活塞式制冷壓縮機在正常運轉(zhuǎn)時,作用在運動機構(gòu)上的力有三種:運動部件的慣性力、氣體壓力造成的氣體力、相對運動表面間產(chǎn)生的摩擦力。而各機件自身的重力,其作用一般較小,可不加考慮.下面以驅(qū)動機構(gòu)為曲柄一連桿機構(gòu)的活塞式制冷壓縮機為例,分析活塞式制冷壓縮機的受力。
曲柄一連桿機構(gòu)的慣性力。曲柄一連桿機構(gòu)有兩類:中心曲柄一連桿機構(gòu)(見圖2-1a)和偏心曲柄一連桿機構(gòu)(見圖2-1b) 。
偏心曲柄一連桿機構(gòu)的特點在于氣缸中心線相對于曲軸旋轉(zhuǎn)中心有一偏心距e,應用偏心曲柄一連桿機構(gòu)可以使活塞受到的側(cè)向力較均勻,因此活塞的磨損也較均勻。在其他條件相同時,氣缸的進氣過程比中心曲柄一連桿機構(gòu)的長。但在一般情況下,曲柄半徑與連桿長度之比不大時,偏心曲柄一連桿機構(gòu)的優(yōu)點并不明顯,且曲軸的轉(zhuǎn)向受到了嚴格的限制。因此,壓縮機中應用最廣的是中心曲軸一連桿結(jié)構(gòu)。
曲柄一連桿機構(gòu)的所有運動零件,按照運動性質(zhì)不同,分為以下三種情形:
1)活塞作往復運動。可以簡單地認為活塞組件的全部質(zhì)量集中在活塞銷中心點上。
2)連桿作擺動,連桿的大頭裝在曲柄銷上,隨曲軸做旋轉(zhuǎn)運動;小頭與活塞銷相連,隨活塞作往復運動。整個連桿是作平面運動,由于連桿的質(zhì)量集中在大頭和小頭,通常把連桿的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成兩個部分:一部分集中于小頭中心,一部分集中于大頭中心,以方便分析受力。
3)曲軸作單純的旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)曲軸的結(jié)構(gòu)特點,顯然其全部質(zhì)量相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心并不是對稱的,通常認為不對稱部分的質(zhì)量集中在曲柄銷的中心,這部分不對稱質(zhì)里在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力。
活塞質(zhì)量與連桿集中在小頭的質(zhì)量一起構(gòu)成了往復運動質(zhì)量,它與活塞運動加速度的乘積就是往復慣性力,,其方向總是和加速度的方向相反。
曲軸的不對稱質(zhì)量與連桿集中在大頭的質(zhì)量一起構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量,它產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力大小不變,作用方向始終沿著曲柄半徑指向外。