往复式制冷压缩机中的轴承布置的制作方法
往复式制冷压缩机中的轴承布置的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴承布置，该轴承布置被引入在与气密的或非气密的往复式制冷压缩机的曲轴关联的径向轴承区域中，以便允许所述径向轴承区域经受受控制的变形，以便至少部分地补偿协作的部件的标称相对定位的偏差，该偏差由所述协作的部件的制造或组装中的不对准或由作用在其上的力引起，并且由压缩机的电动机的操作或由制冷剂气体的压缩引起。
【背景技术】
[0002]往复式的制冷压缩机的常规构造在附图的图1中被示出并且在壳体(未示出)的内部中包括曲轴箱10，该曲轴箱承载气缸20，活塞30在该气缸内往复运动。
[0003]曲轴箱10还设置有轴承毂40，该轴承毂内部地限定径向轴承41，在该径向轴承中安装曲轴50，该曲轴包括:偏心端部部分55，该偏心端部部分从轴承毂40的第一端部部分40a向外突出并且通过连接杆60操作性地联接到活塞30 ;和自由端部部分56，该自由端部部分从轴承毂40的第二端部部分40b向外突出。
[0004]连接杆60的较大孔眼61围绕曲轴50的偏心端部部分55安装，该连接杆的较小孔眼62通过活塞销63联接到活塞30。从轴承毂40向外突出的曲轴50的自由端部部分56联接到电动机70的转子71，该电动机具有附接到曲轴箱10的定子72。电动机70的转子71旋转曲轴50，通过连接杆60以往复运动推动活塞30。
[0005]与连接杆60相对的气缸20的端部由阀板(未示出)封闭，该阀板根据现有技术中已知的或未知的任何适当构造设置有至少一个吸入阀和排出阀。
[0006]与这些压缩机相关的第一问题起因于用于在曲轴箱10中(以便形成气缸20和径向轴承41)、在曲轴50中并且也在连接杆60的孔眼中执行机加工操作的过程。与所述过程的经济上可行的类型无关，位置误差将总是或多或少地出现，诸如引起曲轴50的轴线和安装的组件的活塞30的轴线之间的正交性损失的那些位置误差。
[0007]上述定位误差是活塞30和气缸20之间、活塞销63和连接杆60的较小孔眼62之间、连接杆60的较大孔眼61和曲轴50的偏心部分55之间、和偏心部分55和被机加工在曲轴箱10的轴承毂40中的径向轴承41之间的局部接触的原因。
[0008]与这里考虑的且在上面描述的压缩机类型有关的第二问题特征是由于在气缸20中的气体的压缩期间，作用在活塞30的顶部上的压缩力F传递到连接杆60并且到曲轴50的偏心部分55，在机械组件中产生变形，该变形引起曲轴50的偏心部分55相对于连接杆60的较大孔眼61的轴线和曲轴50相对于径向轴承41的轴线的不对准，增加由组成部分的制造和组装中的位置误差引起的上述局部接触的问题，并且产生磨损和高能量消耗。
[0009]在这种已知构造中，在气缸20中的气体的压缩期间，作用在活塞30的顶部上的压缩力F通过连接杆60传递到较大孔眼61的端部部分61a，在曲轴50的偏心端部部分55中产生反作用，该反作用通过曲轴50传递到轴承毂40的径向轴承41，在轴承毂的第一端部部分和第二端部部分40a、40b中，在其上产生源于压缩力F的第一和第二反作用力F1、F2，第一反作用力Fl更强并且不利于布置成更靠近压缩力F的作用轴线的轴承毂40的第一端部部分40a中的径向轴承41和曲轴50之间的油膜的维持。
[0010]在存在曲轴50和径向轴承41之间的径向间隙的情况下，上述力是滑动轴承所固有的，产生所谓的曲轴50的不对准。认为具有曲轴50、轴承毂40的第一端部部分40a和第二端部部分40b(以小得多的程度)的所述不对准的机构部件的高刚性的理想情况是径向轴承41支撑施加到轴承毂40的载荷和力矩，这引起由于局部接触的相同的磨损问题和上述高能量消耗。
[0011]在这些压缩机中要考虑的第三方面涉及定子72(当它具有相对于轴承毂40的径向轴承41的同心度偏差时)，并且也涉及转子71 (当它在其定位中具有径向误差时)。在具有所述偏差和误差的电动机70的启动期间，产生转子71上的磁性径向力，在径向轴承41中，在轴承毂40的第二端部部分40b中引起局部磨损。除了这种不便外，曲轴50和轴承毂40的第二端部部分40b之间的最高接触力需要来自电动机70的较高的转矩来启动该运动，即，较高的电动机功率，因此增加最小启动电压。
[0012]存在已知的构造，该已知的构造设置有在轴承毂的第一端部部分中可以径向地且弹性地变形的区域，该区域通过设置在轴承毂中的周向凹槽或切口被获得。
[0013]在这种已知构造中，轴承毂的第一端部部分可以具有一定顺从性，并且在活塞的压缩行程的最后阶段由于曲轴的面对区域施加的局部压力而可以径向地且弹性地变形，以便适应曲轴的表面，避免在轴承毂的第一端部部分中的曲轴和轴承毂之间的点接触和厚油膜的中断。
[0014]虽然所述先前构造在轴承毂40中提供顺从区域，但它仅仅对付轴承毂40的第一端部部分40a中的油膜的中断，在该第一端部部分上，通过曲轴50施加源于通过活塞的制冷剂气体的压缩的最大的力。
[0015]在轴承毂40的第一端部部分40a的顺从区域(具有受控制的弹性变形)由于曲轴50施加的压力而弹性地变形的操作条件中，该曲轴，并且因此其端部部分55倾向于占据其中其轴线相对于轴承毂40和连接杆60的较大孔眼61的轴线具有一定倾斜的位置。曲轴50及其偏心部分55的所述倾斜倾向于在面对曲轴箱10的连接杆60的较大孔眼61的端部部分61a中引起油膜的中断。
[0016]根据前述构造的轴承毂40的第一端部部分40a的顺从(弹性变形)不能消除连接杆60的较大孔眼61的所述端部部分中的加重磨损的问题或活塞30上的力(径向地将活塞压在气缸20上)的通过连接杆的传递。
[0017]所述先前构造没有考虑的另一方面是在电动机70 (转子71相对于定子72具有同心度偏差)的启动时的电动机70的转矩的增加和由于轴承毂40的第二端部部分40b中的局部接触的磨损。所述先前构造仅涉及往复式制冷压缩机的径向轴承中的油膜的维持，仅考虑轴承毂40的第一端部部分40a中的润滑效率和加重磨损的问题。除了仅仅在轴承毂40的第一端部部分40a的区域中提供顺从的可能性外，现有技术需要曲轴箱10中的另外的机加工和精加工操作，以便形成能够提供顺从的区域，并且也用来形成要被限定在轴承毂40中的端部径向轴承延伸。也应当观察到，直接在曲轴箱10中形成顺从区域和径向轴承区域也是高成本的，对于每一种类型的压缩在机加工和精加工操作中需要精确的尺寸调节，使得难以使用轴承毂40中的径向轴承区域的常见圆柱形形状的变型。
[0018]由于关于局部磨损的问题、高能量消耗、电动机的启动电压的增加、和曲轴箱10中的特别的机加工操作的复杂性和限制，希望提供一种技术方案，该技术方案要应用于往复式制冷压缩机的曲轴的轴承，并且该技术方案可以消除或至少最小化在压缩机的启动和操作期间的曲轴的定位误差引起的不便，以及用于每一个压缩机模型的曲轴箱10的复杂的且特别的机加工操作。
【发明内容】
[0019]鉴于上述操作问题，本发明的目标是提供上述类型的往复式制冷压缩机中的轴承布置，该轴承布置允许简化轴承区域的设置并且避免或至少减小曲轴的径向轴承区域相对于轴承毂的端部部分的由于局部接触的磨损。
[0020]更特别地，本发明的目标是避免或至少减少所述磨损，至少部分地补偿曲轴相对于轴承毂中的径向轴承的同轴度偏差，并且该同轴度偏差通常由所述可移动协作部件的制造和组装期间的几何偏差引起，由制冷剂气体的压缩力引起，或者也由电动机的转子的磁性径向力引起(特别地，在电动机的启动时)。
[0021]本发明的另外的且补充的目标是提供如上所述的轴承布置，该轴承布置允许简化轴承区域的设置并且避免或至少减小曲轴的径向轴承区域相对于连接杆的较大孔眼的由于局部接触的磨损，通过至少部分地补偿曲轴相 对于连接杆的较大孔眼的同轴度偏差，避免或至少减小所述磨损。
[0022]本布置适用于以下类型的往复式制冷压缩机，该往复式制冷压缩机包括曲轴箱，该曲轴箱承载:气缸，在该气缸中容纳活塞；和轴承毂，该轴承毂限定径向轴承，该径向轴承容纳曲轴，该曲轴具有偏心端部部分和自由端部部分，该偏心端部部分和自由端部部分分别从轴承毂的第一端部部分和第二端部部分向外突出。
