壓縮機是空調器的主機，有如人的心臟。空調器的性能、可靠性以及長達10年以上的運行壽命，必須由壓縮機來保證。如何來提高作為主機—壓縮機的可靠性，一直是制冷業(yè)界關注的問題，下面就根據自己多年來從事旋轉式壓縮機的技術實踐和近年來對國外各知名品牌旋轉式壓縮機的分析提出如下看法。

1. 旋轉式壓縮機屬高精度、小型動力機械。機芯內部高、低壓通道完全靠間隙、油膜密封，各滑動間的磨擦也是靠間隙中形成的油膜來潤滑，以減少磨耗，保證可靠性，延長使用壽命。

1.1 保持機芯滑動件間均勻而細小的間隙是提高壓縮機性能與可靠性的前提條件。

1.1.1 氣缸滑片槽與滑片的間隙。

產品圖規(guī)定一般壓縮機二者的間隙為20~30μm，小型高速變頻壓縮機可縮小至15~20μm。工藝上要求滑片能以自由落體的方式，通過滑片槽，以證明二者間隙均勻。目的在實現：滑片槽既能引導滑片自由上下移動與滾動活塞、氣缸壁一起組成吸排氣腔并實行密封，又為形成高壓油膜，保證潤滑、降低磨耗提高可靠性，創(chuàng)造條件。但是傳統的制造工藝是用三點焊接的方法將氣缸與殼體連接起來的。三點焊的熱應力導致殼體收縮形成對氣缸滑片槽的擠壓，使滑片槽產生變形。這不僅影響到二者配合間隙的均勻，甚至可出現卡死滑片的故障。分析變形影響因素：與氣缸結構、材質、三點焊工藝狀況、及機芯與殼體的連接方式有關。傳統的斧形氣缸（圖1）焊后變形最大，特別是當材質強度低（如采用金屬型共晶鑄件時），三點焊參數選擇不當，三點參數不均一、時間不同步時，其變形量甚至可高達15μm以上。我曾見過一個工廠三點焊后有1/3以上的壓縮機因卡死滑片而下線。壓力上首先對氣缸結構和材質進行改進的是日本“三菱電機”。它們通過采用輪輻型氣缸（圖2）FC25砂型鑄件，將滑片槽的變形控制到5μm以內。為保證二者間隙均勻并為適當減小間隙值提供了前提條件。80年代初，三菱電機又在旋轉式冰箱壓縮機上將焊氣缸改為焊上軸承（機架），并將上軸承設計成輪輻形以降低焊接熱應力的影響（圖3）。從而徹底避免了滑片槽的變形。目前日本各大壓縮機廠商新開發(fā)的產品，基本上都采用輪輻型氣缸與焊上軸承工藝。在此基礎上三菱電機、松下電器還將傳統的滑片槽拉削工藝改為銑削+磨削的方法，從而滑片槽的尺寸精度可達±1μm，兩側面的平行度、平面度也從7μm提高到4μm，從而使滑片與滑片槽的配合間隙縮小至15~20μm以內，為提高效率，減小磨耗，避免卡死，保證可靠性創(chuàng)造了條件。（見圖1、2、3）

1.1.2 適當縮小上（主）軸承與曲軸的配合間隙，適當增加主軸承高度，是保證壓縮機旋轉穩(wěn)定，降低振動噪聲，提高可靠性的有效措施。目前已經有一些廠商將二者的間隙縮小到20μm左右，松下電器新改進的2K系列，已將主軸承的高度增加至52μm，韓國LG在將三點焊工藝從焊氣缸改為焊主軸承的同時也將主軸承高度從47.5mm增加到54.7mm，都帶來了運轉穩(wěn)定、磨耗減小的效果。為達到既縮小間隙，增加高度又能使間隙均勻之目的，工藝上除提高曲軸長軸加工精度外，還對主軸承孔采取內圓磨后增加珩磨的工序。為避免將曲軸與主軸承孔的加工精度提得過高，可對二者采取選配的方法。

