试论汽车空调压缩机活塞的设计制造

桂林技师学院 张桂

引言

伴随着社会经济以及科学技术的不断发展，汽车已然成为人们生产生活中的一个重要的工具，出现了各种类型的汽车，其数量也在飞速增长，获得越来越广泛的应用。在整个汽车构造中，汽车空调制冷系统是一个重要的组成部分。汽车空调制冷系统，对于提升与确保汽车系统功能的完整性以及使用的舒适性等，都有着非常重要的作用。当然要想汽车空调系统稳定而有效运行状态的实现，空调压缩机活塞的就必须具备良好性能和质量。换言之，对于整个汽车空调运行系统而言，空调压缩机的活塞性能及工况尤为关键，发挥着极其重要的作用。那么，就需要探究汽车空调压缩机活塞有效的设计制造方法，同时就其常见易发的故障提出可行的处理措施。

1 汽车空调压缩机活塞的工作原理

在汽车空调压缩机工作过程当中，要将车内外气体进行不断的转换，为了实现这种内外空气的交换，就依赖于一套动力装置。其中，空调压缩机活塞，就是这一动力系统装置的核心部件。

具体来讲，汽车空调运行使得汽车内外空气交换与流动的过程，以达到制冷降温的目的。当然在此过程中，空气的流动对传感器构成附带影响，对传感器而言生成外部信号，然后借助整个空调系统的中央控制单元来就信息进行处理，包括对信号的收集、分析及计算等。之后，再针对性实施对空调压缩机主轴旋转的控制，以此来带动斜板旋转的同时，推动活塞轴运动，带动曲柄连杆机构发生相应转动。期间，飞轮转动产生了功率，同时传递一定的扭矩，进而带动空调压缩机及其内部各零件运转起来。

2 汽车空调压缩机活塞的设计制造

压缩机活塞，作为汽车空调压缩机结构中的一个核心部件，经历了几十年的研发与实践，不同的变化、发展及改进。追求更加平稳、及时的汽车空调压缩机工作状态，是核心目标和重要原则，以此为指导人们对汽车空调压缩机活塞进行了多样化的研发设计，特别是其形状及体积等，历经了诸多的改变，所输出的压力和转速也更大、更高，最终使得压缩机工作部件获得了更多的功率。当然，需要特别强调的是，伴随着工业技术的不断发展，汽车空调中的活塞等零部件的质量也越来越高，一些耦合件的精密也更高。这样一来，都能够确保活塞在工作中获得更大动力。可以说，汽车空调压缩机活塞设计制造的发展历程，也反映出科学技术不断发展的过程。新时期，伴随着科学技术的快速发展，汽车空调压缩机活塞的设计制造也有了新的发展。总体来讲，我们可以从活塞零部件设计和与活塞工作相匹配的零部件设计两方面来进行分析如下。

3 活塞零部件设计

汽车空调压缩件活塞，是压缩机系统结构中的一个体积很小的耦合件，尽管它体积小，但是其功能作用却很大，可以说在压缩机正常工作中扮演着重要角色。在汽车空调运转过程中，压缩机活塞的转速非常快，做高速的往复运动。在此过程当中，活塞的工作环境相对较为恶劣，要承受非常大的机械与温度负荷。对此，要强化活塞零部件的设计，以保证实现更好地质量与性能。

具体来讲，活塞零部件设计要尤为关注好两点关键内容，一要选好材料，二要优化结构。首先，就选好材料来讲，要高度注重对活塞相匹配零部件的选材。尽量选取那些质量较轻而强度较高的材料，这也是新时期现代化活塞设计理念的一个核心追求，也是进一步延长空调压缩机活塞使用寿命的一个有效办法。除此以外，在活塞的材料选择上，还要注重多元特征及优势条件的相结合，比如当温度发生变化的时候，相关材料的受影响变化程度小，尺寸、形状变化较小，热膨胀系数较小以及比重较小，同时还要具备良好的减磨性和热强度的优势性、显著性特征。只有这样，才能够更好地确保活塞质量的同时，使耦合件之间始终保持最小的间隙，进一步减低摩擦因素，进而避免以此而产生的大量的热量，优化做工环境。

另外，就结构优化而言，要充分认识到的是，不同的材料耐热程度不同，加上活塞本身不同的位置受热程度也不同。由此，我们在设计活塞结构的过程中，要就其工作环境对零部件的综合影响予以充分考量，进而就活塞结构加以不断优化。

