專利名稱：旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諸如汽車空調(diào)用的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，本發(fā)明尤其涉及對支承斜盤推力載荷的支承部分的強度及耐磨性的改進。


圖1示出一種廣泛用于諸如汽車空調(diào)的旋轉(zhuǎn)斜盤壓縮機(以下簡稱為壓縮機)的例子，這種壓縮機公開于日本未審查專利公開文本62-51776中。該壓縮機包括一個安裝在驅(qū)動軸14上的旋轉(zhuǎn)斜盤16，軸14由兩個缸體10和12支承。在用貫通螺栓26將兩個缸體10、12和設(shè)于其外的兩個殼體22，24連在一起時，便將旋轉(zhuǎn)斜盤16和設(shè)置于其兩側(cè)的推力軸承20、20夾持住。
圖2放大表示了推力軸承20的一部分，該軸承包括一個以一預(yù)定過盈量套在驅(qū)動軸14上的內(nèi)環(huán)20a，一個以一預(yù)定間隙套在驅(qū)動軸14上的外環(huán)20b，和由內(nèi)、外環(huán)20a，20b夾持著的滾針20c。在圍繞驅(qū)動軸14形成的缸體12的承壓部分12a上設(shè)有一個突出的接觸面12b，將該面設(shè)置成使外環(huán)20b的內(nèi)徑部分與其接觸。由于上述結(jié)構(gòu)，將接觸面12b的外側(cè)部分形成階狀回縮的釋壓面12c。以同樣的方式構(gòu)成圖1所示的承壓部分10a。另一方面，在旋轉(zhuǎn)斜盤16的凸臺16a上設(shè)置一個伸出的接觸面16b，并將其制成與內(nèi)環(huán)20a的外徑部分接觸。由此將接觸面16b的內(nèi)側(cè)部分制成階狀回縮的釋壓面16c。
當將圖1所示的兩個殼體22，24和兩個缸體10，12緊密連接從而夾住旋轉(zhuǎn)斜盤16時，推力軸承20內(nèi)外環(huán)20a，20b的平行變形即可吸收軸向過盈。根據(jù)旋轉(zhuǎn)斜盤16的旋轉(zhuǎn)由冷卻劑壓縮反作用力所形成的推力載荷也由推力軸承20所承受。
但正如可從圖1和2中看出的那樣，推力軸承20外環(huán)20b的內(nèi)外直徑表面沒有約束，且如上所述，與承壓部分10a、12a相接觸的外環(huán)20b的接觸面積較小。因此，外環(huán)20b趨于在滾動摩擦的作用下共同地轉(zhuǎn)動，趨于承受偏心擺動。為此，在長時間運轉(zhuǎn)或潤滑不充分的情況下，由于外環(huán)20b是由高碳鉻軸承鋼制成的，所以完全由鋁合金，如ADC12(JISH5302，1990)制成的缸體10，12的承壓部分10a，12a便迅速磨損并在壓縮機中形成壓力游隙。
為克服上述缺點，本發(fā)明人試制一種在日本審定的實用新型公告4-41261中所公開的鋁合金的缸體10，12。這種鋁合金按重量百分比包括4.0至5.0%的銅，13.5至15.5%的硅，0.5%或更低的鎂，1.0%或更少的鋅，1.3%或更少的鐵，其余為鋁。按照上述日本實用新型4-41261中所公開的鋁合金，其中硅的含量比常規(guī)鋁合金高。因而可使缸體承壓部分的強度增加，從而防止其被磨損。
但已清楚地得知，在惡劣的工況下即使是使用了上述鋁合金亦不能取得令人滿意的耐磨性。當硅的含量高于上述官方雜志所述鋁合金中的含量時，很難進行鑄造，并使成本上升。
本發(fā)明的目的是，即使外環(huán)一起旋轉(zhuǎn)且偏心擺動時，在不增加生產(chǎn)成本的情況下防止承壓部分磨損。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種新型旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，該壓縮機具有極好的強度和耐磨性，本發(fā)明亦提供一種生產(chǎn)上述壓縮機的方法。
下面將對本發(fā)明之要點予以描述。
(1)一種在承壓部分處具有極佳強度和耐磨性的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，包括連在旋轉(zhuǎn)斜盤凸起部分和所述承壓部分之間的推力軸承，所述斜盤與驅(qū)動軸一起連接驅(qū)動，而所述承壓部分設(shè)在一個缸體上;所述缸體由如下化學成分的鋁合金制成按重量百分比，1.5至3.5%的銅，13至16%的硅，0.5%或更少的鎂，1.0%或更少的鋅，1.0%或更少的鐵，其余為鋁。
(2)一種用于生產(chǎn)在承壓部分處具有極佳強度和耐磨性的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的方法，這種壓縮機包括連接于旋轉(zhuǎn)斜盤的凸起部分和所述承壓部分之間的推力軸承，所述旋轉(zhuǎn)斜盤與驅(qū)動軸一起連接驅(qū)動，而所述承壓部分設(shè)在一個缸體上;該方法包括如下步驟通過鑄造鋁合金制成所述缸體，鋁合金的化學組份按重量百分比為1.5至3.5%的銅，13至16%的硅，0.5%或更少的鎂，1.0%或更少的鋅，其余為鋁;