[0023]该压缩机还包括连接杆和电动机，该连接杆具有:限定较大孔眼的端部，该端部安装在曲轴的偏心端部部分中；和通过联接装置联接到活塞的相对的端部，该电动机具有安装到曲轴的自由端部部分的转子和在转子周围的附接到曲轴箱的定子。
[0024]根据本发明，轴承毂的第一端部部分和第二端部部分分别由相应的衬套延伸部限定，该衬套延伸部被固定在轴承毂的内部中，并且该衬套延伸部的端部部分从轴承毂轴向向外突出，以便当被曲轴的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，该曲轴具有其轴线相对于径向轴承的轴线的同轴度偏差。
[0025]同样根据本发明，面向曲轴箱的连接杆的较大孔眼的端部部分可以由衬套延伸部限定，该衬套延伸部被固定在较大孔眼的内部中，并且该衬套延伸部的端部部分从较大孔眼轴向向外突出，以便当被曲轴的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，该曲轴具有其轴线相对于较大孔眼的轴线的同轴度偏差。
[0026]本发明提出的构造允许分别在轴承毂中和在连接杆的较大孔眼中不仅显著改善曲轴的的轴承条件，而且显著改善曲轴的偏心端部部分的轴承条件，因此减小局部磨损、效率损失，并且避免压缩机的操作中的启动转矩的增加。
[0027]还应当注意，通过使用被固定在轴承毂和较大孔眼的内部中的衬套延伸部，具有减小的厚度的轴承毂和连接杆的较大孔眼的任一所述端部部分可以被容易地获得而不在曲轴箱中使用特别的机加工(在轴承毂的情况中)，并且在压缩通过烧结生产的连接杆的过程中不使用特别的几何结构。具有减小的厚度的所述端部部分的弹性径向变形可能由于两个表面的直接接触，或由于力传递过油膜中产生的分布压力的场而发生，并且该油膜完全地或部分地使这两个表面(称为弹性流体动力润滑的效应)分隔开。
【附图说明】
[0028]下面将参考附图描述本发明，该附图以例子的方式被提供并且其中:
[0029]图1描绘这里考虑的类型的制冷压缩机的简化的竖直剖视图，其中曲轴的径向轴承根据现有技术被构造，并且还以放大的方式示出曲轴，该曲轴相对于被限定在轴承毂中的径向轴承的轴线且相对于连接杆的较大孔眼的轴线成角度地倾斜；
[0030]图2描绘类似于图1的视图的视图，但示出根据本发明构造的曲轴的径向轴承，该曲轴相对于轴承毂和连接杆的较大孔眼的轴线倾斜；
[0031]图3描绘图2的部件的放大细节图，该放大细节图示出曲轴的径向轴承；
[0032]图4描绘曲轴部分的放大的且部分简化的竖直剖视图，该曲轴部分挤压轴承毂的第一端部部分并且使轴承毂的第一端部部分弹性地且径向地向外变形，该轴承毂的第一端部部分根据本发明根据用于衬套的结构变体被构造；
[0033]图5描绘图4中示出的轴承毂的第一端部部分的区域的简化的前视图，所述视图沿前述图的箭头V的方向被获取，其中该曲轴以虚线被示出；并且
[0034]图6描绘图5中示出的弹性地变形的轴承区域的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0035]如前面在附图的图1和2中已经描述的且示出的，本发明的轴承布置适用于以下类型的制冷压缩机，该制冷压缩机在壳体(未示出)的内部中包括曲轴箱10，该曲轴箱通常在单体铸造件中限定具有轴线Z的气缸20和轴承毂40，该轴承毂在内部限定具有轴线Xl的径向轴承41。
[0036]具有轴线Yl的曲轴50安装在轴承毂40的径向轴承41的内部中并且具有:偏心端部部分55，该偏心端部部分具有轴线Y2，从轴承毂40的第一端部部分40a向外突出；和自由端部部分56，该自由端部部分从轴承毂40的第二端部部分40b向外突出。
[0037]活塞30被容纳在气缸20中以便通过连接杆60以往复运动在其中位移，该连接杆具有:限定较大孔眼61的端部，该端部围绕曲轴50的偏心端部部分55安装；和相对端部，该相对端部承载联接装置62以允许将连接杆60联接到活塞30。联接装置62可以具有较小孔眼62a的形式，为球形接头(未示出)或能够执行连接杆-活塞联接的任何其它装置。
[0038]在示出的构造中，较小孔眼62a通过活塞销63联接到活塞30，曲轴50被电动机70旋转地驱动，该电动机包括:转子71，该转子安装到曲轴50的自由端部部分56 ;和定子72，该定子附接到曲轴箱10，在转子71周围。
[0039]如上面提及的，活塞销63和连接杆60的较小孔眼62a可以由具有球形接头或任何其它联接布置的活塞-连接杆组件取代，而不偏离本发明的结构构思。
[0040]曲轴箱10和曲轴50的部件可以由任何适当的熟知的现有技术材料构造，例如，铝或铸铁合金用于曲轴箱10，并且钢或铸铁合金用于曲轴50。
[0041]虽然图3没有示出气缸、活塞、连接杆和电动机的部件，但应当理解，这种部件仅为了简化所述图的目的被省略，这是由于它们已经是本轴承布置被应用于该类型的压缩机的部件。
[0042]在压缩机(未示出)的组装和操作的理想条件中，曲轴50的轴线Yl与轴承毂40的径向轴承41的轴线Xl重合，并且连接杆60的较大孔眼61的轴线X2与曲轴50的偏心端部部分55的轴线Y2重合。在这个理想条件中，曲轴50和其偏心端部部分55的轴线Yl和Y2垂直于气缸20的轴线Z。
[0043]如在本说明书的【背景技术】中已经提及的，位置误差将总是或多或少地出现在部件的构造中和在压缩机的组装中，这引起曲轴50和其偏心端部部分55的轴线Yl和Y2相对于径向轴承41和连接杆60的较大孔眼61的轴线Xl和X2的一些不对准，以及曲轴50和其偏心端部部分55的轴线Yl和Y2相对于气缸20的轴线Z之间的正交性的损失。
[0044]除了上述位置误差外，还应当考虑压缩力F的影响，该压缩力被传输到曲轴50的偏心端部部分55并且该压缩力倾向于引起机构部件的变形和这些轴承区域中涉及的部件的轴线之间的不对准，如先前提及的，引起高水平的磨损和能量消耗。
[0045]在电动机70 (其定子72具有相对于轴承毂40中限定的径向轴承41的同心度偏差)启动时，曲轴50的若干部分相对于径向轴承41和较大孔眼61的不对准的问题可以被添加到涉及位置误差和压缩力的上述问题。定子72和径向轴承41之间的所述位置和同轴度误差以及制冷剂气体的压缩力引起分别在径向轴承41和连接杆60的较大孔眼61的内部中的曲轴50和其偏心端部部分55的定位误差，如图1、2和3中所示。
[0046]在如图1中示出的径向轴承部件的常规构造中，在径向轴承41和连接杆60的较大孔眼61的内部中的曲轴50和其偏心端部部分55的定位误差分别使曲轴50沿轴向方向和周向方向具有小的尺寸的其表面的周向部分仅仅安置在轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b和连接杆60的较大孔眼61的端部部分61a的具有小的轴向和周向尺寸的端部周向区域上，这是由于这些相互接触区域或实际上点状的轴承区域在曲轴的定位误差下不适应曲轴相对于支撑所述曲轴的径向轴承的部分的成角度不对准。
[0047]即使在在轴承毂40的第一端部部分40a中设置由设置在轴承毂40中的周向凹槽或切口获得的弹性可变形的径向区域的情况中，仅构想轴承毂40的第一端部部分40a中的油膜的中断，在该第一端部部分上，由曲轴50施加源于通过活塞的制冷剂气体的压缩的最大的力。
[0048]然而，轴承毂40的第一端部部分40a中的顺从区域的设置不解决关于以下的问题:在电动机70(转子71具有关于定子72的同心度偏差)启动时， 电动机70的转矩的增加和由于轴承毂40的第二端部部分40b中的局部接触的磨损。
[0049]除了现有技术仅在轴承毂40的第一端部部分40a的区域中提供顺从的可能性外，它需要曲轴箱10中的另外机加工操作，以便形成能够提供顺从的区域，并且使端部径向轴承延伸部被限定在轴承毂40中。
[0050]由曲轴50的“倾斜”的操作条件产生的局部磨损是高的并且它也是效率损失(由于具有减小的面积的所述轴承区域中的油膜的破裂)的原因，通常需要使用高粘度油或具有较高载荷容量的轴承，这倾向于增加由粘性摩擦引起的损失。
[0051 ] 根据本发明，轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b分别由相应的衬套延伸部45、46限定，该衬套延伸部被固定在轴承毂40的内部中并且具有端部部分45a、46a，该端部部分从轴承毂40轴向向外突出以便当被曲轴50的面对部分挤压时(当曲轴具有其轴线Yl相对于径向轴承41的轴线Xl的同轴度偏差时)弹性地且径向地向外变形。
