摘要 類擺線壓縮機是一種新型的迴轉式壓縮機。本文簡單介紹了類擺線壓縮機轉子的受力分析；利用彈性動力潤滑理論，對定轉子間的潤滑性能進行了比較詳細分析，並計算了其最小油膜厚度：分析了主軸直徑、跨距、定轉子間隙大小對其潤滑性能的影響，為壓縮機的設計提供理論參考。
關鍵詞 類擺線壓縮機 最小油膜厚度 相對曲率半徑 接觸壓力
0 前 言
隨著生產技術的進步，迴轉式壓縮機取代往複式活塞壓縮機是壓縮機發展的必然趨勢。作為一種新型的迴轉式壓縮機，類擺線壓縮機具有體積小、重量輕、平衡性好、轉速高、輸氣均勻、壓力脈動小、容積利用率高等許多優點，雖然目前尚無這種壓縮機的應用，但是開發研製這種新型的壓縮機，對壓縮機的發展有非常重要的意義。在研製類擺線壓縮機的過程中，發現定轉子耐磨性較差，磨損較為嚴重，磨損后的補償性較差，因此針對這些問題，進行以下工作：定轉子型線分析；材料分析及實驗；潤滑油品分析及實驗；定轉子受力分析；定轉子潤滑性能分析計算等等。本文主要主分析定轉子潤滑性能，計算其最小油膜厚度，分析了潤滑性能的影響因素，改善其潤滑性能，提高其耐磨性能，從而提高其使用壽命。
1 類擺線壓縮機轉子受力分析
轉子受力分析簡圖如圖1所示，作高速行星運動的轉子受到以下力作用：
（1） 轉子慣性離心力Sr；
（2） 容積腔氣壓差所產生的合力Fg：
（3） 相位內齒輪所受的徑向力fr、圓周力ft；
（4） 轉子受到主軸的接觸壓力Nr；
（5） 轉子受到定子的接觸壓力N1、N2；
圖 1 轉子受力分析
2 定轉子接觸點潤滑分析
由於定子的三個尖點處型線的曲率半徑為零，轉子的四個圓頂角處的曲率半徑比較小，潤滑性能較差，也較容易磨損。以下主要是針對此兩處接觸情況進行分析討論，如圖2所示。根據前面的受力分析，由於轉速較高，慣性離心力很大，經計算比主軸作用於轉子上的接觸壓力Nr和相位外齒輪作用於相位內齒輪的徑向力fr大得多，是影響定轉子嚙合點潤滑性能最重要的力。但是，接觸壓力Nr方向剛好與轉子慣性離心力Sr相反，可以大大削弱它的作用。還有相位外齒輪作用於相位內齒輪的徑向力fr的方向也剛好與轉子慣性離心力Sr相反，也將削弱它的作用。
(a)
(b)
圖 2 定轉子接觸點潤滑分析
對於圖2a的情況：慣性離心力大小不變，方向隨主軸的轉動而改變，此時慣性離心力將指向接觸點5。此時為五點接觸，有兩個接觸點3和兩個接觸點7以及一個接觸點5一起承受力的作用。根據Hertz線接觸應力分佈，在定子的尖點處，曲率半徑為零，兩個接觸點7就不承受接觸壓力的作用，或者說它承受接觸壓力極小，是良性磨損，磨損之後，不再承受接觸壓力的作用。接觸點3的相對曲率半徑比接觸點5相對曲率半徑大得多，因此接觸點5承擔的接觸壓力比接觸點3小得多，力主要由兩個接觸點3承擔。接觸點5承擔的接觸壓力小使其潤滑性能比較好，而接觸點3由於它相對曲率半徑較大而使其潤滑性能較好。對於接觸點1，由於慣性離心力指向它的反向。此處根本就不存在接觸壓力的作用，所以此時此處的潤滑性能很好。
3 最小油膜厚度的計算與討論
根據某廠提出的要求：製冷量為10，000kcal／h（116．667kW），製冷工質R22，本壓縮機研究室根據以上要求進行類擺線壓縮機的樣機設計工作。
根據Hooke線接觸潤滑狀態圖，從剛性等粘度潤滑到變粘度潤滑各種不同的潤滑理論，相應地得出了四個不同的油膜厚度計算公式［3］。
（1） 剛性一等粘度區
（2） 剛性—變粘度區
（3） 彈性—等粘度區
（4） 彈性—變粘度區
式中 B——壓縮機轉子厚度 α——潤滑油粘壓係數
U——相對速度
N——接觸點處的正壓力
E——綜合彈性模量
R——接觸點處綜合曲率半徑
η0——潤滑標準大氣壓下的油粘度
利用線接觸潤滑狀態圖，根據工況條件計算出粘性參數gv和彈性參數ge的數值，根據相應的公式計算最小油膜厚度hmin。在上面的分析中，由於在接觸點4，其潤滑性能比較差，現在就針對該點進行最小油膜厚度的計算，電機轉速取1500r／min，支點跨距取180mm，定轉子最大間隙取0．06mm，主軸直徑取30mm，運動粘度取30cst，計算結果最小油膜厚度為0．81μm，處於彈性—變粘度區，其潤滑性能是比較差的，說明擺線壓縮機的有些參數設計不很理想。
根據圖3、圖4、圖5可以得出：開始處於彈性—變粘度區，最小油膜厚度的變化極小，大約在0．7μm～0．9μm之間變化，然後進入剛性—變粘度區，最小油膜厚的變化開始增加，大約在0．9μm～1．0μm之間變化，但是區間極短，緊接著進入剛性一等粘度區，最小油膜厚度迅速增大，從1．0μm幾十μm。
圖3 主軸直徑—最小油膜厚度關係
圖4 跨距—最小油膜厚度關
圖5 最大間隙—最小油膜厚度關係
4 結論
（1） 主軸直徑的增加，最小油膜厚度大大增加，處於剛性一等粘度區。但是，主軸直徑要受到型線設計中小圓直徑的限制。
（2） 跨距的減小，最小油膜厚度增加，處於剛度一等粘度區。但是，跨距的減小壓縮機容積利用率將減小。
（3） 定轉子最大間隙的增加，最小油膜厚度增加，處於剛性一等粘度區。但是，要密封住氣體，定轉子間的最大間隙要受到限制。