4 配套零件的设计

纵观整个汽车空调压缩机的工作过程，需要将大量的热空气散发出去。而在此过程当中，就需要通过活塞的往复式运动转变为其他相匹配零件的其他形式的运动，以此来把功率和动力以最大限度传递出去。可以说，相配套零件的设计同样关键，同样能够决定整个系统的性能及质量。当然，与汽车空调压缩机活塞相匹配的零件有很多，其中比较重要的如冷却系统、润滑系统。

首先，就冷却系统来讲，基于冷却系统，采用如油冷、水冷等诸多形式方法，将多余的热量及时而有效地散发，以此来使活塞运转始终能够处于一个正常的温度范围内，确保活塞的稳定有效运行。当然，不同的冷却形式的优劣势也有所不同。其中，油冷的优势在于使用寿命较长，能够瞬时调节活塞温度，温度控制能力较好；劣势则在于成本较高，冷却的效率较为不足。那么，水冷的优劣势也同样存在，优势就是成本较低，而且也能够取得较为良好的冷却效率；劣势就是很容易发生故障或水流受阻，导致水冷循环停滞影响散热效果。

另外，就润滑系统来讲，其有润滑的效果和目的，旨在降低活塞运动过程中的摩擦，以此来保证系统稳定运行的同时，达到进一步延长活塞使用寿命的目标。需要特别强调的是，在设计润滑系统的时候，为了能够使活塞及其相匹配零部件都能够得到充分润滑，还要针对性地去优化油路的设计。当然，如果能够在保证润滑功能作用实现的同时，能够吸收活塞运动过程中所产生的一定热量，以此来进一步改善活塞的工作环境，这是我们追求实现的更高的设计成果。

5 汽车空调压缩机活塞的常见故障及解决方案

基于上文我们对活塞零部件及其配套零件设计制造的分析，可以看出这两部分结构及相关设计制造是影响甚至决定整个压缩机工作是否稳定、有效进行的关键。结合现实观察来看，汽车空调压缩机活塞的常见故障也基本都源自于这两个部分。那么，我们就需要具体问题具体分析，结合对常见故障的分析，来找出原因，制定解决方案。

5.1 活塞的机械故障

正如上文所述，空调压缩机活塞通过做高速的往复运动过程中，既可能会有摩擦损耗，也能够产生大量的热量，加上内部各类机油及化学物品的影响等，可以说活塞的工作条件及环境比较恶劣。相对应来讲，也就很容易引发一些机械的故障。

具体来讲，比较常见的如活塞在工作室被卡死，这种情况是比较严重的，能够对活塞本身及整个工作室造成巨大的破坏，直接导致汽车空调压缩机不能正常工作，空调作用得不到有效发挥。情况严重的，如冲击比较严重，还很有可能引发空调压缩机起火。当然，由于很多汽车驾驶者并不具备专业的知识与技能，对这种情况并不能够及时发现，那么会对车内及车外人员的人身安全构成威胁与影响。造成该故障问题出现的原因，也有很多。比如出厂前的装配中，由于工作人员疏忽，活塞安装精度不达标，不能够满足使用要求；使用者在使用汽车空调过程中违规操作，未按说明书上的方法来进行；最后就是对汽车的保养不及时，不到位，汽车空调压缩机工作环境越发恶劣，进而引发机械故障的发生。为了尽量避免与减少活塞机械故障的发生，就必须要引起足够的警惕，针对上述常见故障的发生原因加以针对性改进。从出厂前到使用的整个过程，都要严格按照规范要求来进行。

5.2 配套部件的故障

配套部件发生故障的情况也比较多，比如汽车空调中压缩机润滑油别泄露至活塞工作室当中，在室内工作环境的影响作用之下，轻则影响活塞导致不能正常工作，重则会导致工作室爆炸。除此以外，活塞与零部件之间的传动系统有时也会出现卡死或由于磨损而脱落的情况，这样会导致活塞工作效率低下，缺乏足够的动力去带动压缩机运转，使得空调系统无法发挥出良好的性能。对此，针对压缩机活塞及相关配套部件，从选材到设计制造，都要充分考虑各种因素，进而加以有效强化处理。及时发现并处理问题，定期保养，以减少故障发生，确保良好的工作性能。

总而言之，要保证汽车空调系统运行稳定性、有效性以及安全性，就必须要不断提升空调压缩机活塞的质量及性能，充分利用其工作原理，认真分析各种故障，以有效的设计与制造，来确保汽车空调系统的功能发挥及正常使用。