[0052]作出衬套延伸部45、46的所述端部部分45a、46a的径向厚度和轴向延伸的尺寸设计以便允许所述端部部分45a、46a的希望径向变形，在上面已经提及的曲轴50的定位误差条件中，该希望径向变形是必要的且足以最小化或完全消除曲轴50与径向轴承41的相互接触区域。换句话说，衬套延伸部45、46的端部部分45a、46a的每一个与曲轴50的面对部分并且在弹性变形的条件中限定沿轴向和周向方向具有尺寸的表面的面对区域CR，该表面的面对区域CR能够在所述区域中维持油膜，该油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域(CR)的表面分隔开。
[0053]轴承毂40的端部部分中的顺从区域允许衬套延伸部45、46的径向变形产生表面的面对区域CR，该表面的面对区域CR的轴向和周向尺寸从所述部件之间的线性相切的标称条件增加到足以避免油膜的中断的由轴向和周向延伸部提供的支撑条件。
[0054]如图4、5和6中所示，轴承毂40的第一端部部分40a中的曲轴50和衬套延伸部45之间的变形的端部部分45a的表面的面对区域CR呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与相应衬套延伸部45的相邻端部部分45a的边际边缘重合。应当理解，轴承毂40的第二端部部分40b中的曲轴50和衬套延伸部46之间的表面的面对区域根据本发明提供图5和6中示出的相同构造。
[0055]因此，可以说，轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b中的曲轴50和径向轴承41的衬套延伸部45、46之间的表面的面对区域CR呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与相应衬套延伸部45、46的相邻的端部部分45a、46a的边际边缘重合。
[0056]因此，本发明提出的方案允许由衬套延伸部45、46限定的曲轴50和径向轴承的所述相对移动部分之间的有效轴承面积从根据周向弧线的假定为刚性的零件的切向接触的条件到所述接触根据沿轴向和周向方向增加的表面的面对区域CR发生的条件而增加。
[0057]通过衬套延伸部45、46的端部部分45a、46a的弹性径向变形而导致的曲轴50的部件和径向轴承41的部件之间的表面的面对区域CR的轴向尺寸的增加在曲轴的不可避免的定位误差条件中为曲轴50提供更好的轴承，消除由于油膜的破裂的局部磨损和效率损失，在摩擦副的表面的所述面对区域CR中将金属-金属摩擦转变为粘性摩擦。
[0058]所述弹性可变形的端部部分的沿轴向和周向方向的尺寸由压缩机的设计特性、压缩机的尺寸和操作条件、和制造和组装过程中允许的尺寸公差确定。
[0059]认为曲轴箱10通常由铸造金属合金生产，用来接收和保持衬套延伸部45、46的其内部构造可以通过机加工曲轴箱10被制造。如图2和3中示出的，曲轴箱10具有其端部区域，曲轴50的偏心端部部分55从该端部区域突出，该端部区域被机加工以便形成围绕径向轴承41的凹部11，在该凹部内容纳轴向轴承80，该轴向轴承用来支撑曲轴50和转子71的重量并且该轴向轴承可以具有任何适当构造，诸如滚子或滑动轴承。
[0060]然而，虽然衬套延伸部45、46的端部部分45a、46a可以与衬套延伸部45、46的其余部分具有相同的径向厚度，但可以提供从轴承毂40轴向向外突出的端部部分45a、46a，当衬套延伸部45、46所需的径向厚度大于必要径向厚度时该端部部分的径向厚度相对于其最大直径减小，从而当被曲轴50的面对部分挤压时为它们的相应的端部部分45a、46a提供希望容量的弹性变形，该曲轴具有其轴线相对于径向轴承41的相应部分的轴线的同轴度偏差。应当理解，取决于压缩机的设计特性，所述减小的厚度可以是不变的或可变的。
[0061]在轴承毂40内的衬套延伸部45、46的固定可以以不同方式被实现。如图2和3中所示，轴承毂40可以内部地设置有内部中间周向突起48，该内部中间周向突起被构造用来限定用于衬套延伸部45、46的止动部。然而，应当理解，轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b可以由形成为单体管状件的相应衬套延伸部45、46限定，该单体管状件的纵向延伸部与轴承毂40的纵向延伸部相容。在也没有示出的结构变体中，可以提供呈分离件的两个衬套延伸部，但该两个衬套延伸部将在轴承毂的内部中间区域中相互地且轴向地面对。
[0062]在这些两种情况中，不设置图2和3的构造中示出的内部中间周向突起48。
[0063]衬套延伸部45、46的使用有利于使用除了铸造的或烧结的铁、铝或镍合金外的材料，诸如，例如，聚合物材料、具有自润滑性质的铁或镍合金、和经济上可行的特别的覆盖层，这是由于所述材料可以具有在所述部件中的局部应用。
[0064]在图2和3中示出的构造中，衬套延伸部45、46由单种材料形成，如上所述，该单种材料可以为铁合金、铝或镍合金、或聚合物材料。如果该材料由金属合金、特别是铁或镍合金形成，则它可以形成为具有自润滑特性，该自润滑特性例如由金属基体中的非金属固体润滑剂材料的分散体形成。
[0065]衬套延伸部45、46也可以由工程聚合物形成的单种材料形成，被适当地设计尺寸以用作径向轴承并且也用来限定轴承毂外部的轴向突起，在出现曲轴50和径向轴承41的轴线Xl之间的同轴度偏差时，该轴向突起负责限定顺从区域。
[0066]与用来形成衬套延伸部45、46的材料的类型无关，所述端部部分45a、46a的径向厚度和轴向延伸的尺寸设计如前所述地被执行以在曲轴50的定位误差条件中允许所述端部部分45a、46a的希望的径向变形。
[0067]除了上述结构方面外，还应当理解，衬套延伸部45、46当由金属合金形成时可以接受表面处理诸如氮化以便减小磨损，和/或以便减小摩擦系数，诸如类金刚石碳沉积(DLC-金刚石状碳)或通过物理沉积(PVD-物理蒸汽沉积)的其它材料。
[0068]衬套延伸部也可以由多于一种材料构造，诸如，例如，包括以聚合物材料获得的内部减摩擦层AF的材料，该聚合物材料诸如，例如PTFE (聚四氟乙烯)，该内部减摩擦层被容纳且保持在金属材料的护套S内并且要被同样地固定在轴承毂40内，如图4和5中示意性地示出的。
[0069]另外根据图2和图3，面对曲轴箱10的连接杆60的较大孔眼61的端部部分可以由衬套延伸部65限定，该衬套延伸部被固定在较大孔眼61的内部中并且具有端部部分65a，该端部部分从较大孔眼61轴向向外突出以便当被曲轴50的偏心端部部分55的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，该偏心端部部分具有其轴线Y2相对于较大孔眼61的轴线X2的同轴度偏差。
[0070]如关于径向轴承41已经描述的，衬套延伸部65的端部部分65a与曲轴50的偏心端部部分55的面对部分并且在弹性变形的条件中限定表面的面对区域CR，该表面的面对区域具有能够在所述区域中维持油膜的沿轴向和周向方向的尺寸，该油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域CR的表面分隔开 。
[0071]如已经参考与径向轴承41相关的衬套延伸部45、46描述的，衬套延伸部65的端部部分65a可以与衬套延伸部65的其余部分具有相同的径向厚度，或减小的径向厚度。
[0072]另外如前面关于径向轴承41的衬套延伸部45、46描述的，在较大孔眼61的衬套延伸部65的情况中，表面的面对区域CR呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与安装在较大孔眼61的内部中的相应衬套延伸部65的端部部分65a的相邻边际边缘重合。
[0073]也如前面关于径向轴承41的衬套延伸部45、46描述的，所述衬套延伸部65的端部部分65a可以具有相对于相应衬套延伸部65的其余部分的径向厚度减小的径向厚度，该减小的厚度可以具有不变的或可变的值。