用冷卻的方法在所述承壓部分中調(diào)節(jié)初始硅晶體的面積占有率;
通過切割所述承壓部分表面來調(diào)整所述初始硅晶體的高度。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行描述，其中圖1為一種普通旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的縱向剖視圖;
圖2是一種普通旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機主要部分的放大剖視圖;
圖3是表示在試驗中銅的含量和磨損量之間關(guān)系的曲線圖。
本發(fā)明實現(xiàn)了即使在外環(huán)連帶地轉(zhuǎn)動并偏心擺動時，在不增加制造成本的情況下防止承壓部分磨損。
本發(fā)明鋁合金所包含的銅比日本審定實用新型4-41261中所述的鋁合金少，因而形成一個相對軟的基體。在由本發(fā)明的鋁合金所構(gòu)成的缸體中，每一個均從承力部分單獨凸出的初始硅晶體由于推力軸承外環(huán)與承力部分接觸而被推入基料中。接著，便可很容易地使初始硅晶體的高度均勻一致。其結(jié)果是在這種壓縮機中，在惡劣的工況下從推力軸承外環(huán)來的過盈和推力載荷基本上由大量的初始硅晶體所支承，且連帶轉(zhuǎn)動和偏心擺動也基本上由大量的初始硅晶體所支承。
本發(fā)明鋁合金的硅含量并不太高因而可以很容易地進行機加工和鑄造。
下面將描述本發(fā)明鋁合金的化學組份。
在按重量百分比銅的含量低于1.5%的情況下，除去初始硅晶體或共晶硅晶體之外的基體變得太軟，且難以保證強度。與此相反，在按重量百分比銅含量大于3.5%的情況下，基體變硬，難于獲得本發(fā)明的效果。
在按重量百分比硅含量少于13%的情況下，與ADC12相似，初始硅晶體含量小，故難于保證耐磨性能和強度。與之相反，在按重量百分比硅含量超過16%時，可鑄性降低，材料變脆且機加工性能變劣。
為改善機加工性能，按常規(guī)用量加入鎂、鋅和鐵。鎂對于提高機械強度和可切削性是有效的，且其按重量百分比的許用極限為0.5%。在按重量百分比加入其上限1.0%以下的鋅時將改善可鑄性。在將鋅與鎂一起加入時可提高機械強度。在鐵的加入量小于其按重量百分比的上限1.0%時，將提高機械強度。在模鑄過程中，鐵會防止鑄件粘在鑄模上。
鎂、鋅和鐵做為雜質(zhì)含在鋁材料中。但必須如上所述確定許用極限。另外，在將錳、鎳、鉻、鈦、硼、鈣和鈉加入鋁材中時，它們便是雜質(zhì)。但在常用標準之內(nèi)加入少許并不會影響本發(fā)明。
下面將描述本發(fā)明的一個實例。
除構(gòu)成缸體的材料之外，本發(fā)明的壓縮機與圖1和2所示的常規(guī)壓縮機一樣。因此使用同樣的序號并參照圖1和2進行描述。
該壓縮機的缸體10和12由鋁合金制成，其成份按重量百分比為2.0%的銅，15%的硅，0.2%鎂，0.5%鋅，0.9%鐵，其余為鋁。這種鋁合金可在如表1所示鑄造條件進行模鑄，因而可以單件成形制成缸體10，12。
表1條件 條件值鑄模夾持力(噸) 630鑄造溫度(℃) 660鑄模溫度(℃) 120至140表壓(kg/cm2) 300壓實率(m/sec) 2.5至3.0冷卻時間(sec) 8.5噴丸時間(sec) 50由于本發(fā)明的鋁合金中硅的含量不很高，從圖1所示的鑄造和鑄模溫度可看出，能夠容易地完成鑄造操作。
表2表示利用模鑄制成的本發(fā)明鋁合金的一般特性。
表2特性 值凝固溫度范圍(℃) 538至610熱膨脹系數(shù)(/℃) 18.8×1016拉伸強度(kg/mm2) 26.3延伸率(%) 1.0沖擊值(kg·m/cm3) 0.4至0.7Hv硬度 85至110
比重(g/cm3) 2.7根據(jù)如表2所示拉伸強度、延伸率、沖擊值和Hv硬度，可以看出，除去本發(fā)明鋁合金中的初始硅晶體之外，基體比上述日本實用新型4-41261所描述的鋁合金軟。這是因為本發(fā)明的鋁合金中銅含量低于現(xiàn)有技術(shù)所述的鋁合金。
評價作為一個比較用的例子，準備了一個缸體10，12是由日本實用新型4-41261中所述的鋁合金制成，而其它元件與本發(fā)明實施例的相同。用本發(fā)明實施例的壓縮機和比較例的壓縮機作連續(xù)運轉(zhuǎn)試驗，試驗條件為在無潤滑的情況下以700轉(zhuǎn)/分鐘的速度連續(xù)運轉(zhuǎn)100小時。各壓縮機推力軸承20的外環(huán)20b均由SUJ2(JISG4805，1965)制成。試驗后測量這些壓縮機缸體10，12承壓部分10a，12a的磨損量(μm)，測量結(jié)果如表3所示。
