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滾動轉子式制冷壓縮機噪聲與振動 版權信息
- ISBN：9787030602572
- 條形碼：9787030602572 ; 978-7-03-060257-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
滾動轉子式制冷壓縮機噪聲與振動 內容簡介
本書分為十章：1、介紹滾動轉子式壓縮機的工作原理、特點、種類及噪聲振動特性；2、介紹噪聲控制的基礎知識，包括聲波的特性、傳遞及噪聲的度量和評價；3、介紹機械振動的基礎知識；4、總結電磁振動和噪聲及控制的方法，對三相異步電機、單相異步電機、同步電機的電磁振動和噪聲產生機理進行了詳細的闡述；5、總結了氣體動力性噪聲及控制方法，詳細闡述了排氣、壓縮、吸氣及共鳴噪聲產生機理及控制方法；6、總結了機械噪聲的產生機理及控制的方法；7、闡述了壓縮機噪聲的傳遞路徑與輻射；8、介紹了壓縮機整機的振動機理及降低振動的方法；9、介紹了噪聲源的識別方法；10、介紹了噪聲振動測量儀器及測量方法。
滾動轉子式制冷壓縮機噪聲與振動 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 壓縮機工作原理及特點 2
1.1.1 工作原理 2
1.1.2 工作過程 3
1.1.3 特點 5
1.2 壓縮機的種類 6
1.2.1 單缸壓縮機 7
1.2.2 雙缸壓縮機 12
1.2.3 三缸雙級壓縮機 18
1.3 噪聲和振動類型及降低方法 21
1.3.1 噪聲和振動的類型 21
1.3.2 降低噪聲和振動的基本方法 23
第2章 噪聲控制的基礎知識 26
2.1 聲波、聲源和聲壓 26
2.1.1 聲波 26
2.1.2 聲源 28
2.1.3 聲壓 28
2.1.4 聲波傳播的類型 29
2.2 波動方程 30
2.2.1 運動方程 30
2.2.2 連續性方程 31
2.2.3 狀態方程 32
2.2.4 聲波的波動方程 33
2.3 聲波的基本性質 33
2.3.1 波動方程的解 33
2.3.2 聲波傳播速度、波長和周期 34
2.3.3 聲阻抗率和介質的特性阻抗 37
2.4 聲波的能量、聲強和聲功率 38
2.4.1 聲能量和聲能量密度 38
2.4.2 聲強和聲功率 39
2.5 聲波傳播的基本現象 41
2.5.1 聲波的反射與折射 41
2.5.2 聲波的繞射 43
2.5.3 聲波的疊加與干涉 44
2.6 噪聲的物理量度 45
2.6.1 聲級的定義 45
2.6.2 聲級的計算 48
2.6.3 噪聲的頻譜分析 50
2.7 噪聲的評價 52
2.7.1 響度級和等響曲線 52
2.7.2 計權聲級 54
2.7.3 等效(連續)A聲級 57
2.7.4 煩惱度 58
第3章 機械振動的基礎知識 60
3.1 簡諧振動 60
3.2 自由振動 62
3.2.1 單自由度系統的自由振動 62
3.2.2 多自由度系統的自由振動 66
3.3 強迫振動 69
3.3.1 單自由度系統的強迫振動 69
3.3.2 多自由度系統的強迫振動 74
第4章 電磁噪聲和振動及控制方法 77
4.1 電磁噪聲和振動的激勵源 77
4.2 三相異步電機的電磁噪聲和振動 80
4.2.1 正弦波供電時的徑向力波 80
4.2.2 氣隙偏心時的徑向力波 87
4.2.3 電流諧波導致的徑向力波 92
4.2.4 拍頻振動和噪聲 97
4.3 單相異步電機的電磁噪聲和振動 99
4.3.1 徑向力產生的電磁噪聲和振動 99
4.3.2 切向力產生的電磁噪聲和振動 101
4.4 同步電機的電磁噪聲和振動 103
4.4.1 基本結構 103
4.4.2 電磁噪聲和振動的產生機理及特征 105
4.4.3 正弦波供電時的徑向力波 106
4.4.4 氣隙偏心時的徑向力波 112
