Buzdolabı Kompresörü Krank Mili Yağ Deliği Kalınlığının Yağlama Kapasitesine Etkisinin Analizi

Kullanım sırasında krank mili yağlamasının zayıf olması ve kompresör yağlama sisteminin gücünün krank milinden gelmesi nedeniyle buzdolabı kompresöründe zorlanma ve aşınma sorunu ön plana çıkmaktadır, dolayısıyla krank milinin optimum tasarımı çok önemlidir. Bir kompresörün krank milinin yağ yükünü etkileyen geometrik faktörlerin incelenmesiyle, spiral viskoz pompanın üst yağ çıkışı ile dağıtım pompasının kesişme noktası ile spiral viskozun duvar yüzeyi arasındaki mesafe parametresinin etkisi krank milinin yağ hacmi pompa üzerinde hesaplanır. Hesaplamalar, bu mesafe ne kadar küçük olursa, krank miline uygulanan yağ miktarının da o kadar yüksek olduğunu göstermektedir. Deneysel sonuçlar doğrulanmıştır ve hesaplama sonuçları, krank milinin yağlama kapasitesinin analizi ve optimizasyonu için rehberlik ve referans sağlayan deneysel sonuçlarla iyi bir uyum içindedir.

Bu makalede, bir buzdolabı soğutma kompresörünün krank milinin yağlama kapasitesi sayısal olarak hesaplanmış ve bir dizi deney ve hesaplamayla test edilmiştir; bu, yeni bir yüksek verimli kompresörün optimizasyonu için teknik destek sağlar.

1. Sayısal simülasyon modeli

Krank milinin dönmesiyle, yağlama yağı emme borusu boyunca kademeli olarak yükselir ve yağlama yağının yükselme işlemi, yağ ve gazın iki aşamalı bir karıştırma işlemidir. Bu yazıda, petrol ve gazın iki fazlı sıvı seviyesinin değişim sürecini simüle etmek için VOF modeli kullanılmıştır.

Bu yazıda incelenen krank mili, 10# yağlama yağı kullanılarak R600a çalışma sıvısı ile enerji tasarruflu yeni bir buzdolabı kompresörüne uygulanan bir krank milidir. İşleme teknolojisinden ve işleme doğruluğundan etkilenen, krank mili spiral viskoz pompasının üst yağ çıkışı ile dağıtım pompasının kesişme noktası ile vidalı pompanın duvar yüzeyi arasındaki mesafe, yağ deliği ile krank mili yağ deliği arasındaki mesafedir. . Krank mili işlemede boyutsal tolerans sapması göz önüne alındığında, geri çekme oluğu ile açılma olgusunu önlemek için, yağ deliği ile dağıtım pompasının kesişme noktası ile krank milinin dış duvarı arasındaki mesafe 1,5 mm ~ 2,5 arasındadır. mm, Şekil 1'de gösterildiği gibi H değeri.

Şekil 1. Üst çıkışın kesişme noktası ile dağıtım pompası arasındaki mesafe

Spiral viskoz pompanın ve spiral viskoz pompanın duvarının

Bu yazıda, durum 1'de üst yağ çıkış deliği ile dağıtım pompasının kesişme noktası ile krank mili dış duvarı arasındaki mesafe 1,6 mm olup, üst yağ çıkış deliği ile ayırıcı pompanın kesişme noktası arasındaki mesafe 1,6 mm'dir. ve durum 2'de krank milinin dış duvarı 1,8 mm'dir ve üst yağ çıkış deliği ile ayırma pompasının kesişme noktası ile durum 3'te krank milinin dış duvarı arasındaki mesafe 2,4 mm'dir.

Şekil 2'de gösterildiği gibi yağ akış kanalı diyagramı verilmiş olup, bu üç krank milinin avantaj ve dezavantajlarını doğrulamak amacıyla bu üç krank milinin performansı karşılaştırılacak ve analiz edilecektir.