表3承壓件磨損量本發(fā)明 小于20μm比較例 80μm左右由表3可知，在本發(fā)明的壓縮機中，即使是外環(huán)在惡劣的工況下承受連帶轉(zhuǎn)動和偏心擺動，其承壓部分也比比較例壓縮機耐磨。
這是由于，在本發(fā)明壓縮機的缸體10、12中，每個從承壓部分10a，12a單獨向外突出的初生硅晶體都被與承壓部分10a，12a相接觸的推力軸承20的外環(huán)20b推入基材中。這樣，初生硅晶體的高度易于均勻一致。另外，初生硅晶體在切削加工中對切削不敏感，從而增加其占有面積率。因初生硅晶體不凸出，故延長了切削刀具的壽命。其結(jié)果是，在本發(fā)明的壓縮機中，推力軸承20，20的外環(huán)20b所產(chǎn)生的過盈和推力載荷基本上由許多初生硅晶體所支承，且在惡劣工況下，連帶轉(zhuǎn)動和偏心擺動也基本上由許多初生硅晶體所支承。
根據(jù)本發(fā)明的壓縮機沒有增加制造成本，且即使是在惡劣的工況下，也能降低承壓部分10a，12a的磨損。
就此而言，曾利用具有由普通鋁合金ADC12制成的缸體10，12的壓縮機完成了同樣的磨損試驗。其結(jié)果是，承壓部分10a、12a磨損且磨損量為150至180μm。另一方面，在承壓部分10a，12a的磨損量較小的壓縮機實施例中，缸體內(nèi)徑8的磨損量也較小，因此不必在其中插入襯套。這樣可以減輕壓縮機的重量并減少零部件數(shù)量。
本發(fā)明的壓縮機具有以下效果。缸體10，12的鑄造應(yīng)變量小，則殘余應(yīng)力釋放后的尺寸變化也小。
試驗制備缸體10，12，其中銅的含量為1至4%，其它條件與上述實施例的相同。然后，將該缸體裝在壓縮機中。
對各壓縮機進行實際耐久性試驗，然后測量承壓部分10a，12a的磨損量。測量結(jié)果見圖3。
從圖3可以看出，當銅含量小于1.5%時，不易保持缸體10，12的機械強度，因而出現(xiàn)磨損。相反，銅含量超過3.5%，缸體10，12變得太硬，也出現(xiàn)磨損。
根據(jù)該試驗，在采用如權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)時，即使考慮到批量生產(chǎn)中所產(chǎn)生的誤差，依然能夠獲得本發(fā)明的效果。
如以上詳細描述的那樣，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，缸體由權(quán)利要求所述的鋁合金組成，因此即便是在外環(huán)連帶轉(zhuǎn)動且偏心擺動時，亦可在不增加制造成本的條件下降低承壓部分的磨損。
權(quán)利要求
1.一種在承壓部分處具有極佳強度和耐磨性的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，包括連在旋轉(zhuǎn)斜盤凸起部分和所述承壓部分之間的推力軸承，所述斜盤與驅(qū)動軸一起連接驅(qū)動，而所述承壓部分設(shè)在一個缸體上；所述缸體由如下化學成分的鋁合金制成按重量百分比，1.5至3.5%的銅，13至16%的硅，0.5%或更少的鎂，1.0%或更少的鋅，1.0%或更少的鐵，其余為鋁。
2.一種用于生產(chǎn)在承壓部分處具有極佳強度和耐磨性的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機的方法，這種壓縮機包括連接于旋轉(zhuǎn)斜盤的凸起部分和所述承壓部分之間的推力軸承，所述旋轉(zhuǎn)斜盤與驅(qū)動軸一起連接驅(qū)動，而所述承壓部分設(shè)在一個缸體上;該方法包括如下步驟通過鑄造鋁合金制成所述缸體，鋁合金的化學組份按重量百分比為1.5至3.5%的銅，13至16%的硅，0.5%或更少的鎂，1.0%或更少的鋅，其余為鋁;用冷卻的方法在所述承壓部分中調(diào)節(jié)初始硅晶體的面積占有率;通過切割所述承壓部分表面來調(diào)整所述初始硅的高度。
全文摘要
一種在承壓部分處具有極佳強度和耐磨性的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機，包括連在旋轉(zhuǎn)斜盤凸起部分和所述承壓部分之間的推力軸承，所述斜盤與驅(qū)動軸一起連接驅(qū)動，而所述承壓部分設(shè)在一個缸體上；所述缸體由如下化學成分的鋁合金制成；按重量百分比，1.5至3.5％的銅，13至16％的硅，0.5％或更少的鎂，1.0％或更少的鋅，1.0％或更少的鐵，其余為鋁。
文檔編號B60H1/32GK1101701SQ94106729
公開日1995年4月19日 申請日期1994年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月21日
發(fā)明者永田廣美, 兼重雄二, 西本昌顯, 池田勇人, 石坂信啟 申請人:株式會社豐田自動織機制作所