空调压缩机用冲压外圈滚针轴承

扈文庄，郭振伟

（洛阳轴承研究所，河南洛阳　471039）

　　摘　要：着重分析空调压缩机采用新的环保型冷媒体后，常规结构滚针轴承的破坏情况，提出了冲压滚针轴承新的结构改进设计及其开发和性能比较结果，为今后新冷媒体空调压缩机的广泛使用，提供了有利的保证。

　　关键词：空调压缩机；冷媒体；滚针轴承

　　自20世纪80年代中期以来，涡旋压缩机以其结构紧凑、高效节能、噪声低以及工作稳定可靠等特点，被广泛地应用在家电、住宅、汽车、火车等领域，成为压缩机技术发展的主要方向之一，受到了普遍关注^[1]。但目前空调压缩机所用的冷媒体为CFC-12型特定的氟利昂，由于所含的氟极易在大气层内破坏臭氧层，故从1989年7月1日起，上正式开始限制使用。在这种趋势下，从1991年开始，新式轿车内空调率先采用了以HFC-134A作为新冷媒体。但在使用过程中，人们发现，新冷媒体HFC与合成油组合的润滑性能不好，易发生轴承咬死和磨损现象，这在一定程度上限制了新的冷媒体的使用，因此，急需开发出具有高耐久性能的滚针轴承^[2]。

　　1　涡旋压缩机用向心滚针轴承的破坏形式

　　涡旋压缩机是目前较先进的压缩机，其涡旋旋转部分的支承使用的是冲压外圈滚针轴承。由于涡旋式压缩机的结构特点，涡动时轴承部分相对倾斜增大，由倾斜所产生的轴向分力，通过滚针将保持架向冲压外圈弯边处的内径方向挤压，这时滚针轴承的磨损多发生在保持架和滚针或保持架和冲压外圈挡边之间，破坏情况见图1。这些接触部位是相对滑动的场所，也Z易受润滑性能下降的影响，而对保持架端面和冲压外圈内弯边处之间的损伤Z大，从而使轴承的寿命大大降低^[3]。

　　2　新设计向心滚针轴承的构造及特点

　　基于上述原因，对以往类型滚针轴承结构的不合理处进行了改进，新设计的冲压外圈滚针轴承（典型型号为HKH3518YA）^[4]具有以下特点：

　　（1）在冲压外圈弯边处，由90°弯边改为180°弯边，并利用其弯边的前端来引导滚针的端部，以免滚针打滑和轴承倾斜产生的轴向分力直接作用于保持架，从而减少了原有结构在90°弯边内侧面与保持架端面之间烧伤磨损现象的发生，同时还减少了保持架兜孔的磨损。

　　（2）设计时，在冲压外圈两端180°弯边处的前端形成角度θ=3°。滚针端面之间的接触位置e，以减少接触部分的发热和磨损。

　　（3）将保持架设计由内引导改为外引导，使得涡动轴轨道面与保持架内径不接触，从而有效地防止了以往类型轴承所产生的保持架内径与轴轨道面之间的磨损，同时加大了润滑油流入口的面积，大大改善了轴承的润滑条件。

　　（4）为了避免滚针边缘应力集中，实现了滚针凸度的优化设计。新结构滚针轴承见图2。

　　3　新结构滚针轴承的开发及其高速性能比较

　　新结构滚针轴承的加工工艺难点在180°弯边处，采用优质合金结构钢板材，经过下述工艺完成。

　　落料→浅拉伸杯型→深拉伸杯型→冲底孔

　　车端面及θ角→90°弯边→180°弯边→淬火

　　为确认新旧两种结构的烧伤极限，在轴与座圈相对倾斜1/1000，径向载荷2000N，润滑油为冷冻机油条件下进行了高速性能试验对比，结果见图3。另外在1000r/min转速下，老结构轴承运转80h后出现破坏，而新结构轴承可达到250h以上。

图3 两种结构轴承性能对比

　　与常规结构的滚针轴承相比，新冷媒体空调压缩机用滚针轴承由于对其结构进行了多项改进，从而减轻了作用于轴承各个接触部位的载荷，减小了相关部件的相对滑移和磨损，易于冷机油的注入，使得轴承的整体性能得到了大幅度地提高，保证了轴承在恶劣的工况条件下的使用。

　　参考文献：

　　[1]李连升.涡旋压缩机CIP[M].北京：机械工业出版社，1998，1-4.

　　[2]王宜义，王军.汽车空调[M].西安：西安交通大学出版社，1995，47-53.

　　[3]孙权森，赖俊贤.新冷媒体汽车空调机用滚针轴承[J].轴承技术，1999（3）：30-37.

　　[4]GB/T290-1998，GB（十二）冲压外圈滚针轴承外形尺寸.
 

来源：《轴承》2003年第2期