[0074]也应当理解，如上面已经参考轴承毂40的衬套延伸部45、46描述的，较大孔眼61的衬套延伸部65可以以相同的方式被制造并且具有相同的材料变化。
[0075]也应当注意，这里描述的结构变体可以以特别的构造单独地被提供或者也部分地或完全地彼此组合。
[0076]虽然本发明已经在这里参考附图中示出的构造被描述，但应当理解，本布置可以应用于其它可能压缩机构造，而不偏离伴随本说明书的权利要求中限定的发明构思。
【主权项】
1.往复式制冷压缩机中的轴承布置，所述往复式制冷压缩机包括:曲轴箱(10)，所述曲轴箱承载气缸(20)和限定径向轴承(41)的轴承毂(40);曲轴(50)，所述曲轴安装在所述径向轴承(41)中并且具有偏心端部部分(55)和自由端部部分(56)，所述偏心端部部分和自由端部部分分别从所述轴承毂(40)的第一端部部分和第二端部部分(40a、40b)向外突出；被容纳在所述气缸(20)中的活塞(30);连接杆(60)，所述连接杆将所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)联接到所述活塞(30)，所述轴承布置的特征在于，所述轴承毂(40)的第一端部部分和第二端部部分(40a、40b)分别由相应的衬套延伸部(45、46)限定，所述衬套延伸部被固定在所述轴承毂(40)的内部中，并且所述衬套延伸部的端部部分(45a、46a)从所述轴承毂(40)轴向向外突出，以便当被所述曲轴(50)的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，所述曲轴具有其轴线(Yl)相对于所述径向轴承(41)的轴线(Xl)的同轴度偏差。
2.如权利要求1所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46)的端部部分(45a,46a)的每一个与所述曲轴(50)的面对部分在弹性变形条件中限定表面的面对区域(CR)，所述表面的面对区域具有在所述面对区域中能够维持油膜的沿轴向方向和周向方向的尺寸，所述油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域(CR)的表面分隔开。
3.如权利要求2所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46)的端部部分(45a,46a)与所述衬套延伸部(45、46)的其余部分具有相同的径向厚度。
4.如权利要求2或3所述的轴承布置，其特征在于，所述表面的面对区域(CR)呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与相应衬套延伸部(45、46)的相邻端部部分(45a、46a)的边际边缘重合。
5.如权利要求1到4中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46)限定单体件的端部部分。
6.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的轴承布置，其中所述连接杆(60)具有围绕所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)安装的较大孔眼(61)，并且通过相对的端部联接到所述活塞(30)，其特征在于，面对所述曲轴箱(10)的所述连接杆￠0)的较大孔眼￠1)的端部部分由衬套延伸部￠5)限定，所述衬套延伸部被固定在所述较大孔眼￠1)的内部中，并且所述衬套延伸部的端部部分(65a)从所述较大孔眼￠1)轴向向外突出，以便当被所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，所述偏心端部部分具有其轴线(Y2)相对于所述较大孔眼(61)的轴线(X2)的同轴度偏差。
7.如权利要求6所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部￠5)的端部部分(65a)与所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)的面对部分一起并且在弹性变形条件中限定表面的面对区域(CR)，所述表面的面对区域具有在所述面对区域中能够维持油膜的沿轴向方向和周向方向的尺寸，所述油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域(CR)的表面分隔开。
8.如权利要求7所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部￠5)的端部部分(65a)与所述衬套延伸部￠5)的其余部分具有相同的径向厚度。
9.如权利要求6到8中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述表面的面对区域(CR)呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与径向轴承(40a、40b、45a、46a)和所述较大孔眼(61)的部件中的一个的相邻边际边缘重合。
10.如权利要求1到9中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，每一个衬套延伸部(45、46、65)的端部部分(45a、46a、65a)具有相对于相应衬套延伸部(45、46、65)的其余部分的径向厚度减小的径向厚度。
11.如权利要求10所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个的端部部分(45a、46a、65a)的减小的径向厚度是不变的。
12.如权利要求1到11中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个由选自铁、铝和镍的金属合金制造。
13.如权利要求12所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个由自润滑材料制造，所述自润滑材料由包括非金属固体润滑剂的分散体的金属合金基体形成。
14.如权利要求12所述的轴承布置，其特征在于，对所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个进行表面处理以减小磨损和/或摩擦系数。
15.如权利要求1到11中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个由单种材料形成，所述单种材料由工程聚合物形成。
16.如权利要求1到11中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个包括内部减摩擦层(AF)，所述内部减摩擦层以聚合物材料获得并且被容纳且保持在金属材料的护套(S)的内部中，并且被固定在所述轴承毂(40)内。
【专利摘要】所述压缩机包括：曲轴箱(10)，该曲轴箱承载气缸(20)和轴承毂(40)，该轴承毂具有第一和第二端部部分(40a、40b)并且限定径向轴承(41)，在该径向轴承中容纳曲轴(50)；和连接杆(60)，该连接杆联接到容纳在气缸(20)中的活塞(30)并且具有较大孔眼(61)，该较大孔眼安装在曲轴(50)的偏心端部部分(55)中。所述端部部分(40a、40b)的每一个由衬套延伸部(45、46)限定，该衬套延伸部被固定在轴承毂(40)的内部中，并且该衬套延伸部的端部部分(45a、46a)从轴承毂(40)向外突出，以便当被曲轴(50)的面对部分挤压时弹性地且径向地变形，该曲轴具有相对于径向轴承(41)的轴线(X1)的同轴度偏差。
【IPC分类】F16C33-20, F16C3-22, F04B39-00, F16C25-04, F16C3-14, F16C33-10, F16C33-12
【公开号】CN104813040
【申请号】CN201380058196
【发明人】A·L·曼克, R·普夫, D·萨科莫里
【申请人】惠而浦股份有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年8月1日
