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分析高温高速下大涡旋压缩机皮带故障原因
来源:汽车电器  作者:佚名  2013-07-10 08:22:23

    在这种情况下,如果系统压力过高,平衡块的力度就难以自如调整,动圈的小挠动会使质心内移,离心力减小;再加上排气温度过高时,引起压缩机油氧化变质,甚至会破坏油膜的润滑,易使两涡圈侧面直接接触而烧死,严重时挤断涡圈渐开线型片(图3),从而拉断皮带。所以一般要求涡旋压缩机在规定的空调工况下工作,防止产生过压。

2.2.2压缩机皮带品质分析
    皮带尺寸如图4所示。皮带长度为1445 mm(盖茨优霓塔品牌);皮带材料使用性能应符合GB 12732-2008;皮带张紧力:用手指按下(约98 N)皮带中间部分时,皮带的挠曲量是在8~10 mm之间;皮带与附近零件之间的最小距离为10.5 mm。

    从检查皮带材料和尺寸、以及安装状态来看,皮带自身不存在问题,与压缩机皮带的频繁断裂无关。

2.3客观原因分析(在高温期间的高速下发生)
2.3.1高温高速下发生皮带断的原因分析

    从故障车发生的时间看,主要集币在8月8~27日,这是该年夏季此地区最高的气温段,况且大多在40℃以上的高温天气(地面温度大约为45℃左右)使用空调时,断皮带的频率更高。为了在规定的时间内完成运输量,这些车每天都要跑几百公里的高速公路(压缩机的转速一般在3 600 r/min以上)。

    在这样的高速下运行空调,系统压力会显著升高,从而压缩气体温度高,压缩机齿侧面间隙间的油膜润滑性能就会下降,负荷加大时增加了涡旋圈间无润滑的直接接触风险,容易导致压缩机动定涡旋盘侧面间的摩擦发热或卡死,造成皮带负荷加大后打滑发热,直至断裂。

2.3.2试验验证
    测试条件:把车开到烘房内(烘房设置温度45 ℃)烘烤,打开各车门窗,烘烤1h后,人进入车内,再关闭各车门窗,按发动机在空档3 000 r/min(相当于压缩机3 600 r/min )下运行,共测试2h,每10 min记录一次压力(见表2)。

2.3.3更换成等排量的活塞式压缩机再测试
    为了验证压力对系统影响的问题,我们特意将此涡旋压缩机更换成等排量的活塞式压缩机,按同等条件安装后,再按2.3.2节的相同要求进行测试。
    发现空调运行40 min后,排气压力才上升到3.1 MPa,而后此压力一直保持在3~3.1 MPa之间,且在2h的整个测试过程中,压缩机一直不停机,车内空调制冷不中断。因此,说明在相同工况下,活塞式压缩机的空调系统、压力输出更稳定一些。

2.3.4分析结果说明
    从以上描述和试验可以看出,在高温天气(例如40℃以上),开空调高速行驶时,当涡旋压缩机的排气压力升高到3.1 MPa(图5)以上时,此空调系统中的压力开关开始工作,迫使压缩机电磁线圈断电,造成压缩机高速下突然停机后皮带的大幅抖动,等停机3 min左右后压缩机又启动(皮带又在高速下抖动一次),再工作1 min左右又停机……,像这样周而复始地高速下吸合和断开,皮带寿命肯定会缩短,压缩机离合器的频繁离合,极易烧蚀摩擦面,烧坏离合线圈,压缩机和皮带盘卡死后,皮带还在继续工作,必然导致皮带在压缩机轮上滑动,从而发热断裂。

    说明:①当高压端压力达到3.1 10.1 MPa以上时,电磁线圈断电保护,待压力回落0.6±0.1 MPa时,电磁线圈通电,压缩机又开始工作验;②当低压端压力达到0.025 MPa以下时,电磁线圈断电保护,待压力回升到0.2±0.1 MPa时,电磁线圈通电,压缩机又开始工作。

3结论
    通过以上计算、分析和试验数据等情况,由于大排量涡旋压缩机的涡圈数更多(一般大于2.5圈),工作时,不规则的渐开线型线的接触处就比小排量的涡旋压缩机多,在高温高速下这种涡旋压缩机齿侧面间的直接接触风险就越大,极易导致压缩机高压下摩擦异响或卡死,从而造成空调系统的皮带打滑发热,直至断裂。

4使用及应用压缩机时的注意事项
    通过上述分析,我们认为使用及应用压缩机时应注意以下几点。
    1)如果需要大排量的压缩机,特别是需要大于200 cc/r的汽车压缩机,而又经常在变工况下工作时,必须控制空调系统的压力在安全范围,否则尽量不选择涡旋式的压缩机。
    2)如果确要选择节能的涡旋压缩机,则应用时其系统的最高压力建议控制在2.5 MPa以内,并在使用前需通过各种形式的模拟试验,特别需要验证高温高速下空调系统的压力不超过此值。
   3)如果选择涡旋压缩机,则匹配计算时,建议将冷凝器的散热量适当提高,例如Qn= Qa× (2.4~3)(参考表1)。
    4)为了避免运动时发生干涉,压缩机皮带安装设计时,建议皮带与附近零件间的最小径向距离需大于15mm(张紧状态下),轴向距离大于5 mm,皮带端面平面度小于5°。
    5)使用汽车空调时,应注意按说明书要求,必需定期冲洗冷凝器翅片(以保持冷凝器的散热效果),以及保持定期检查和张紧皮带的习惯等,对减少压缩机皮带断裂是非常必要的。

    当然影响压缩机故障和皮带故障的原因还有很多,空调使用中的注意事项也不限于这区区几点,必须根据实际情况具体分析。本文所阐述的内容仅是立足于本空调系统进行的分析,如有不当之处敬请指正。

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