4.4.5 逆變器供電時的徑向力波 117
4.4.6 齒槽轉矩 124
4.4.7 永磁轉矩和磁阻轉矩脈動 127
4.5 電磁噪聲和振動的其他激勵源 130
4.5.1 電壓不平衡時的電磁噪聲和振動 130
4.5.2 磁致伸縮的噪聲和振動 130
4.6 定子系統振動分析 132
4.6.1 徑向力波引起的定子振動 132
4.6.2 受迫振動 135
4.6.3 定子系統固有頻率的解析計算法 136
4.6.4 定子系統固有頻率的有限元計算法 138
4.6.5 定子系統固有頻率的實驗測試法 139
4.7 降低異步電機電磁噪聲和振動的方法 140
4.7.1 選擇合適的定、轉子槽配合 140
4.7.2 采用斜槽 142
4.7.3 減小力波 142
4.7.4 保證磁場的對稱性 143
4.7.5 降低定子表面的動態振動 145
4.7.6 降低脈動噪聲 147
4.7.7 提高加工質量和裝配質量 147
4.8 降低永磁同步電機電磁噪聲和振動的方法 148
4.8.1 減小齒槽轉矩的方法 148
4.8.2 減小紋波轉矩的方法 154
4.8.3 降低徑向力波的方法 155
4.9 降低永磁輔助同步磁阻電機噪聲和振動的方法 156
4.9. 極弧角度優化 157
4.9. 不同磁障跨角組合優化 157
4.9. 轉子永磁體槽端部切角處理 159
4.9. 磁障不對稱設計 159
4.9. 定子齒靴切邊設計 163
4.9.6 實例分析 164
4.10 降低逆變器驅動噪聲和振動的方法 168
4.10.1 輸出波形正弦化 168
4.10.2 死區時間補償 168
4.10.3 隨機PWM法 169
4.10.4 電流滯環控制 172
4.10.5 在線參數辨識法 172
第5章 氣體動力性噪聲及控制方法 177
5.1 消聲器 178
5.1.1 消聲器評價指標 179
5.1.2 擴張室式消聲器 181
5.1.3 亥姆霍茲共振消聲器 187
5.2 排氣噪聲及控制方法 192
5.2.1 排氣噪聲產生的機理 192
5.2.2 影響排氣噪聲的主要因素 198
5.2.3 排氣噪聲的控制方法 203
5.3 壓縮噪聲及控制方法 219
5.3.1 壓縮噪聲與氣缸內壓力的關系 219
5.3.2 壓縮腔內氣體壓力的變化 220
5.3.3 氣缸內氣體壓力脈動及頻譜 222
5.3.4 壓縮噪聲與運轉頻率及轉角的關系 225
5.3.5 壓縮噪聲的傳遞路徑 226
5.3.6 壓縮噪聲的控制方法 227
5.4 吸氣噪聲及控制方法 231
5.4.1 吸氣壓力脈動噪聲 231
5.4.2 氣柱共振噪聲 234
5.4.3 吸氣壓力脈動對吸氣管的激振噪聲 235
5.4.4 吸氣通道中的渦流噪聲 236
5.4.5 吸氣噪聲的控制方法 237
5.5 氣體共鳴噪聲及控制方法 240
5.5.1 系統氣體共鳴噪聲 241
5.5.2 單腔氣體共鳴噪聲 247
5.5.3 殼體內氣體共鳴噪聲的控制方法 253
5.6 雙級壓縮中間腔的氣體動力性噪聲及控制方法 255
5.6.1 中間腔氣體壓力脈動產生的機理 256
5.6.2 控制方法 256
5.7 氣液分離器的噪聲及控制方法 259
5.7.1 氣液分離器噪聲產生的原因 259
5.7.2 控制氣液分離器氣體動力性噪聲的方法 263
5.8 旋轉體的氣體動力性噪聲 265
5.8.1 渦流噪聲 266
5.8.2 笛鳴噪聲 266
第6章 機械噪聲及控制方法 267
6.1 機械噪聲形成的機理 267
6.1.1 撞擊噪聲的形成機理 267
6.1.2 摩擦噪聲的形成機理 268
6.1.3 結構振動噪聲的形成機理 269
6.1.4 滾動轉子式制冷壓縮機的機械噪聲 270
6.2 排氣機械噪聲及控制方法 270
6.2.1 排氣閥片的撞擊噪聲 271
6.2.2 排氣閥片的顫振噪聲 276