1.1.3 隨著旋轉式壓縮機制造工藝的改進與設備水平的提高，其它的配合間隙（如氣缸與活塞（高）、氣缸與滑片（高）、活塞內孔與曲軸偏心圓……等）均有進一步縮小趨勢。這對提高壓縮機的性能，保證可靠性同樣都是有利的。）

1.2 采取強力的供油系統，向機芯各滑動部位提供充足的并具有一定壓力的潤滑油，是保證密封、提高性能、保證潤滑、降低磨耗、提高可靠性的重要手段。

1.2.1 壓縮機泵油葉片形狀的設計十分關鍵，扭角大小選擇應適當。太小，提升揚程不夠；太大，又會導致油在曲軸孔內旋轉，不利于形成高的油壓。

1.2.2 曲軸的孔，宜設計成階梯形，與葉片配合部可較大，通頂端的部位應盡可能小一些（LG為4mm），這種設計既有利于工藝過程中排除切屑、污物，更主要的是在葉片泵油運轉過程中有利于在孔內形成較高的油壓，提高輸油能力。日本三洋更在小孔內插入支撐轉子圓盤的長銷。由于銷的插入進一步縮小了孔的間隙，達到既可形成高的油壓，又有利于油氣分離，減小向壓縮機外排油，保證油池內油面穩(wěn)定，還達到了工藝簡單之目的，不失為一種好的結構設計。

不通孔曲軸雖有利于形成較高的油壓，但如果切屑、污物排不干凈、油汽分離不徹底，反過來也會影響壓縮機的可靠性。

1.2.3 為保證上下軸承供油充分并于整個軸承均勻分布，宜在上下軸承孔內壁開主動供油槽（一般上軸承為左旋，下軸承為右旋）。

1.2.4 為盡可能降低排油量，有的廠商還采用L形排氣管。

1.3 選用優(yōu)質的冷凍機油，提高潤滑密封的效果，保證壓縮機的安全性能。

冷凍機油的功能是：將潤滑部位的磨擦減到最??；維持高、低壓部位的壓差；通過高壓殼體向外部散熱。故冷凍機油應具有合適的運動粘度，便于在磨擦表面形成油膜，還要求冷凍機油具有較高的熱穩(wěn)定性，在機內溫度變化較大時，油的粘度變化仍相對較小以保證機芯部件始終保持良好的密封性與潤滑性。

由表1看出，日本石油公司（原三菱石油）為三菱電機專門研制的空調壓縮機冷凍機油，MS56，綜合性能最好——色澤最清，40℃和100℃條件下粘度變化最小，特別在空調壓縮機主要工作的溫度區(qū)間（80~100℃）MS56的運動粘度最高——即密封性和潤滑性能都最好，同時由于其閃點和絕緣強度都最高，故其用于壓縮機的安全性能也最好，是空調業(yè)界值得推薦的優(yōu)質冷凍機油。

綜合上述，現以三菱電機小型雙缸變頻壓縮機為例：在采用較小的配合間隙，強力的輸油系統，優(yōu)質的冷凍機油（MS56）的情況下，壓縮機經30Hz、130 Hr重負荷試驗后，其制冷能力反而有所增加（±0.35%），能源效率（COP）不但沒有降低反而有所提高（±1.03%），達到了類似飽合的理想效果。經解剖分析：其滑動部件的磨損也非常小。氣缸、滑片槽、吸入側的局部最大磨損僅為6μm，吐出側僅為9μm，滑片R面最大磨損僅為1.5μm，曲軸長短軸的局部磨損均在2μm以內，主軸承的最大磨損也在2μm以內，可以說均十分微小。