【公告号】EP2904279A1, US20150267743, WO2014053036A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴承布置，该轴承布置被引入在与气密的或非气密的往复式制冷压缩机的曲轴关联的径向轴承区域中，以便允许所述径向轴承区域经受受控制的变形，以便至少部分地补偿协作的部件的标称相对定位的偏差，该偏差由所述协作的部件的制造或组装中的不对准或由作用在其上的力引起，并且由压缩机的电动机的操作或由制冷剂气体的压缩引起。
【背景技术】
[0002]往复式的制冷压缩机的常规构造在附图的图1中被示出并且在壳体(未示出)的内部中包括曲轴箱10，该曲轴箱承载气缸20，活塞30在该气缸内往复运动。
[0003]曲轴箱10还设置有轴承毂40，该轴承毂内部地限定径向轴承41，在该径向轴承中安装曲轴50，该曲轴包括:偏心端部部分55，该偏心端部部分从轴承毂40的第一端部部分40a向外突出并且通过连接杆60操作性地联接到活塞30 ;和自由端部部分56，该自由端部部分从轴承毂40的第二端部部分40b向外突出。
[0004]连接杆60的较大孔眼61围绕曲轴50的偏心端部部分55安装，该连接杆的较小孔眼62通过活塞销63联接到活塞30。从轴承毂40向外突出的曲轴50的自由端部部分56联接到电动机70的转子71，该电动机具有附接到曲轴箱10的定子72。电动机70的转子71旋转曲轴50，通过连接杆60以往复运动推动活塞30。
[0005]与连接杆60相对的气缸20的端部由阀板(未示出)封闭，该阀板根据现有技术中已知的或未知的任何适当构造设置有至少一个吸入阀和排出阀。
[0006]与这些压缩机相关的第一问题起因于用于在曲轴箱10中(以便形成气缸20和径向轴承41)、在曲轴50中并且也在连接杆60的孔眼中执行机加工操作的过程。与所述过程的经济上可行的类型无关，位置误差将总是或多或少地出现，诸如引起曲轴50的轴线和安装的组件的活塞30的轴线之间的正交性损失的那些位置误差。
[0007]上述定位误差是活塞30和气缸20之间、活塞销63和连接杆60的较小孔眼62之间、连接杆60的较大孔眼61和曲轴50的偏心部分55之间、和偏心部分55和被机加工在曲轴箱10的轴承毂40中的径向轴承41之间的局部接触的原因。
[0008]与这里考虑的且在上面描述的压缩机类型有关的第二问题特征是由于在气缸20中的气体的压缩期间，作用在活塞30的顶部上的压缩力F传递到连接杆60并且到曲轴50的偏心部分55，在机械组件中产生变形，该变形引起曲轴50的偏心部分55相对于连接杆60的较大孔眼61的轴线和曲轴50相对于径向轴承41的轴线的不对准，增加由组成部分的制造和组装中的位置误差引起的上述局部接触的问题，并且产生磨损和高能量消耗。
[0009]在这种已知构造中，在气缸20中的气体的压缩期间，作用在活塞30的顶部上的压缩力F通过连接杆60传递到较大孔眼61的端部部分61a，在曲轴50的偏心端部部分55中产生反作用，该反作用通过曲轴50传递到轴承毂40的径向轴承41，在轴承毂的第一端部部分和第二端部部分40a、40b中，在其上产生源于压缩力F的第一和第二反作用力F1、F2，第一反作用力Fl更强并且不利于布置成更靠近压缩力F的作用轴线的轴承毂40的第一端部部分40a中的径向轴承41和曲轴50之间的油膜的维持。
[0010]在存在曲轴50和径向轴承41之间的径向间隙的情况下，上述力是滑动轴承所固有的，产生所谓的曲轴50的不对准。认为具有曲轴50、轴承毂40的第一端部部分40a和第二端部部分40b(以小得多的程度)的所述不对准的机构部件的高刚性的理想情况是径向轴承41支撑施加到轴承毂40的载荷和力矩，这引起由于局部接触的相同的磨损问题和上述高能量消耗。
[0011]在这些压缩机中要考虑的第三方面涉及定子72(当它具有相对于轴承毂40的径向轴承41的同心度偏差时)，并且也涉及转子71 (当它在其定位中具有径向误差时)。在具有所述偏差和误差的电动机70的启动期间，产生转子71上的磁性径向力，在径向轴承41中，在轴承毂40的第二端部部分40b中引起局部磨损。除了这种不便外，曲轴50和轴承毂40的第二端部部分40b之间的最高接触力需要来自电动机70的较高的转矩来启动该运动，即，较高的电动机功率，因此增加最小启动电压。
[0012]存在已知的构造，该已知的构造设置有在轴承毂的第一端部部分中可以径向地且弹性地变形的区域，该区域通过设置在轴承毂中的周向凹槽或切口被获得。
[0013]在这种已知构造中，轴承毂的第一端部部分可以具有一定顺从性，并且在活塞的压缩行程的最后阶段由于曲轴的面对区域施加的局部压力而可以径向地且弹性地变形，以便适应曲轴的表面，避免在轴承毂的第一端部部分中的曲轴和轴承毂之间的点接触和厚油膜的中断。
[0014]虽然所述先前构造在轴承毂40中提供顺从区域，但它仅仅对付轴承毂40的第一端部部分40a中的油膜的中断，在该第一端部部分上，通过曲轴50施加源于通过活塞的制冷剂气体的压缩的最大的力。
[0015]在轴承毂40的第一端部部分40a的顺从区域(具有受控制的弹性变形)由于曲轴50施加的压力而弹性地变形的操作条件中，该曲轴，并且因此其端部部分55倾向于占据其中其轴线相对于轴承毂40和连接杆60的较大孔眼61的轴线具有一定倾斜的位置。曲轴50及其偏心部分55的所述倾斜倾向于在面对曲轴箱10的连接杆60的较大孔眼61的端部部分61a中引起油膜的中断。
[0016]根据前述构造的轴承毂40的第一端部部分40a的顺从(弹性变形)不能消除连接杆60的较大孔眼61的所述端部部分中的加重磨损的问题或活塞30上的力(径向地将活塞压在气缸20上)的通过连接杆的传递。
[0017]所述先前构造没有考虑的另一方面是在电动机70 (转子71相对于定子72具有同心度偏差)的启动时的电动机70的转矩的增加和由于轴承毂40的第二端部部分40b中的局部接触的磨损。所述先前构造仅涉及往复式制冷压缩机的径向轴承中的油膜的维持，仅考虑轴承毂40的第一端部部分40a中的润滑效率和加重磨损的问题。除了仅仅在轴承毂40的第一端部部分40a的区域中提供顺从的可能性外，现有技术需要曲轴箱10中的另外的机加工和精加工操作，以便形成能够提供顺从的区域，并且也用来形成要被限定在轴承毂40中的端部径向轴承延伸。也应当观察到，直接在曲轴箱10中形成顺从区域和径向轴承区域也是高成本的，对于每一种类型的压缩在机加工和精加工操作中需要精确的尺寸调节，使得难以使用轴承毂40中的径向轴承区域的常见圆柱形形状的变型。
[0018]由于关于局部磨损的问题、高能量消耗、电动机的启动电压的增加、和曲轴箱10中的特别的机加工操作的复杂性和限制，希望提供一种技术方案，该技术方案要应用于往复式制冷压缩机的曲轴的轴承，并且该技术方案可以消除或至少最小化在压缩机的启动和操作期间的曲轴的定位误差引起的不便，以及用于每一个压缩机模型的曲轴箱10的复杂的且特别的机加工操作。
【发明内容】
[0019]鉴于上述操作问题，本发明的目标是提供上述类型的往复式制冷压缩机中的轴承布置，该轴承布置允许简化轴承区域的设置并且避免或至少减小曲轴的径向轴承区域相对于轴承毂的端部部分的由于局部接触的磨损。
[0020]更特别地，本发明的目标是避免或至少减少所述磨损，至少部分地补偿曲轴相对于轴承毂中的径向轴承的同轴度偏差，并且该同轴度偏差通常由所述可移动协作部件的制造和组装期间的几何偏差引起，由制冷剂气体的压缩力引起，或者也由电动机的转子的磁性径向力引起(特别地，在电动机的启动时)。
[0021]本发明的另外的且补充的目标是提供如上所述的轴承布置，该轴承布置允许简化轴承区域的设置并且避免或至少减小曲轴的径向轴承区域相对于连接杆的较大孔眼的由于局部接触的磨损，通过至少部分地补偿曲轴相 对于连接杆的较大孔眼的同轴度偏差，避免或至少减小所述磨损。
[0022]本布置适用于以下类型的往复式制冷压缩机，该往复式制冷压缩机包括曲轴箱，该曲轴箱承载:气缸，在该气缸中容纳活塞；和轴承毂，该轴承毂限定径向轴承，该径向轴承容纳曲轴，该曲轴具有偏心端部部分和自由端部部分，该偏心端部部分和自由端部部分分别从轴承毂的第一端部部分和第二端部部分向外突出。