6.2.3 降低排氣閥撞擊和顫振噪聲的方法 277
6.2.4 排氣閥片固有頻率的測量方法 280
6.3 轉子系的彎曲噪聲與振動控制方法 282
6.3.1 旋轉不平衡慣性力產生的噪聲及控制方法 282
6.3.2 氣體激勵力產生的噪聲及控制方法 289
6.3.3 不平衡電磁激振力引起的噪聲及控制方法 292
6.3.4 三種不平衡力的綜合影響 297
6.4 轉子系軸向竄動與噪聲控制方法 298
6.4.1 軸向竄動產生噪聲的原因 298
6.4.2 轉子系受力分析 299
6.4.3 氣體壓力脈動分析 302
6.4.4 降低轉子系軸向竄動的方法 305
6.5 軸承噪聲及控制方法 307
6.5.1 滑動軸承噪聲及控制方法 307
6.5.2 止推軸承噪聲及控制方法 314
6.6 滑片與滾動轉子的撞擊噪聲及控制方法 315
6.6.1 跟隨性不良導致的撞擊噪聲及控制方法 316
6.6.2 液壓縮脫離導致的撞擊噪聲及控制方法 321
6.7 滑片與滑片槽的撞擊噪聲及控制方法 322
6.7.1 滑片與滑片槽撞擊噪聲產生的原因 322
6.7.2 控制方法 324
6.8 滾動轉子與氣缸壁的摩擦和撞擊噪聲及控制方法 326
6.9 滾動轉子與上下端蓋之間的摩擦噪聲及控制方法 328
6.9.1 產生的原因 328
6.9.2 影響因素 329
6.9.3 控制方法 330
6.10 降低機械噪聲的其他方法 330
6.10.1 提高氣缸的剛度 330
6.10.2 選擇合適的焊接方法 330
6.10.3 合理避開主要激振頻率 332
6.10.4 提高制造裝配精度 332
6.10.5 采用強力供油系統 332
第7章 噪聲的傳遞與輻射 334
7.1 壓縮機噪聲的傳遞路徑 334
7.2 激勵源特性 336
7.3 傳遞路徑特性 338
7.3.1 氣體傳遞路徑特性 338
7.3.2 固體傳遞路徑特性 341
7.4 壓縮機殼體及附件表面的噪聲輻射 349
7.4.1 壓縮機殼體表面的噪聲輻射 349
7.4.2 壓縮機附件表面的噪聲輻射 352
7.5 輻射噪聲的控制方法 352
7.5.1 降低激勵力 352
7.5.2 優化傳遞路徑 352
7.5.3 降低結構輻射效率 355
7.5.4 阻尼、吸聲與隔聲 355
第8章 壓縮機的振動與控制 357
8.1 壓縮機振動的原因及類型 357
8.1.1 引起壓縮機振動的原因 357
8.1.2 壓縮機振動的類型 358
8.1.3 控制壓縮機振動的主要方法 359
8.1.4 振動參量及振動烈度 360
8.2 壓縮機的振動分析 362
8.2.1 坐標及變量 362
8.2.2 滑片的運動方程 363
8.2.3 滾動轉子運動方程 367
8.2.4 偏心輪軸運動方程 369
8.2.5 不平衡力和振動方程 372
8.3 轉子系旋轉速度波動及控制方法 375
8.3.1 作用在轉子系上的阻力矩 375
8.3.2 轉子系旋轉速度波動 380
8.3.3 減小轉子系旋轉速度波動的方法 385
8.4 采用轉矩控制降低壓縮機的振動 386
8.4.1 轉矩控制法的基本原理 387
8.4.2 PI控制系統 389
前言
第1章 緒論 1
1.1 壓縮機工作原理及特點 2
1.1.1 工作原理 2
1.1.2 工作過程 3
1.1.3 特點 5
1.2 壓縮機的種類 6
1.2.1 單缸壓縮機 7
1.2.2 雙缸壓縮機 12
1.2.3 三缸雙級壓縮機 18
1.3 噪聲和振動類型及降低方法 21
1.3.1 噪聲和振動的類型 21
1.3.2 降低噪聲和振動的基本方法 23
第2章 噪聲控制的基礎知識 26
2.1 聲波、聲源和聲壓 26
2.1.1 聲波 26
2.1.2 聲源 28
2.1.3 聲壓 28
2.1.4 聲波傳播的類型 29
2.2 波動方程 30
2.2.1 運動方程 30
2.2.2 連續性方程 31