Şekil 2. Krank milindeki yağ akış kanalı ve farklı yağ deliği ofsetleri

Krank milinin iç kanalı üç parçaya ayrılabilir: emme borusunun kanatlı alt kısmı, yağlama yağını bıçaklar boyunca çalkalayan, böylece yağlama yağının emme borusunun duvar yüzeyi boyunca tırmandığı bir santrifüj pompadır. merkezkaç kuvvetinin etkisi altında; Orta bölüm spiral viskoz bir pompadır ve yağlama yağı, viskoz kuvvetin etkisi altında üst uca doğru hareket ederek, süreçteki yataklar ve flanşlar için yağlama sağlar; Üst kısım ise piston, biyel kolu ve piston pimi gibi hareketli parçaları yağlayan dağıtım pompasıdır. Bu çalışma, viskoz pompa ile üst dağıtım pompası arasındaki çapraz konumun krank mili yağ hacmi ve iç yağ basıncına etkisi, krank mili spiral viskoz pompasının üst yağ çıkışı ile dağıtım pompasının kesişme noktası ve dağıtım pompasına olan mesafenin incelenmesidir. Spiral viskoz pompanın duvarı, viskoz pompaya iletilen yağ, yağ basıncıyla üst dağıtım pompasına sıkılır.

2. Modelin basitleştirilmesi

Krank milindeki yağın hesaplama modeli karmaşık olduğundan, bu modelin geometrisi ve hesaplaması basitleştirilmiş ve aşağıdaki gibi varsayılmıştır:

（1）.Yağlama yağı soğutucu içermez ve yağ havuzunun üst kısmı buhar fazlı soğutucu içerir;

（2）. akış izotermdir;

（3）. Yağlama yağının ve soğutucu akışkanın fiziksel özellikleri sabittir ve sıcaklık ve basınçtaki değişikliklerle değişmez;

（4）. Motorun çalıştırıldığında hızlanması sonsuzdur;

（5）. Orta bölümdeki viskoz pompanın dış yüzeyi, kompresörün rotoru ile 0,2 mm kalınlığında silindirik bir boşluk oluşturacak şekilde eşleştirilir ve hesaplama işleminde bu boşluğun etkisi dikkate alınır;

（6）. Krank mili ile rotor arasındaki etkileşimin etkisi dikkate alınmaz.

Şekil 3 Hesaplama için sınır koşulu ayarları

3. Sonuçların hesaplanması ve analizi

Krank milinin dönme hareketini simüle etmek için bir kayma ağı kullanılır ve krank milinin hareketi bir hareket referans sistemi (MRF) kullanılarak gerçekleştirilir. Bu hesaplamada dönme hızı 3000 dev/dak olarak ayarlanmıştır, emme borusu yağlama yağı havuzuna yerleştirilmekte ve yerleştirme derinliği 12 mm'ye ayarlanmaktadır. Yağ havuzunun üst yüzeyi basınç girişidir ve yağın hacim oranı 1'e ayarlanır; Krank milinin üst ucundaki yağ çıkışı ve hava çıkışı basınç çıkışlarıdır ve yağın geri dönüş hacmi oranı 0'a ayarlanır; Tüm krank mili bölümünün iç alanları ve duvarları dönen bir ızgaraya ayarlanmıştır; Kayma duvarının olmadığı varsayımından dolayı ana taşıyıcı kısım sabit bir duvara monte edilmiştir.

Buzdolabı kompresörlerinde yaygın olarak kullanılan 10# yağlama yağı kullanılır ve aynı zamanda teorik hesaplama, deneysel doğrulama ve pratik kullanım için birleştirilmiştir. 10# yağlama yağının yoğunluğu ρ = 875 kg/m3, dinamik viskozite ampirik formülle hesaplanır, yağlama yağının viskozite katsayısı μ=0,0034 Pa·s ve yüzey gerilimi 0,2 N/m'dir. Şekil 4, sıvı yağlayıcının ve gaz fazındaki soğutucunun ayarını ve krank milinin modele yerleştirme derinliğini göstermektedir.