[0023]该压缩机还包括连接杆和电动机，该连接杆具有:限定较大孔眼的端部，该端部安装在曲轴的偏心端部部分中；和通过联接装置联接到活塞的相对的端部，该电动机具有安装到曲轴的自由端部部分的转子和在转子周围的附接到曲轴箱的定子。
[0024]根据本发明，轴承毂的第一端部部分和第二端部部分分别由相应的衬套延伸部限定，该衬套延伸部被固定在轴承毂的内部中，并且该衬套延伸部的端部部分从轴承毂轴向向外突出，以便当被曲轴的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，该曲轴具有其轴线相对于径向轴承的轴线的同轴度偏差。
[0025]同样根据本发明，面向曲轴箱的连接杆的较大孔眼的端部部分可以由衬套延伸部限定，该衬套延伸部被固定在较大孔眼的内部中，并且该衬套延伸部的端部部分从较大孔眼轴向向外突出，以便当被曲轴的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，该曲轴具有其轴线相对于较大孔眼的轴线的同轴度偏差。
[0026]本发明提出的构造允许分别在轴承毂中和在连接杆的较大孔眼中不仅显著改善曲轴的的轴承条件，而且显著改善曲轴的偏心端部部分的轴承条件，因此减小局部磨损、效率损失，并且避免压缩机的操作中的启动转矩的增加。
[0027]还应当注意，通过使用被固定在轴承毂和较大孔眼的内部中的衬套延伸部，具有减小的厚度的轴承毂和连接杆的较大孔眼的任一所述端部部分可以被容易地获得而不在曲轴箱中使用特别的机加工(在轴承毂的情况中)，并且在压缩通过烧结生产的连接杆的过程中不使用特别的几何结构。具有减小的厚度的所述端部部分的弹性径向变形可能由于两个表面的直接接触，或由于力传递过油膜中产生的分布压力的场而发生，并且该油膜完全地或部分地使这两个表面(称为弹性流体动力润滑的效应)分隔开。
【附图说明】
[0028]下面将参考附图描述本发明，该附图以例子的方式被提供并且其中:
[0029]图1描绘这里考虑的类型的制冷压缩机的简化的竖直剖视图，其中曲轴的径向轴承根据现有技术被构造，并且还以放大的方式示出曲轴，该曲轴相对于被限定在轴承毂中的径向轴承的轴线且相对于连接杆的较大孔眼的轴线成角度地倾斜；
[0030]图2描绘类似于图1的视图的视图，但示出根据本发明构造的曲轴的径向轴承，该曲轴相对于轴承毂和连接杆的较大孔眼的轴线倾斜；
[0031]图3描绘图2的部件的放大细节图，该放大细节图示出曲轴的径向轴承；
[0032]图4描绘曲轴部分的放大的且部分简化的竖直剖视图，该曲轴部分挤压轴承毂的第一端部部分并且使轴承毂的第一端部部分弹性地且径向地向外变形，该轴承毂的第一端部部分根据本发明根据用于衬套的结构变体被构造；
[0033]图5描绘图4中示出的轴承毂的第一端部部分的区域的简化的前视图，所述视图沿前述图的箭头V的方向被获取，其中该曲轴以虚线被示出；并且
[0034]图6描绘图5中示出的弹性地变形的轴承区域的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0035]如前面在附图的图1和2中已经描述的且示出的，本发明的轴承布置适用于以下类型的制冷压缩机，该制冷压缩机在壳体(未示出)的内部中包括曲轴箱10，该曲轴箱通常在单体铸造件中限定具有轴线Z的气缸20和轴承毂40，该轴承毂在内部限定具有轴线Xl的径向轴承41。
[0036]具有轴线Yl的曲轴50安装在轴承毂40的径向轴承41的内部中并且具有:偏心端部部分55，该偏心端部部分具有轴线Y2，从轴承毂40的第一端部部分40a向外突出；和自由端部部分56，该自由端部部分从轴承毂40的第二端部部分40b向外突出。
[0037]活塞30被容纳在气缸20中以便通过连接杆60以往复运动在其中位移，该连接杆具有:限定较大孔眼61的端部，该端部围绕曲轴50的偏心端部部分55安装；和相对端部，该相对端部承载联接装置62以允许将连接杆60联接到活塞30。联接装置62可以具有较小孔眼62a的形式，为球形接头(未示出)或能够执行连接杆-活塞联接的任何其它装置。
[0038]在示出的构造中，较小孔眼62a通过活塞销63联接到活塞30，曲轴50被电动机70旋转地驱动，该电动机包括:转子71，该转子安装到曲轴50的自由端部部分56 ;和定子72，该定子附接到曲轴箱10，在转子71周围。
[0039]如上面提及的，活塞销63和连接杆60的较小孔眼62a可以由具有球形接头或任何其它联接布置的活塞-连接杆组件取代，而不偏离本发明的结构构思。
[0040]曲轴箱10和曲轴50的部件可以由任何适当的熟知的现有技术材料构造，例如，铝或铸铁合金用于曲轴箱10，并且钢或铸铁合金用于曲轴50。
[0041]虽然图3没有示出气缸、活塞、连接杆和电动机的部件，但应当理解，这种部件仅为了简化所述图的目的被省略，这是由于它们已经是本轴承布置被应用于该类型的压缩机的部件。
[0042]在压缩机(未示出)的组装和操作的理想条件中，曲轴50的轴线Yl与轴承毂40的径向轴承41的轴线Xl重合，并且连接杆60的较大孔眼61的轴线X2与曲轴50的偏心端部部分55的轴线Y2重合。在这个理想条件中，曲轴50和其偏心端部部分55的轴线Yl和Y2垂直于气缸20的轴线Z。
[0043]如在本说明书的【背景技术】中已经提及的，位置误差将总是或多或少地出现在部件的构造中和在压缩机的组装中，这引起曲轴50和其偏心端部部分55的轴线Yl和Y2相对于径向轴承41和连接杆60的较大孔眼61的轴线Xl和X2的一些不对准，以及曲轴50和其偏心端部部分55的轴线Yl和Y2相对于气缸20的轴线Z之间的正交性的损失。
[0044]除了上述位置误差外，还应当考虑压缩力F的影响，该压缩力被传输到曲轴50的偏心端部部分55并且该压缩力倾向于引起机构部件的变形和这些轴承区域中涉及的部件的轴线之间的不对准，如先前提及的，引起高水平的磨损和能量消耗。
[0045]在电动机70 (其定子72具有相对于轴承毂40中限定的径向轴承41的同心度偏差)启动时，曲轴50的若干部分相对于径向轴承41和较大孔眼61的不对准的问题可以被添加到涉及位置误差和压缩力的上述问题。定子72和径向轴承41之间的所述位置和同轴度误差以及制冷剂气体的压缩力引起分别在径向轴承41和连接杆60的较大孔眼61的内部中的曲轴50和其偏心端部部分55的定位误差，如图1、2和3中所示。
[0046]在如图1中示出的径向轴承部件的常规构造中，在径向轴承41和连接杆60的较大孔眼61的内部中的曲轴50和其偏心端部部分55的定位误差分别使曲轴50沿轴向方向和周向方向具有小的尺寸的其表面的周向部分仅仅安置在轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b和连接杆60的较大孔眼61的端部部分61a的具有小的轴向和周向尺寸的端部周向区域上，这是由于这些相互接触区域或实际上点状的轴承区域在曲轴的定位误差下不适应曲轴相对于支撑所述曲轴的径向轴承的部分的成角度不对准。
[0047]即使在在轴承毂40的第一端部部分40a中设置由设置在轴承毂40中的周向凹槽或切口获得的弹性可变形的径向区域的情况中，仅构想轴承毂40的第一端部部分40a中的油膜的中断，在该第一端部部分上，由曲轴50施加源于通过活塞的制冷剂气体的压缩的最大的力。
[0048]然而，轴承毂40的第一端部部分40a中的顺从区域的设置不解决关于以下的问题:在电动机70(转子71具有关于定子72的同心度偏差)启动时， 电动机70的转矩的增加和由于轴承毂40的第二端部部分40b中的局部接触的磨损。
[0049]除了现有技术仅在轴承毂40的第一端部部分40a的区域中提供顺从的可能性外，它需要曲轴箱10中的另外机加工操作，以便形成能够提供顺从的区域，并且使端部径向轴承延伸部被限定在轴承毂40中。
[0050]由曲轴50的“倾斜”的操作条件产生的局部磨损是高的并且它也是效率损失(由于具有减小的面积的所述轴承区域中的油膜的破裂)的原因，通常需要使用高粘度油或具有较高载荷容量的轴承，这倾向于增加由粘性摩擦引起的损失。