2.2.3 狀態方程 32
2.2.4 聲波的波動方程 33
2.3 聲波的基本性質 33
2.3.1 波動方程的解 33
2.3.2 聲波傳播速度、波長和周期 34
2.3.3 聲阻抗率和介質的特性阻抗 37
2.4 聲波的能量、聲強和聲功率 38
2.4.1 聲能量和聲能量密度 38
2.4.2 聲強和聲功率 39
2.5 聲波傳播的基本現象 41
2.5.1 聲波的反射與折射 41
2.5.2 聲波的繞射 43
2.5.3 聲波的疊加與干涉 44
2.6 噪聲的物理量度 45
2.6.1 聲級的定義 45
2.6.2 聲級的計算 48
2.6.3 噪聲的頻譜分析 50
2.7 噪聲的評價 52
2.7.1 響度級和等響曲線 52
2.7.2 計權聲級 54
2.7.3 等效(連續)A聲級 57
2.7.4 煩惱度 58
第3章 機械振動的基礎知識 60
3.1 簡諧振動 60
3.2 自由振動 62
3.2.1 單自由度系統的自由振動 62
3.2.2 多自由度系統的自由振動 66
3.3 強迫振動 69
3.3.1 單自由度系統的強迫振動 69
3.3.2 多自由度系統的強迫振動 74
第4章 電磁噪聲和振動及控制方法 77
4.1 電磁噪聲和振動的激勵源 77
4.2 三相異步電機的電磁噪聲和振動 80
4.2.1 正弦波供電時的徑向力波 80
4.2.2 氣隙偏心時的徑向力波 87
4.2.3 電流諧波導致的徑向力波 92
4.2.4 拍頻振動和噪聲 97
4.3 單相異步電機的電磁噪聲和振動 99
4.3.1 徑向力產生的電磁噪聲和振動 99
4.3.2 切向力產生的電磁噪聲和振動 101
4.4 同步電機的電磁噪聲和振動 103
4.4.1 基本結構 103
4.4.2 電磁噪聲和振動的產生機理及特征 105
4.4.3 正弦波供電時的徑向力波 106
4.4.4 氣隙偏心時的徑向力波 112
4.4.5 逆變器供電時的徑向力波 117
4.4.6 齒槽轉矩 124
4.4.7 永磁轉矩和磁阻轉矩脈動 127
4.5 電磁噪聲和振動的其他激勵源 130
4.5.1 電壓不平衡時的電磁噪聲和振動 130
4.5.2 磁致伸縮的噪聲和振動 130
4.6 定子系統振動分析 132
4.6.1 徑向力波引起的定子振動 132
4.6.2 受迫振動 135
4.6.3 定子系統固有頻率的解析計算法 136
4.6.4 定子系統固有頻率的有限元計算法 138
4.6.5 定子系統固有頻率的實驗測試法 139
4.7 降低異步電機電磁噪聲和振動的方法 140
4.7.1 選擇合適的定、轉子槽配合 140
4.7.2 采用斜槽 142
4.7.3 減小力波 142
4.7.4 保證磁場的對稱性 143
4.7.5 降低定子表面的動態振動 145
4.7.6 降低脈動噪聲 147
4.7.7 提高加工質量和裝配質量 147
4.8 降低永磁同步電機電磁噪聲和振動的方法 148
4.8.1 減小齒槽轉矩的方法 148
4.8.2 減小紋波轉矩的方法 154
4.8.3 降低徑向力波的方法 155
4.9 降低永磁輔助同步磁阻電機噪聲和振動的方法 156
4.9. 極弧角度優化 157
4.9. 不同磁障跨角組合優化 157
4.9. 轉子永磁體槽端部切角處理 159
4.9. 磁障不對稱設計 159
4.9. 定子齒靴切邊設計 163
4.9.6 實例分析 164
4.10 降低逆變器驅動噪聲和振動的方法 168
4.10.1 輸出波形正弦化 168
4.10.2 死區時間補償 168
4.10.3 隨機PWM法 169
4.10.4 電流滯環控制 172
4.10.5 在線參數辨識法 172
第5章 氣體動力性噪聲及控制方法 177
5.1 消聲器 178
5.1.1 消聲器評價指標 179
5.1.2 擴張室式消聲器 181
5.1.3 亥姆霍茲共振消聲器 187