Şekil 4 Hesaplanan başlangıç ​​yağlayıcı, soğutucu ve krank mili koşulları

Stabilizasyondan sonraki üç krank milinin ortalama değeri ile karşılaştırıldığında, krank milinin 2,4 mm kayma ile yağ yükü 9,72 L/saat, krank milinin 1,8 mm kayma ile yağ yükü 9,80 L/saat, yağ yükü ise 1,8 mm kayma ile 9,80 L/saattir. 1,6 mm ofset ile krank milinin yükü 9,97 L/saattir ve 1,6 mm ofset ile krank milinin yağ yükü daha fazladır. Şekil 5 b), 2,4 mm'lik bir sapma ile krank milinin yağ hacmi dalgalanmasının 1,6 mm'den önemli ölçüde daha büyük olduğunu ve 2,4 mm krank milinin yağ beslemesinin 1,6 mm krank miline göre önemli ölçüde daha dengesiz olduğunu göstermektedir, ve minimum yağ beslemesi 8 L/saatten azdır, bu da yetersiz yağ beslemesinin krank mili yağlamasını etkileme riskiyle sonuçlanır.

Şekil 5: Modelin hesaplama sonuçları

Yağın hacim dağılımı, Şekil 6'da gösterilmektedir; buradan, 2,4 mm ofsetli krank milinin, 1,6 mm ofsetli krank milinden, krank milinin spiral kanalının ofsetli krank milinden önemli ölçüde daha düşük olduğu görülebilmektedir. 1,6 mm yağla doldurulur ve 2,4 mm ofsetli krank mili kanalı gazla karıştırılır.

Özellikle invertör kompresörler için, kompresörün yüksek hızlı veya düşük hızlı çalışmasında, örneğin krank mili oluğunda gazın karışması, krank mili yağlama işleminin stabilitesini etkileyecek ve yağ filmini yok edecek, böylece yağlama durumu arasında krank mili ana mili ve karter mili deliği, krank mili yardımcı mili ve biyel kolu deliği veya piston pimi ve biyel kolu deliği, hidrodinamik yağlamadan sınır yağlamaya dönüştürülür. Kavitasyon bile meydana gelebilir, bu da yüzey gerilimine ve krank milinin aşınmasına neden olur. Kavitasyon, suyun, mineral yağın ve diğer sıvıların metal bir malzemenin yüzeyinden aktığı, yerel geometrideki bir değişiklik nedeniyle akış hızında bir değişikliğe neden olduğu ve bunun da iç basıncı değiştirdiği çok önemli bir aşınma şeklidir. sıvı. Yerel basınç, sıvının buharlaşma basıncından daha düşük olursa, sıvı kaynayacak, hızlı bir şekilde buhar kabarcıkları üretecek ve daha yüksek basınç bölgesinde hızla patlayacak, bu da metal yüzeyin tekrarlanan darbe kuvvetlerine maruz kalmasına ve ardından kavitasyona neden olacaktır. meydana gelecektir.

Şekil 6 Yağın hacim dağılımı (kırmızı, sıvı fazlı soğutma yağı, mavi, gaz fazındaki soğutucu akışkan ve diğerleri, yağ ve gaz karışımlarıdır.)

Hem krank miline uygulanan yağ miktarı hem de krank miline uygulanan yağın hacimsel dağılımı 2,4 mm ofsetli olanlara göre daha iyidir.

4. Deneysel doğrulama

4.1 Krank mili tekli ürünündeki yağ miktarının deneysel testi

Vidalı pompanın duvar yüzeyinden 1,6 mm, 1,8 mm ve 2,4 mm uzaklıktaki krank mili, vidalı pompanın üst yağ çıkışından ve dağıtım pompasının vidalı pompanın duvar yüzeyinden kesişme noktasından seçilmiş olup, krank milindeki yağ miktarı test edildi. Deneydeki cihaz, yağ sıcaklığını, krank milinin hızını ve krank milinin dalma derinliğini doğru bir şekilde kontrol edebilir; bu deneysel ekipman, test edilmesi gereken krank milini mil kovanına yüklemek, yağlama yağı seviyesini ayarlamaktır. Yağ havuzundaki yüzey, ayarlanan krank mili emme borusu yerleştirme derinliğine göre, kasnak üzerine sabitlenmiş krank milini servo motor boyunca döndürecek şekilde sürün, ayarlanan hız ve çalışma süresi ile krank mili krank yağ deliğinden dışarı atılan yağ miktarını toplayın ve farklı deneysel krank millerinin yağ miktarını hesaplayın. Deneysel testlerde bu parametrelerin ayarları hesaplamalarla tutarlıdır. Şekil 7, krank milindeki yağ miktarı testi için pompa yağı test tezgahını göstermektedir. Tablo 1 krank mili üzerindeki yağ miktarının deneysel ve sayısal olarak hesaplanan değerlerinin karşılaştırmasını göstermektedir.