2. 控制系列范圍，適當提高氣缸高度，減小曲軸偏心量，是降低壓縮機離心負荷，保持運轉穩(wěn)定的有效方法。如日本三菱電機將其“RH”系列的機芯組件，從結構上分為大小型。小型機排氣量小，氣缸厚度定為23.8。大型機排氣量大，氣缸厚度定為30.8。由于大、小型的劃分，使該系列小型機更趨小型化。大型機由于氣缸厚度增加帶來了排氣量相應增大的效果，從而使大型機曲軸偏心量相對減小，離心負荷降低，振動減小，可靠性提高。但目前仍有一些廠商為擴大產品配套范圍，不恰當的提高軸偏心矩，過多的增大離心負荷，犧牲了壓縮機的可靠性，損害了消費者的利益。

3. 旋轉式壓縮機機芯部件在吸、排氣過程中，承受著交變負荷，為改善主要部件的受力。減少振動，不少知名廠商在產品中采用彈性支撐結構，效果良好。

3.1 為改善曲軸受力，增大承壓面，并使支撐具有一定的彈性，大容量壓縮機在上、上軸承端平面近支承孔處開了一個較深（一般寬度約為1.5mm，深度約為8mm）的槽。（圖4）日本三菱電機“PH、NH”系列大型機種、LG容量大于29cc/rev的壓縮機以及高水平的雙缸變頻壓縮機也采用此結構，均效果良好。（見圖4）

3.2 日本“東芝”將曲軸止推面由偏心圓下的環(huán)形面改為曲軸小頭端面，并采用固定于下軸承小外圓處的止推座（具有彈性），利用置于其中的、經表面氮化的止推片支撐（圖5），由于結構不僅使壓縮機的整個轉子的支承面與重力中心重合，有利于運轉穩(wěn)定，同時其彈性支撐又吸收了曲軸運轉過程中由于力矩變化產生的振動，從而進一步提高了壓縮機的可靠性。（見圖5）

3.3 日本“東芝”的三點焊工藝在結構上采用了特有的過渡法蘭（圖6）方式（即在殼體上先用三點焊連接一個鑄造（要加工的））或沖壓的過渡法蘭，經加工搞準相對位置后，再將氣缸固定在過渡法蘭上。這種結構不僅避免了三點焊對滑片槽的影響，而且還可帶來氣缸小型化，并可在裝配過程中自由的調整電機定、轉子汽隙，改善壓縮機的起動性能。在大型壓縮機上經加工的鑄鐵過渡法蘭還發(fā)揮了吸振降噪運用。（見圖6）

4、 選用強度高，耐磨性好的材料來制造壓縮機的滑動部件是降低磨耗、延長使用壽命的重要保證。

4.1、由于壓縮機的機芯滑動件均系在潤滑狀態(tài)下工作，故應選用潤滑狀態(tài)下具有優(yōu)良抗磨性能的金屬材料。珠光體灰口鑄鐵，其金相為軟基體上分布有硬組織的組成物。這種組織在磨合后，其基體有所磨損形成溝槽保持油膜，而基體中的石墨片同時又起著儲油潤滑作用，故其耐磨性能特別好，世界上各知名廠商均采用FC25（相當國產牌號HT25-47）珠光體灰鑄鐵來制作壓縮機的氣缸與上下軸承。又由于氣缸是壓縮機的基礎件，上、下軸承緊固其上、二者同軸度，活塞外圓與氣缸內壁形成的偏心間隙調整好以后均靠固緊螺釘的預緊力來保證，同時氣缸上滑片槽與滑片之間又存在著很大的磨擦，故要求其材質除具有良好的抗磨耗性能與抗磨耗能力。日本三菱電機采取添加P、Cr、Mn、Sn合金元素。日本“示芝”則添加V.P元素。這些合金也促進了組織的細化又進一步提高了光體鑄鐵的綜合機械性能。

4.2、曲軸是壓縮機中最主要的受力部件。除變曲扭轉力外，還承受復雜的交變應力，因此要求曲軸除具有良好的機械強度外，還應具有優(yōu)良的抗疲勞性能。目前壓縮機行業(yè)中主要采用二種材質來制造曲軸：一種是以“三菱電機”和“東芝”為代表采用珠光體球墨鑄鐵。另一種是以日立、松下為代表采用金屬模共晶鑄鐵，二者比較，由于球墨鑄鐵綜合性能優(yōu)于共日暮途窮鑄鐵，實踐也充分證明了這一點。因此松下、日立新開發(fā)的壓縮機也均改用球墨鑄鐵。