5.2 排氣噪聲及控制方法 192
5.2.1 排氣噪聲產生的機理 192
5.2.2 影響排氣噪聲的主要因素 198
5.2.3 排氣噪聲的控制方法 203
5.3 壓縮噪聲及控制方法 219
5.3.1 壓縮噪聲與氣缸內壓力的關系 219
5.3.2 壓縮腔內氣體壓力的變化 220
5.3.3 氣缸內氣體壓力脈動及頻譜 222
5.3.4 壓縮噪聲與運轉頻率及轉角的關系 225
5.3.5 壓縮噪聲的傳遞路徑 226
5.3.6 壓縮噪聲的控制方法 227
5.4 吸氣噪聲及控制方法 231
5.4.1 吸氣壓力脈動噪聲 231
5.4.2 氣柱共振噪聲 234
5.4.3 吸氣壓力脈動對吸氣管的激振噪聲 235
5.4.4 吸氣通道中的渦流噪聲 236
5.4.5 吸氣噪聲的控制方法 237
5.5 氣體共鳴噪聲及控制方法 240
5.5.1 系統氣體共鳴噪聲 241
5.5.2 單腔氣體共鳴噪聲 247
5.5.3 殼體內氣體共鳴噪聲的控制方法 253
5.6 雙級壓縮中間腔的氣體動力性噪聲及控制方法 255
5.6.1 中間腔氣體壓力脈動產生的機理 256
5.6.2 控制方法 256
5.7 氣液分離器的噪聲及控制方法 259
5.7.1 氣液分離器噪聲產生的原因 259
5.7.2 控制氣液分離器氣體動力性噪聲的方法 263
5.8 旋轉體的氣體動力性噪聲 265
5.8.1 渦流噪聲 266
5.8.2 笛鳴噪聲 266
第6章 機械噪聲及控制方法 267
6.1 機械噪聲形成的機理 267
6.1.1 撞擊噪聲的形成機理 267
6.1.2 摩擦噪聲的形成機理 268
6.1.3 結構振動噪聲的形成機理 269
6.1.4 滾動轉子式制冷壓縮機的機械噪聲 270
6.2 排氣機械噪聲及控制方法 270
6.2.1 排氣閥片的撞擊噪聲 271
6.2.2 排氣閥片的顫振噪聲 276
6.2.3 降低排氣閥撞擊和顫振噪聲的方法 277
6.2.4 排氣閥片固有頻率的測量方法 280
6.3 轉子系的彎曲噪聲與振動控制方法 282
6.3.1 旋轉不平衡慣性力產生的噪聲及控制方法 282
6.3.2 氣體激勵力產生的噪聲及控制方法 289
6.3.3 不平衡電磁激振力引起的噪聲及控制方法 292
6.3.4 三種不平衡力的綜合影響 297
6.4 轉子系軸向竄動與噪聲控制方法 298
6.4.1 軸向竄動產生噪聲的原因 298
6.4.2 轉子系受力分析 299
6.4.3 氣體壓力脈動分析 302
6.4.4 降低轉子系軸向竄動的方法 305
6.5 軸承噪聲及控制方法 307
6.5.1 滑動軸承噪聲及控制方法 307
6.5.2 止推軸承噪聲及控制方法 314
6.6 滑片與滾動轉子的撞擊噪聲及控制方法 315
6.6.1 跟隨性不良導致的撞擊噪聲及控制方法 316
6.6.2 液壓縮脫離導致的撞擊噪聲及控制方法 321
6.7 滑片與滑片槽的撞擊噪聲及控制方法 322
6.7.1 滑片與滑片槽撞擊噪聲產生的原因 322
6.7.2 控制方法 324
6.8 滾動轉子與氣缸壁的摩擦和撞擊噪聲及控制方法 326
6.9 滾動轉子與上下端蓋之間的摩擦噪聲及控制方法 328
6.9.1 產生的原因 328
6.9.2 影響因素 329
6.9.3 控制方法 330
6.10 降低機械噪聲的其他方法 330
6.10.1 提高氣缸的剛度 330
6.10.2 選擇合適的焊接方法 330
6.10.3 合理避開主要激振頻率 332
6.10.4 提高制造裝配精度 332
6.10.5 采用強力供油系統 332
第7章 噪聲的傳遞與輻射 334
7.1 壓縮機噪聲的傳遞路徑 334
7.2 激勵源特性 336
7.3 傳遞路徑特性 338
7.3.1 氣體傳遞路徑特性 338
7.3.2 固體傳遞路徑特性 341
7.4 壓縮機殼體及附件表面的噪聲輻射 349