[0051 ] 根据本发明，轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b分别由相应的衬套延伸部45、46限定，该衬套延伸部被固定在轴承毂40的内部中并且具有端部部分45a、46a，该端部部分从轴承毂40轴向向外突出以便当被曲轴50的面对部分挤压时(当曲轴具有其轴线Yl相对于径向轴承41的轴线Xl的同轴度偏差时)弹性地且径向地向外变形。
[0052]作出衬套延伸部45、46的所述端部部分45a、46a的径向厚度和轴向延伸的尺寸设计以便允许所述端部部分45a、46a的希望径向变形，在上面已经提及的曲轴50的定位误差条件中，该希望径向变形是必要的且足以最小化或完全消除曲轴50与径向轴承41的相互接触区域。换句话说，衬套延伸部45、46的端部部分45a、46a的每一个与曲轴50的面对部分并且在弹性变形的条件中限定沿轴向和周向方向具有尺寸的表面的面对区域CR，该表面的面对区域CR能够在所述区域中维持油膜，该油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域(CR)的表面分隔开。
[0053]轴承毂40的端部部分中的顺从区域允许衬套延伸部45、46的径向变形产生表面的面对区域CR，该表面的面对区域CR的轴向和周向尺寸从所述部件之间的线性相切的标称条件增加到足以避免油膜的中断的由轴向和周向延伸部提供的支撑条件。
[0054]如图4、5和6中所示，轴承毂40的第一端部部分40a中的曲轴50和衬套延伸部45之间的变形的端部部分45a的表面的面对区域CR呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与相应衬套延伸部45的相邻端部部分45a的边际边缘重合。应当理解，轴承毂40的第二端部部分40b中的曲轴50和衬套延伸部46之间的表面的面对区域根据本发明提供图5和6中示出的相同构造。
[0055]因此，可以说，轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b中的曲轴50和径向轴承41的衬套延伸部45、46之间的表面的面对区域CR呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与相应衬套延伸部45、46的相邻的端部部分45a、46a的边际边缘重合。
[0056]因此，本发明提出的方案允许由衬套延伸部45、46限定的曲轴50和径向轴承的所述相对移动部分之间的有效轴承面积从根据周向弧线的假定为刚性的零件的切向接触的条件到所述接触根据沿轴向和周向方向增加的表面的面对区域CR发生的条件而增加。
[0057]通过衬套延伸部45、46的端部部分45a、46a的弹性径向变形而导致的曲轴50的部件和径向轴承41的部件之间的表面的面对区域CR的轴向尺寸的增加在曲轴的不可避免的定位误差条件中为曲轴50提供更好的轴承，消除由于油膜的破裂的局部磨损和效率损失，在摩擦副的表面的所述面对区域CR中将金属-金属摩擦转变为粘性摩擦。
[0058]所述弹性可变形的端部部分的沿轴向和周向方向的尺寸由压缩机的设计特性、压缩机的尺寸和操作条件、和制造和组装过程中允许的尺寸公差确定。
[0059]认为曲轴箱10通常由铸造金属合金生产，用来接收和保持衬套延伸部45、46的其内部构造可以通过机加工曲轴箱10被制造。如图2和3中示出的，曲轴箱10具有其端部区域，曲轴50的偏心端部部分55从该端部区域突出，该端部区域被机加工以便形成围绕径向轴承41的凹部11，在该凹部内容纳轴向轴承80，该轴向轴承用来支撑曲轴50和转子71的重量并且该轴向轴承可以具有任何适当构造，诸如滚子或滑动轴承。
[0060]然而，虽然衬套延伸部45、46的端部部分45a、46a可以与衬套延伸部45、46的其余部分具有相同的径向厚度，但可以提供从轴承毂40轴向向外突出的端部部分45a、46a，当衬套延伸部45、46所需的径向厚度大于必要径向厚度时该端部部分的径向厚度相对于其最大直径减小，从而当被曲轴50的面对部分挤压时为它们的相应的端部部分45a、46a提供希望容量的弹性变形，该曲轴具有其轴线相对于径向轴承41的相应部分的轴线的同轴度偏差。应当理解，取决于压缩机的设计特性，所述减小的厚度可以是不变的或可变的。
[0061]在轴承毂40内的衬套延伸部45、46的固定可以以不同方式被实现。如图2和3中所示，轴承毂40可以内部地设置有内部中间周向突起48，该内部中间周向突起被构造用来限定用于衬套延伸部45、46的止动部。然而，应当理解，轴承毂40的第一端部部分和第二端部部分40a、40b可以由形成为单体管状件的相应衬套延伸部45、46限定，该单体管状件的纵向延伸部与轴承毂40的纵向延伸部相容。在也没有示出的结构变体中，可以提供呈分离件的两个衬套延伸部，但该两个衬套延伸部将在轴承毂的内部中间区域中相互地且轴向地面对。
[0062]在这些两种情况中，不设置图2和3的构造中示出的内部中间周向突起48。
[0063]衬套延伸部45、46的使用有利于使用除了铸造的或烧结的铁、铝或镍合金外的材料，诸如，例如，聚合物材料、具有自润滑性质的铁或镍合金、和经济上可行的特别的覆盖层，这是由于所述材料可以具有在所述部件中的局部应用。
[0064]在图2和3中示出的构造中，衬套延伸部45、46由单种材料形成，如上所述，该单种材料可以为铁合金、铝或镍合金、或聚合物材料。如果该材料由金属合金、特别是铁或镍合金形成，则它可以形成为具有自润滑特性，该自润滑特性例如由金属基体中的非金属固体润滑剂材料的分散体形成。
[0065]衬套延伸部45、46也可以由工程聚合物形成的单种材料形成，被适当地设计尺寸以用作径向轴承并且也用来限定轴承毂外部的轴向突起，在出现曲轴50和径向轴承41的轴线Xl之间的同轴度偏差时，该轴向突起负责限定顺从区域。
[0066]与用来形成衬套延伸部45、46的材料的类型无关，所述端部部分45a、46a的径向厚度和轴向延伸的尺寸设计如前所述地被执行以在曲轴50的定位误差条件中允许所述端部部分45a、46a的希望的径向变形。
[0067]除了上述结构方面外，还应当理解，衬套延伸部45、46当由金属合金形成时可以接受表面处理诸如氮化以便减小磨损，和/或以便减小摩擦系数，诸如类金刚石碳沉积(DLC-金刚石状碳)或通过物理沉积(PVD-物理蒸汽沉积)的其它材料。
[0068]衬套延伸部也可以由多于一种材料构造，诸如，例如，包括以聚合物材料获得的内部减摩擦层AF的材料，该聚合物材料诸如，例如PTFE (聚四氟乙烯)，该内部减摩擦层被容纳且保持在金属材料的护套S内并且要被同样地固定在轴承毂40内，如图4和5中示意性地示出的。
[0069]另外根据图2和图3，面对曲轴箱10的连接杆60的较大孔眼61的端部部分可以由衬套延伸部65限定，该衬套延伸部被固定在较大孔眼61的内部中并且具有端部部分65a，该端部部分从较大孔眼61轴向向外突出以便当被曲轴50的偏心端部部分55的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，该偏心端部部分具有其轴线Y2相对于较大孔眼61的轴线X2的同轴度偏差。
[0070]如关于径向轴承41已经描述的，衬套延伸部65的端部部分65a与曲轴50的偏心端部部分55的面对部分并且在弹性变形的条件中限定表面的面对区域CR，该表面的面对区域具有能够在所述区域中维持油膜的沿轴向和周向方向的尺寸，该油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域CR的表面分隔开 。
[0071]如已经参考与径向轴承41相关的衬套延伸部45、46描述的，衬套延伸部65的端部部分65a可以与衬套延伸部65的其余部分具有相同的径向厚度，或减小的径向厚度。
[0072]另外如前面关于径向轴承41的衬套延伸部45、46描述的，在较大孔眼61的衬套延伸部65的情况中，表面的面对区域CR呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与安装在较大孔眼61的内部中的相应衬套延伸部65的端部部分65a的相邻边际边缘重合。
[0073]也如前面关于径向轴承41的衬套延伸部45、46描述的，所述衬套延伸部65的端部部分65a可以具有相对于相应衬套延伸部65的其余部分的径向厚度减小的径向厚度，该减小的厚度可以具有不变的或可变的值。