4.3、活塞、滑片是旋轉式壓縮機中最重要的一對摩擦付?；趶椈珊团艢鈮毫ν苿酉聣合蚧钊?，R面與活塞外圓呈線形接觸，運行中產生急劇磨擦，容易出現大的磨損。國際上各大壓縮機生產商都在研究如何來提高滑片的抗磨能力。目前世界上多數廠商采用高速工具鋼來制作滑片，熱處理以后硬度在HRC620左右，大型機或高速變頻機還要求精加工后作氣體軟氮化處理，將表面硬度提高到HV90~1400。

為更好的解決滑片的抗磨耗水平，綜合成本因素，日本各大廠商均在嘗試?！叭怆姍C”在家用定速機上采用Ni、Cr、Mo、B合金鑄鐵來制作滑片。因為這種材料不僅耐磨性良好，而且價格便宜。在單缸變頻機上采用粉末冶金高速鋼，因為這種材質成形性好，且硬度高，又多孔貯油，耐磨性優(yōu)良。小型雙缸變頻機則采用高速工具鋼，大型雙缸變頻機則采用高速工具鋼+氣體軟氮化的滑片。日本東芝則在各型壓縮機上都采用自己特有的滑片合金（JIS-SUS440）熱處理精加工后，氣體軟氮化，表面硬度達Hv900以上，雖然該材質也能滿足大型機和雙缸變頻機的要求，制造成本也較高，但東芝公司從保證質量、提高用戶信賴度出發(fā)，對要求相對較低的小型定速機也采用了這種材料來制作滑片。另外在新的更高轉速的變頻機上為保證滑片對活塞的“跟隨性”與“使用可靠性”，要求采用質量輕但耐磨性卻更好的滑片。這種材料已由日本三洋電機開發(fā)成功—即SiC晶須作纖維的纖維強化鋁合金—（FR-AL），其比重為2.85，是鑄鐵的40%，彎曲強度為500Mpa，是鑄鐵的1.67倍。且膨脹系數與鑄鐵相當，可完全滿足滑片熱變形要求，試驗表明：該材質使用于頻率達180Hz的高速壓縮機上（新一代的雙缸變頻機，其變頻范圍可達8~180Hz）?？鼓バ阅軆?yōu)良，“跟隨性”也沒有問題。

關于活塞的材質，目前國際上有二種作法：一是以美國ROTOREX代表的廠商，采用含Mn較高的連鑄棒。優(yōu)點是加工工藝性好，但耐磨性差。另一種是以“三菱電機”、“東芝”為代表的采用NiCrMo低合金砂鑄件（日本日立則采用目前國內尚未開發(fā)成功的NiCrCu連鑄棒，其性能與NiCrMo鑄坯基本相當），加工活塞，這種材料經熱處理后，形成在軟基體上有硬合金化合物組織的組成物。在有潤滑的條件下，其耐磨性能特別好。據可靠信息：美國ROTOREX也開始采用NiCrMo砂型鑄坯來取代自己傳統的連鑄棒以保證產品的可靠性。

5、電機是壓縮機的動力源，因其為內裝，故與機芯一樣，也在具有高溫、高壓氟利昴及冷凍油的惡劣環(huán)境中工作，從保證壓縮機整機的可靠性與安全性出發(fā)，內裝電機在設計工藝、材料選擇等方面應注意以下各點：

5.1、電機的起動轉矩應盡可能設計得大一些，哪怕是需要犧牲一定效率也應如此。目的是：保證在較低電源電壓下也可順利起動?！叭怆姍C”的壓縮機以可靠性著稱，其中一點是：平衡條件下，180V即可順利起動。因為通電后不起動，相當于堵轉，電流會迅速攀升，甚至可達危險狀態(tài)。

