涡旋压缩机减振底座设计

杨立云，张 涛，李文涛，孙志平，张敬芳，刘小凡

（河北机电职业技术学院，河北 邢台054000）

0 引言

涡旋压缩机是继活塞压缩机和螺杆压缩机之后的一种气体积蓄在涡旋槽之间并利用旋转对气体进行压缩的机械。因其效率高、体积小、质量轻而被广泛地应用于制冷、以及空调和热泵等领域中。

由于涡旋压缩机常常用于汽车、冶金、航空、制冷设备，以及空调等特殊环境中，因此，就要求压缩机具有效率高、节能、抗干扰能力强、结构紧凑、重量轻、减振性能好、能力调节范围宽等特点。压缩机内驱动器部分安装在压缩机机壳侧面与压缩机集成为一体，体积相对较大，减重、抗振动能力差。但是现有技术中，在涡旋压缩机底部仅设置支撑座，支撑座对涡旋压缩机只是起到了一个支撑的作用，没有减振装置，不能在涡旋压缩机发生晃动的时候对涡旋压缩机进行减振，导致涡旋压缩机在晃动的时候使内部的零件受损，使得压缩机整体效率较低、抗干扰能力差，可靠性差。

本文设计一种具有减振功能的底座，放置在涡旋压缩机下方，可以很好的实现减振功能，降低涡旋压缩机在使用过程中的振动和噪声，从而提升涡旋压缩机的市场竞争力。

1 涡旋压缩机噪声分析

1.1 涡旋压缩机结构及工作原理

涡旋压缩机的典型结构主要是由动涡旋盘、静涡旋盘、电机（定、转子）机架、防自转环、曲轴、轴承、壳体等构成，如图1所示。涡旋压缩机是典型的通过容积变化来实现气体压缩的旋转型机械设备，主要工作原理是利用动涡旋盘与静涡旋盘的相对转动形成密闭容积的连续变化压缩气体，在此过程中振动和噪声也相应的产生。

图1 涡旋压缩机结构示意图

1.2 涡旋压缩机噪声

通过涡旋压缩机的机构及工作原理可知：涡旋压缩机噪声主要包括电磁噪声、机械噪声、液体噪声及气动噪声等。

电磁噪声由电机中电磁振动引起，并通过定子、壳体向外传播；机械噪声由曲轴转动不平衡、机械运动冲击及机械摩擦引起，并通过轴、轴承、壳体向外传播；液体噪声由制冷剂、润滑油射流和气穴引起，并通过液体、壳体向外传播[1]；气体噪声有压缩气体间歇排出而形成脉动气流，并通过空气、壳体向外传播。

综合涡旋压缩机噪声种类及传播方式分析，可知涡旋压缩机的振动与噪声主要通过壳体向外传播，根据创新设计理论中的设计分散原则，在不改变涡旋压缩机的结构情况下，设计一种具有减振功能的底座，放置在涡旋压缩机下方，从而有效地降低涡旋压缩机在运行过程中噪声与振动，提升涡旋压缩机的工作稳定性和抗振性，提高产品市场竞争优势，增加涡旋压缩机生产厂的经济效益。

2 涡旋压缩机减振底座结构设计

2.1 减振底座结构组成

一种具有减振功能的涡旋压缩机底座主要由底座槽、套筒、底板、弹簧、减振垫、阻尼层、限位筒、导向柱等。其具体结构如图2所示，在涡旋压缩机的底部安装有底座槽，底座槽的内腔卡接有底板，底座槽和底板之间均匀设置有第二弹簧，底板的顶部设置有套筒，底板和套筒之间均匀设置有第一弹簧，涡旋压缩机插接在套筒的内腔，套筒的内壁和涡旋压缩机的壳体外壁均匀设置有减振垫，套筒的底部设置有阻尼层，套筒的外壁套接有限位筒，限位筒的内腔设置有减振器，涡旋压缩机的外壁顶部套接有导向柱，导向柱的底端与减振器的顶端连接，限位筒的内壁设置有阻尼填充层，所述限位筒的外壁设置有橡胶缓冲保护层。其中减振垫部件的结构如图3所示，减振垫的右壁设置有垫座，垫座的外壁开设有卡腔，减振垫卡接在卡腔的内腔，垫座的顶部和底部均设置有固定螺栓，垫座通过固定螺栓与减振垫连接。

图2 减振底座结构组成

图3 减振垫组件

2.2 工作原理

其工作原理如下：涡旋压缩机插接在套筒内，通过减振垫和阻尼层对其起到很好的减振作用，防止涡旋压缩机在套筒内与套筒的内壁的直接碰触而导致涡旋压缩机的内部元件振动，为了进一步限定涡旋压缩机的位移，通过在涡旋压缩机的外壁设置导向柱，并在套筒的外壁套接限位筒，导向柱的底端通过减振器设置在限位筒的内腔，限位筒的内壁设置阻尼填充层与套筒之间起到很好的缓冲作用，阻尼层和阻尼填充层均为丁基橡胶阻尼层，具备较高的阻尼性，限位筒的外壁设置橡胶缓冲保护层，对限位筒起到很好的保护作用，一方面可防止涡旋压缩机整体的晃动，另一方面能有效减小涡旋压缩机的纵向运动，套筒和限位筒通过底板设置在底座槽内，并通过第二弹簧起到很好的缓冲作用，防止整体结构的损坏，减振垫通过垫座设置在套筒内，并通过固定螺栓固定在卡腔的内腔，便于拆卸及调整。

通过对本文设计的具有减振功能的涡旋压缩机底座工作原理分析可知，本设计一方面提高了整个减振装置的整体强度，另一方面也可以通过缓冲体对减少整机的振动，减振平稳，不仅具有较好的抗振效果，降低涡旋压缩机运行时整机的振动幅度，而且提高了涡旋压缩机的整体强度，延长涡旋压缩机的使用寿命。

3 总结

本文在涡旋压缩机的工作原理及噪声来源分析的基础上，利用分散创新设计原则，设计一种具有减振功能的底座，即：在涡旋压缩机的底部安装有底座槽，底座槽的内腔卡接有底板，底座和底板之间均匀设置有第二弹簧，底板的顶部设置有套筒，底板和套筒之间均匀设置有第一弹簧，套筒的内壁和涡旋压缩机的外壁均匀设置有减振垫，套筒的底部设置有阻尼层，套筒的外壁套接有限位筒，所述限位筒的内腔设置有减振器，涡旋压缩机的外壁顶部套接有导向柱，减振平稳，不仅具有较好的抗振效果，降低涡旋压缩机运行时整机的振动幅度，而且提高了涡旋压缩机的整体强度，延长涡旋压缩机的使用寿命。