[0074]也应当理解，如上面已经参考轴承毂40的衬套延伸部45、46描述的，较大孔眼61的衬套延伸部65可以以相同的方式被制造并且具有相同的材料变化。
[0075]也应当注意，这里描述的结构变体可以以特别的构造单独地被提供或者也部分地或完全地彼此组合。
[0076]虽然本发明已经在这里参考附图中示出的构造被描述，但应当理解，本布置可以应用于其它可能压缩机构造，而不偏离伴随本说明书的权利要求中限定的发明构思。
【主权项】
1.往复式制冷压缩机中的轴承布置，所述往复式制冷压缩机包括:曲轴箱(10)，所述曲轴箱承载气缸(20)和限定径向轴承(41)的轴承毂(40);曲轴(50)，所述曲轴安装在所述径向轴承(41)中并且具有偏心端部部分(55)和自由端部部分(56)，所述偏心端部部分和自由端部部分分别从所述轴承毂(40)的第一端部部分和第二端部部分(40a、40b)向外突出；被容纳在所述气缸(20)中的活塞(30);连接杆(60)，所述连接杆将所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)联接到所述活塞(30)，所述轴承布置的特征在于，所述轴承毂(40)的第一端部部分和第二端部部分(40a、40b)分别由相应的衬套延伸部(45、46)限定，所述衬套延伸部被固定在所述轴承毂(40)的内部中，并且所述衬套延伸部的端部部分(45a、46a)从所述轴承毂(40)轴向向外突出，以便当被所述曲轴(50)的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，所述曲轴具有其轴线(Yl)相对于所述径向轴承(41)的轴线(Xl)的同轴度偏差。
2.如权利要求1所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46)的端部部分(45a,46a)的每一个与所述曲轴(50)的面对部分在弹性变形条件中限定表面的面对区域(CR)，所述表面的面对区域具有在所述面对区域中能够维持油膜的沿轴向方向和周向方向的尺寸，所述油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域(CR)的表面分隔开。
3.如权利要求2所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46)的端部部分(45a,46a)与所述衬套延伸部(45、46)的其余部分具有相同的径向厚度。
4.如权利要求2或3所述的轴承布置，其特征在于，所述表面的面对区域(CR)呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与相应衬套延伸部(45、46)的相邻端部部分(45a、46a)的边际边缘重合。
5.如权利要求1到4中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46)限定单体件的端部部分。
6.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的轴承布置，其中所述连接杆(60)具有围绕所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)安装的较大孔眼(61)，并且通过相对的端部联接到所述活塞(30)，其特征在于，面对所述曲轴箱(10)的所述连接杆￠0)的较大孔眼￠1)的端部部分由衬套延伸部￠5)限定，所述衬套延伸部被固定在所述较大孔眼￠1)的内部中，并且所述衬套延伸部的端部部分(65a)从所述较大孔眼￠1)轴向向外突出，以便当被所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)的面对部分挤压时弹性地且径向地向外变形，所述偏心端部部分具有其轴线(Y2)相对于所述较大孔眼(61)的轴线(X2)的同轴度偏差。
7.如权利要求6所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部￠5)的端部部分(65a)与所述曲轴(50)的偏心端部部分(55)的面对部分一起并且在弹性变形条件中限定表面的面对区域(CR)，所述表面的面对区域具有在所述面对区域中能够维持油膜的沿轴向方向和周向方向的尺寸，所述油膜至少部分地使形成所述表面的面对区域(CR)的表面分隔开。
8.如权利要求7所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部￠5)的端部部分(65a)与所述衬套延伸部￠5)的其余部分具有相同的径向厚度。
9.如权利要求6到8中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述表面的面对区域(CR)呈现近似半椭圆形形状，其端部边缘与径向轴承(40a、40b、45a、46a)和所述较大孔眼(61)的部件中的一个的相邻边际边缘重合。
10.如权利要求1到9中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，每一个衬套延伸部(45、46、65)的端部部分(45a、46a、65a)具有相对于相应衬套延伸部(45、46、65)的其余部分的径向厚度减小的径向厚度。
11.如权利要求10所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个的端部部分(45a、46a、65a)的减小的径向厚度是不变的。
12.如权利要求1到11中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个由选自铁、铝和镍的金属合金制造。
13.如权利要求12所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个由自润滑材料制造，所述自润滑材料由包括非金属固体润滑剂的分散体的金属合金基体形成。
14.如权利要求12所述的轴承布置，其特征在于，对所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个进行表面处理以减小磨损和/或摩擦系数。
15.如权利要求1到11中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个由单种材料形成，所述单种材料由工程聚合物形成。
16.如权利要求1到11中任一项权利要求所述的轴承布置，其特征在于，所述衬套延伸部(45、46、65)的至少一个包括内部减摩擦层(AF)，所述内部减摩擦层以聚合物材料获得并且被容纳且保持在金属材料的护套(S)的内部中，并且被固定在所述轴承毂(40)内。
【专利摘要】所述压缩机包括：曲轴箱(10)，该曲轴箱承载气缸(20)和轴承毂(40)，该轴承毂具有第一和第二端部部分(40a、40b)并且限定径向轴承(41)，在该径向轴承中容纳曲轴(50)；和连接杆(60)，该连接杆联接到容纳在气缸(20)中的活塞(30)并且具有较大孔眼(61)，该较大孔眼安装在曲轴(50)的偏心端部部分(55)中。所述端部部分(40a、40b)的每一个由衬套延伸部(45、46)限定，该衬套延伸部被固定在轴承毂(40)的内部中，并且该衬套延伸部的端部部分(45a、46a)从轴承毂(40)向外突出，以便当被曲轴(50)的面对部分挤压时弹性地且径向地变形，该曲轴具有相对于径向轴承(41)的轴线(X1)的同轴度偏差。
【IPC分类】F16C33-20, F16C3-22, F04B39-00, F16C25-04, F16C3-14, F16C33-10, F16C33-12
【公开号】CN104813040
【申请号】CN201380058196
【发明人】A·L·曼克, R·普夫, D·萨科莫里
【申请人】惠而浦股份有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年8月1日
【公告号】EP2904279A1, US20150267743, WO2014053036A1
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