7.4.1 壓縮機殼體表面的噪聲輻射 349
7.4.2 壓縮機附件表面的噪聲輻射 352
7.5 輻射噪聲的控制方法 352
7.5.1 降低激勵力 352
7.5.2 優化傳遞路徑 352
7.5.3 降低結構輻射效率 355
7.5.4 阻尼、吸聲與隔聲 355
第8章 壓縮機的振動與控制 357
8.1 壓縮機振動的原因及類型 357
8.1.1 引起壓縮機振動的原因 357
8.1.2 壓縮機振動的類型 358
8.1.3 控制壓縮機振動的主要方法 359
8.1.4 振動參量及振動烈度 360
8.2 壓縮機的振動分析 362
8.2.1 坐標及變量 362
8.2.2 滑片的運動方程 363
8.2.3 滾動轉子運動方程 367
8.2.4 偏心輪軸運動方程 369
8.2.5 不平衡力和振動方程 372
8.3 轉子系旋轉速度波動及控制方法 375
8.3.1 作用在轉子系上的阻力矩 375
8.3.2 轉子系旋轉速度波動 380
8.3.3 減小轉子系旋轉速度波動的方法 385
8.4 采用轉矩控制降低壓縮機的振動 386
8.4.1 轉矩控制法的基本原理 387
8.4.2 PI控制系統 389
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滾動轉子式制冷壓縮機噪聲與振動 節選
第1章 緒論 制冷壓縮機是蒸汽壓縮式（即機械壓縮式）制冷系統中*基本和*重要的組成部分，是驅動制冷系統中制冷劑循環流動的動力源。 滾動轉子式制冷壓縮機也稱為滾動活塞式制冷壓縮機，可應用于房間空氣調節器、多聯式空調系統、風管機、單元機、電冰箱、除濕機、小型水冷機組、小型熱泵機組、熱泵熱水器、熱泵干衣機以及其他小型商用制冷設備等系統中。 滾動轉子式制冷壓縮機由于具有結構簡單、性能優良、成本低廉等多種優勢，在小型制冷和熱泵系統中得到了廣泛的使用。特別是在房間空氣調節器中，自20世紀70～80 年代房間空氣調節器用壓縮機“旋轉化”（即以滾動轉子式制冷壓縮機為代表的旋轉壓縮機全面替代往復式壓縮機）變革以來，全封閉滾動轉子式制冷壓縮機一直穩穩地占據著這一領域的統治地位，現在全球年生產量超過一億臺。目前，全封閉滾動轉子式制冷壓縮機正朝著大容量、高效率、低噪聲、雙缸、變容、雙級壓縮、補氣增焓和變頻等多個方向發展，其應用的領域和使用的范圍將進一步擴大。 由于在大多數情況下，小型制冷和熱泵系統的使用場所處于人類的生活環境中，其噪聲和振動對環境已經產生了嚴重的影響，對噪聲和振動的研究與控制已成為系統設計工程師的重要工作之一。而制冷壓縮機是制冷和熱泵系統中*大的振動源和噪聲源，其噪聲和振動的大小在很大程度上決定了制冷和熱泵系統噪聲和振動的大小。此外，制冷壓縮機除了自身輻射噪聲之外，其振動還會引起配管和系統結構等其他零部件的振動而產生二次噪聲。因此，制冷壓縮機噪聲和振動的研究是制冷和熱泵系統中噪聲和振動研究的重要課題。特別是隨著變頻控制技術的發展及其在制冷和熱泵系統中的廣泛應用，滾動轉子式制冷壓縮機的運轉頻率范圍已經大幅度擴大，從而帶來了更加嚴重的噪聲和振動問題。例如，變頻控制時逆變器電流諧波對制冷壓縮機噪聲和振動產生的影響、低頻運轉時整機振動增大的問題、高頻運轉時噪聲增高的問題等，這些都是需要在制冷壓縮機的設計、制造、變頻控制策略、配管以及減振降噪等多個方面進行研究和解決的。 雖然由于用途、工況條件和制冷劑等不同，滾動轉子式制冷壓縮機在結構設計上會有一定的針對性，但從總體上來說，壓縮機噪聲和振動的產生機理以及控制方法基本上是相同的。方便起見，在本書中，如果無特別說明，將以房間空氣調節器用立式滾動轉子式制冷壓縮機為例進行分析。 本書主要討論滾動轉子式制冷壓縮機本身的噪聲和振動問題，不會過多地涉及關于配管、變頻控制策略、其他零部件二次噪聲等方面的噪聲和振動以及控制方法。 1.1 壓縮機工作原理及特點 1.1.1 工作原理 滾動轉子式制冷壓縮機為容積式制冷壓縮機，類屬于旋轉式。