Şekil 7. Krank mili pompası yağı test tezgahı

Tablo 1 Deneysel ve hesaplanan değerlerin karşılaştırılması

Modelin basitleştirilmesi ve varsayımları nedeniyle hesaplanan ve deneysel değerler arasında hala belirli bir boşluk bulunmaktadır ancak trend açısından bakıldığında sayısal hesaplamalar ve deneysel değerler tutarlı kalmaktadır. Deneyler ayrıca, yağ deliği ofseti arttıkça krank mili üzerindeki yağ miktarının azaldığını göstermektedir.

4.2 Kompresör makinesinin tamamının güvenilirliğinin doğrulanması

Ek olarak, iki durumdaki krank mili, doğrulama için kompresör olarak monte edilmiştir ve diğer parçalar tamamen aynıdır ve tüm makinenin uzun vadeli güvenilirliği için Amerika Birleşik Devletleri'nin BCD-546 buzdolabına monte edilmiştir. çalışma testi ve testten sonra kompresör anatomik olarak analiz edilir ve gözlem ve tespit yoluyla, krank mili üzerindeki yağ deliği yakınındaki aşınmanın farklılıklara sahip olduğu bulunmuştur, Şekil 8'de gösterildiği gibi, kompresörün aşınma ve yıpranmasının karşılaştırmasıdır. Buzdolabının uzun süre taşınmasından sonra iki krank milinin yüzeyi.

Şekil 8 Buzdolabının tamamının uzun süre taşınmasından sonra krank milinin aşınmasının karşılaştırılması

Tablo 2'den görülebileceği gibi, yağ deliği ofsetli ve duvar kalınlığı 2,4 mm olan krank mili, 1,6 mm ofsetli krank milinden daha kötüdür.

Tablo 2 Uzun çalışma sonrasında farklı yağ deliği ofsetlerine sahip krank millerinin doğruluğunun karşılaştırılması

5. Çözüm

Bu yazıda, buzdolabı kompresörü krank milinin yağ yükleme kapasitesi sayısal olarak hesaplanmış ve deneysel olarak test edilmiş ve yağın analizi ve optimizasyonu için niceliksel bir değerlendirme yöntemi sağlayan krank milinin yağ yükleme kapasitesinin hesaplama modeli doğrulanmıştır. krank milinin yükleme kapasitesi. Simülasyon ve deneylere dayanarak, vidalı pompanın üst yağ çıkışı ile dağıtım pompasının vidalı viskoz pompanın duvar yüzeyinden kesişme noktası arasındaki mesafe, krank mili üzerindeki yağ miktarını etkileyen önemli bir parametredir ve bu ofset değeri Üretim ve işleme sürecinde sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.

（1）. Krank milinin hesaplama modeli oluşturulmuş, sayısal simülasyon Fluent'e dayalı olarak gerçekleştirilmiş ve krank milinin geometrik tasarım parametrelerinin giriş ve çıkıştaki hacimsel debi üzerindeki etkisi incelenmiştir.

（2）. Teorik model ve deneysel test doğrulama analizi kullanılarak, krank mili vidalı pompasının üst yağ çıkışı ile dağıtım pompasının kesişme noktasının dönme merkezinden ne kadar uzakta olursa, merkezkaç kuvvetinin etkisinin o kadar fazla olabileceği bulunmuştur. yağ yüklemesini arttırmak için kullanılır ve yağ yüklemesi ne kadar yüksek olursa, yani krank milindeki yağ deliği ofseti ne kadar küçük olursa, krank milindeki yağ beslemesi ve yağ beslemesi o kadar stabil olur ve kompresör krank milinin yağlaması o kadar iyi olur ve aşınma azalır ve ürün güvenilirliği.