段式，這樣可以完全沿用以往單缸曲軸和雙缸曲軸的設計方法和設計要點，曲軸相鄰兩曲拐的間距可以比較小，能夠提高機芯部件的緊湊性，隔板的厚度不受曲拐厚度的限制。如圖8所示，曲拐設在主軸上，兩相鄰曲拐之間的間距相等，各曲拐之間的相位角為120°。裝配時可以先裝配長軸11，再壓入短軸12，如圖9所示，將長軸11與短軸12在斷面處緊配相嵌即可。
長軸11和短軸12的斷面上設有對應適配的呈凹槽和凸鍵的緊固結構，即其中一個斷面上設有凹槽8，另一個斷面上設有凸鍵9。如圖10所示，凹槽8和凸鍵9均為一字型，也可以均為Y字型(見圖11)或者十字型(見圖12)。
實施例三圖13和圖14所示為本發(fā)明的實施例之三，與實施例二不同之處在于如圖13所示，長軸11和短軸12在斷開處的外側面套接有套筒13，即通過套筒13實現緊固連接。如圖14所示，套筒13可以是一個中空的圓柱狀金屬零件，在冷態(tài)下其內徑尺寸略小于長軸11和短軸12斷開處的外徑尺寸。裝配時，首先將套筒13加熱到一定溫度，由于熱脹冷縮的原理，此時套筒的內徑尺寸將略大于長、短軸斷開處的外徑尺寸，然后將長、短軸從套筒兩端插入，當套筒13溫度降低后，同樣由于熱脹冷縮的原理，長、短軸則被牢固的連接成一體，從而實現長軸11和短軸12的連接傳動。
權利要求
1.一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，包括主軸(1)和曲拐，曲拐設在主軸(1)上，其特征在于所述曲拐具有三個，從曲軸短軸端起依次為下曲拐(4)、中曲拐(3)和上曲拐(2)，各曲拐之間的相位角為105°～150°，主軸(1)呈一體式；兩相鄰曲拐之間的間距(D)至少有一個大于壓縮機活塞(6)的高度(A)，與此對應的兩個曲拐的軸向寬度(C)小于壓縮機活塞之間隔板(5)的厚度(B)。
2.根據權利要求1所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述的下曲拐和上曲拐均設有止推面(7)，其相位角為120°～150°，曲拐之間的另外兩個相位角均為105°～120°。
3.根據權利要求1或2所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述兩相鄰曲拐之間的間距(D)相同。
4.根據權利要求1或2所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述兩相鄰曲拐之間的間距(D)有一個大于壓縮機活塞(6)的高度(A)。
5.一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，包括主軸和曲拐，曲拐設在主軸上，其特征在于所述曲拐具有三個，從曲軸短軸端起依次為下曲拐(4)、中曲拐(3)和上曲拐，兩相鄰曲拐之間的間距相等，各曲拐之間的相位角為120°；主軸在相鄰兩曲拐之間斷開為長軸(11)和短軸(12)而呈兩段式，所述長軸(11)和短軸(12)在斷開處緊固連接。
6.根據權利要求5所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述主軸(1)在下曲拐(4)和中曲拐(3)之間斷開。
7.根據權利要求5或6所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述長軸(11)和短軸(12)在斷面上設有對應適配的緊固結構，該緊固結構為凹槽(8)和凸鍵(9)的緊配結構，即其中一個斷面上設有凹槽(8)，另一個斷面上設有凸鍵(9)。
8.根據權利要求7所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述凹槽(8)和凸鍵(9)均為一字型。
9.根據權利要求5或6所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述長軸(11)和短軸(12)在斷開處的外側面套接有套筒。
10.根據權利要求9所述的用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，其特征在于所述套筒在冷態(tài)下其內徑尺寸小于長軸(11)和短軸(12)斷開處的外徑尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于三汽缸旋轉式壓縮機的曲軸，包括主軸和曲拐，曲拐設在主軸上；所述曲拐具有三個，從曲軸短軸端起依次為下曲拐、中曲拐和上曲拐。其方案是各曲拐之間的相位角為105°～150°，主軸呈一體式；兩相鄰曲拐之間的間距至少有一個大于壓縮機活塞的高度，與此對應的兩個曲拐的軸向寬度小于壓縮機活塞之間隔板的厚度。也可以采取下面的方案兩相鄰曲拐之間的間距相等，各曲拐之間的相位角為120°；主軸在相鄰兩曲拐之間斷開為長軸和短軸而呈兩段式，在長軸和短軸的斷面上設有對應適配的緊固結構。本發(fā)明有效地解決了三汽缸壓縮機活塞和曲軸的裝配問題，有利于三汽缸壓縮機的設計、制造以及推廣使用。
文檔編號F04C29/00GK1900541SQ20061007962
公開日2007年1月24日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權日2005年7月21日
發(fā)明者李玉斌 申請人:李玉斌