它利用一個偏心圓筒形轉子（稱為滾動轉子或滾動活塞）在圓柱形氣缸體內的轉動引起工作容積的變化，以實現對制冷劑氣體的壓縮。 全封閉滾動轉子式制冷壓縮機主要由氣體壓縮機構（即氣缸，也稱為泵體）、驅動電機和封閉殼體等零部件組成。其中，氣缸主要由氣缸體、滾動轉子、偏心輪軸、滑片、彈簧、排氣閥以及兩個端蓋（含主、副軸承和止推軸承）等組成，基本構成如圖1.1所示。 圖1.1 氣缸的截面示意圖 從圖1.1中可以看出，氣缸的組成是：在圓柱形的氣缸體內偏心配置一個圓筒形的滾動轉子，滾動轉子安裝在偏心輪上，滾動轉子與偏心輪同心，而偏心輪軸的旋轉中心與氣缸的中心重合。滾動轉子的外圓壁面與氣缸體圓柱形的內壁相切（實際上存在間隙，兩者并未接觸，依靠潤滑油膜形成密封）形成月牙形空間，它的兩端被氣缸的兩個端蓋封閉，形成壓縮機的工作腔，在兩個端蓋上設置滑動軸承，支承偏心輪軸。安裝在氣缸體滑片槽中的滑片，在滑片背部彈簧力和制冷劑氣體力合力的作用下，其一端始終保持與滾動轉子外圓壁面相接觸，將月牙形的空間分隔成兩個互不相通的部分，在氣缸體滑片槽的兩側分別開設有吸氣孔口和排氣孔口，并在排氣孔口的出口位置裝有舌簧片式排氣閥。 在氣缸內，與吸氣孔口相通的部分稱為吸氣腔，也稱為后腔；與排氣孔口相通的部分稱為壓縮腔，也稱為前腔。兩個端蓋、氣缸體內壁面、滾動轉子外圓壁面、切點、滑片構成封閉的氣缸容積，這一氣缸容積稱為基元容積。 壓縮機工作時，在驅動電機的帶動下偏心輪軸繞氣缸中心旋轉，隨著偏心輪軸繞氣缸中心在氣缸中連續轉動，吸氣腔、壓縮腔的容積不斷周期性變化，容積內的制冷劑氣體壓力則隨基元容積的大小而改變，從而完成壓縮機的吸氣、壓縮、排氣及余隙膨脹四個工作過程。 1.1.2 工作過程 滾動轉子式制冷壓縮機的工作過程如圖1.2所示。在圖1.2（a）中，偏心輪軸的轉角為0°，此時滾動轉子中心和氣缸中心的連線與滑片的中線處于同一直線上，氣缸的基元容積中充滿由吸氣孔口吸入的低壓制冷劑氣體；在圖 1.2（b）中，氣缸的基元容積被滑片分隔成兩個部分，滑片的一側處于吸氣過程，另一側處于壓縮過程；在圖 1.2（c）中，氣缸的一個基元容積繼續吸氣，另一個基元容積內的制冷劑氣體壓力達到氣缸外的制冷劑氣體壓力，開始進入排氣過程；在圖 1.2（d）中，氣缸的一個基元容積仍然繼續吸氣，另一個基元容積處于排氣過程，并隨著滾動轉子的轉動逐漸接近排氣結束進入余隙膨脹過程。 圖1.2 滾動轉子式制冷壓縮機的工作過程 下面用如圖1.3所示的氣缸特征角來說明滾動轉子式制冷壓縮機的工作過程。在圖1.3中，O 點為偏心輪軸的轉動中心（即氣缸中心），O1點為滾動轉子的旋轉中心，OO1的連線表示滾動轉子轉角θ的位置。當滾動轉子處于*上端位置，即θ= 0°時，滾動轉子與氣缸體的切點B位于氣缸體內壁的頂點。α為吸氣孔口后邊緣角，β為吸氣孔口前邊緣角，γ為排氣孔口后邊緣角，δ為排氣孔口前邊緣角，ψ為排氣開始角。 （1）滾動轉子從θ= 0°開始順時針旋轉，轉角θ轉至吸氣孔口后邊緣角α之前，基元容積由0開始不斷擴大而不與任何孔口相通，它構成吸氣封閉容積。封閉容積內的制冷劑氣體主要來源于泄漏，隨著封閉容積內的氣體膨脹，其壓力低于吸氣壓力ps。α的大小影響吸氣開始前吸氣腔中的氣體膨脹，α越大，封閉容積內的氣體壓力越低。 （2）當轉角θ等于吸氣孔口后邊緣角α時，基元容積與吸氣孔口相連通，容積內的制冷劑氣體壓力恢復為壓縮機的吸氣壓力ps 。 （3）轉角θ從吸氣孔口后邊緣角α到2π為吸氣過程，從θ=α時開始吸氣，到θ= 2π時結束吸氣過程。當轉角θ等于2π時，基元容積*大。 （4）當滾動轉子開始第二圈運轉，轉角在2π （5）轉角θ由2π+β轉至2π+ψ時為壓縮過程，此時基元容積逐漸減小，基元容積內的制冷劑氣體壓力隨之逐漸上升，直至達到排氣壓力pd 。 （6）轉角θ由2π+ψ轉至4π-γ時，排氣閥打開，此過程為排氣過程，基元容積內的制冷劑氣體壓力為壓縮機排氣壓力pd 。排氣結束時氣缸內還殘留有高溫高壓的制冷劑氣體，此容積稱為余隙容積。 