活塞式制冷压缩机在正常运转时,作用在运动机构上的力有三种:运动部件的惯性力、气体压力造成的气体力、相对运动表面间产生的摩擦力。而各机件自身的重力,其作用一般较小,可不加考虑.下面以驱动机构为曲柄一连杆机构的活塞式制冷压缩机为例,分析活塞式制冷压缩机的受力。
曲柄一连杆机构的惯性力。曲柄一连杆机构有两类:中心曲柄一连杆机构(见图2-1a)和偏心曲柄一连杆机构(见图2-1b) 。
偏心曲柄一连杆机构的特点在于气缸中心线相对于曲轴旋转中心有一偏心距e,应用偏心曲柄一连杆机构可以使活塞受到的侧向力较均匀,因此活塞的磨损也较均匀。在其他条件相同时,气缸的进气过程比中心曲柄一连杆机构的长。但在一般情况下,曲柄半径与连杆长度之比不大时,偏心曲柄一连杆机构的优点并不明显,且曲轴的转向受到了严格的限制。因此,压缩机中应用最广的是中心曲轴一连杆结构。
曲柄一连杆机构的所有运动零件,按照运动性质不同,分为以下三种情形:
1)活塞作往复运动。可以简单地认为活塞组件的全部质量集中在活塞销中心点上。
2)连杆作摆动,连杆的大头装在曲柄销上,随曲轴做旋转运动;小头与活塞销相连,随活塞作往复运动。整个连杆是作平面运动,由于连杆的质量集中在大头和小头,通常把连杆的质量转化成两个部分:一部分集中于小头中心,一部分集中于大头中心,以方便分析受力。
3)曲轴作单纯的旋转运动。根据曲轴的结构特点,显然其全部质量相对于曲轴的旋转中心并不是对称的,通常认为不对称部分的质量集中在曲柄销的中心,这部分不对称质里在旋转时产生离心力。
活塞质量与连杆集中在小头的质量一起构成了往复运动质量,它与活塞运动加速度的乘积就是往复惯性力,,其方向总是和加速度的方向相反。
曲轴的不对称质量与连杆集中在大头的质量一起构成了旋转运动质量,它产生的旋转惯性力大小不变,作用方向始终沿着曲柄半径指向外。