圖1.3 滾動轉子式制冷壓縮機氣缸的特征角 （7）轉角θ由4π-γ轉至4π-δ時，為基元容積（余隙容積）中的氣體膨脹過程。余隙容積與其后的低壓基元容積（吸氣行程）經排氣孔口接通，余隙容積中高壓制冷劑氣體膨脹至吸氣壓力ps，使低壓基元容積吸入的制冷劑氣體量減少。 （8）轉角θ由4π-δ轉至4π時是排氣封閉容積的再壓縮過程，工作腔內的制冷劑氣體壓力急劇上升且超過排氣壓力pd。 基元容積與制冷劑氣體壓力隨轉角θ變化的情況如圖1.4所示。 圖1.4 基元容積與制冷劑氣體壓力隨轉角θ的變化 （虛線為基元容積曲線，實線為氣體壓力曲線） 1.1.3 特點 從上述結構原理和工作過程的分析中可以看出，滾動轉子式制冷壓縮機具有以下特點： （1）對一個工作腔來說，壓縮機的吸氣、壓縮、排氣以及余隙膨脹過程是滾動轉子繞氣缸中心旋轉720°來完成的，但由于滑片兩側的工作腔同時進行著吸氣、壓縮、排氣及余隙膨脹過程，所以可以認為壓縮機每旋轉360°完成一個工作循環，不僅吸氣、排氣過程平穩，而且在吸氣孔口和排氣孔口中的氣體流速也比較低。 （2）吸氣孔口和排氣孔口分布在滑片的兩側，在滑片與排氣孔口、滑片與吸氣孔口之間都留有空檔角，空檔角的大小與吸氣孔口和排氣孔口的位置有關。由于存在空檔角，會帶來以下影響。 排氣側空檔角的存在使氣缸產生余隙容積，當排氣結束時，余隙容積中殘余有高壓制冷劑氣體。隨著偏心輪軸的轉動，余隙容積中高壓制冷劑氣體將膨脹進入吸氣腔，從而減少實際吸氣量。 吸氣側空檔角的存在會帶來兩方面影響：一是在開始壓縮前將已經吸入吸氣腔的制冷劑氣體又從吸氣孔口推出去一部分，因而使得壓縮機的實際輸氣量減。欢窃谙乱粋吸氣過程之前，使得吸氣腔中造成過度低壓，增大了壓縮機的功耗，引起效率降低。 因此，從提高壓縮機的性能上來說，空檔角越小越好。 （3）由于沒有吸氣閥，吸氣過程的開始點與偏心輪軸的旋轉角有嚴格的對應關系。 （4）由于設置了排氣閥，排氣開始角隨壓縮機排氣管中制冷劑氣體壓力的變化而變動，排氣壓力不取決于排氣孔口位置，與偏心輪軸的旋轉角度也沒有嚴格的對應關系。因此，滾動轉子式制冷壓縮機為壓力比可變的壓縮機。 （5）滾動轉子式制冷壓縮機直接由電機驅動進行旋轉運動完成吸氣、壓縮、排氣及余隙膨脹過程，因而具有零部件少、結構簡單、體積小、重量輕、成本低等優點。 （6）滾動轉子式制冷壓縮機只有滑片做往復運動，其往復慣性力小，而旋轉慣性力可以通過動平衡來平衡，因此壓縮機相對來說運轉平穩，振動較小，噪聲低。 （7）由于運動部件的間隙依靠潤滑油密封，需要從排氣中分離出潤滑油，壓縮機殼體內為高溫高壓的制冷劑氣體，壓縮機的電機在高溫環境中工作，繞組容易過熱，需要有控制過熱和保護的措施。 （8）需要很高的加工精度和裝配精度才能保證壓縮機的性能和可靠性。 1.2 壓縮機的種類 為了滿足各種使用的需要，全封閉滾動轉子式制冷壓縮機的種類繁多。歸納起來，大致有以下幾種分類方式： （1）按安裝方式分，有立式和臥式兩種類型。立式是指偏心輪軸的軸心線垂直于安裝面；臥式是指偏心輪軸的軸心線平行于安裝面。 （2）按氣缸結構分，根據氣缸數可分為單缸、雙缸和三缸三種結構；根據氣缸容積可變性可分為定容式和變容式兩種類型；根據壓縮級數可分為單級壓縮和雙級壓縮兩種類型。此外，還有中間補氣增焓結構、噴射冷卻結構、單雙級壓縮切換結構等多種類型。 （3）按驅動電機類型分，目前主要使用以下四種類型的電機：單相異步電機、三相異步電機、內置式永磁同步電機、永磁輔助同步磁阻電機。因此，按照使用電機的類型，滾動轉子式制冷壓縮機可分為單相電機壓縮機、三相電機壓縮機、永磁同步電機壓縮機和永磁輔助同步磁阻電機壓縮機。 其中，采用單相異步電機和三相異步電機驅動的壓縮機轉速固定，通常稱為定頻率壓縮機或定轉速壓縮機。采用內置式永磁同步電機和永磁輔助同步磁阻電
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