5.2、電機繞組與絕緣材料等級的選擇，直接關系到壓縮機的安全性。旋轉式壓縮機的電機如遇不起動或堵轉，在最初一小時內繞組溫度可高達190℃以上。為確保壓縮機的可靠性，越來越多的廠家，選擇溫度指數為200級（C級）的QXY/QZY雙層復合漆包線來制作定子繞組。為防止繞組在大電流作用下、線圈之間產生相互磨擦破壞絕緣層，并提高散熱效果，“三菱”、“松下”在線圈綁扎后安排浸漆固定工序。“東芝”則在漆包線外表增加一個自融層，利用高溫烘烤工藝，讓線圈之間相互粘接起來，達到與浸漆同樣的效果。

為保證線圈的品質，在投產前還必須對漆包線進行抗嵌繞試驗，確認經高速嵌繞后拆出的線圈無針孔，單根漆包線耐高壓無問題后方可正式用于產品。

電機定、轉子制成后，還要單獨對定子組件進行耐電壓和箍間絕緣測試，對轉子作鋁條斷排試驗，確認無問題后，才能進入總裝與機芯組合。

6、為防止大型機和高速變頻壓縮機在高轉速下產生的鐵質粉末進入滑動件間，加速滑動件的磨耗，和對空調整機的管路系統帶來不利影響，可在油池底部加裝一個磁鐵。由于磁鐵的吸附作用，可使掉入油池的鐵質粉末不會再次被吸入機芯部件中，保證了壓縮的可靠性。

7、工藝上保證可靠性的方法：

采用一些特殊的工藝方法，提高機芯滑動部件的表面質量。如：表面光潔度；形位精度；表面硬度；抗磨耗能力；提高磨合效果；以及進一步改善潤滑，降低磨損的熱、表處理技術。 

7.1、提高表面光潔度，形位精度的工藝。

對排氣閥、滑片、滑片檔板（升程限位器）沖壓和精加工后，進行滾筒光飾（輥光）處理的工藝——即將零件置于盛有磨料（一些具有特殊形狀的磨石）與研磨劑的滾（輥）筒內，經數小時零件與磨料間的相互魔鬼，不僅可將光度提高一級，還可徹底去除尖邊、毛刺（倒圓），并將表面由加工產生的拉應力轉變?yōu)閴簯Γ瑥亩纳屏吮砻娴目垢g、抗磨耗能力。國內也曾見到一些壓縮機廠將軍工上采用的振動光飾技術用于零件表面光整加工去毛工藝的。

為進一步提高活塞外圓表面的光潔度、形位精度，三菱電機還在外圓精磨后增加了超精加工工序。經超精加工的外圓表面光潔度可達以上，圓柱度、圓度均可控制到1.5μm以內，大大改善了與滑片R面的接觸狀況，不僅有利于降低二者的磨耗，也提高了密封效果。

為提高內圓加工的形位精度有利于形成細小而均勻的配合間隙，三菱電機和東芝分別對上、下軸承孔、活塞孔采取內圓磨后再進行珩磨的工藝。經珩磨后上、下軸承孔的圓度、圓柱度可達到2~2.5μm的形位精度，0.8~1Rz的光潔度。活塞孔的圓度、圓柱度可達到1.5~2μm的形位精度，1.5Rz的光潔度。

7.2、提高滑動件表面硬度，增加抗磨耗性能。

為增加滑片表面硬度，日立采用硫碳氮共滲后熱處理技術，硬度可達HRc620以上?！皷|芝”、“三菱”采用SUS440鋼或高速工具鋼經熱處理精加工后，表面再進一步提高硬度的工藝，經氣體軟氮化，表面硬度可達Hv900~1400。松下曾經用人工陶瓷滑片及鋁合金經陶瓷化處理的滑片。三菱電機曾在單缸變頻機上采用高速鋼粉末冶金滑片，熱處理后的硬度可達HRc630。

活塞（低合金鑄鐵）為與滑片形成一對優(yōu)良的摩擦付，淬火后硬度一般控制在HRc450~530或HRc470~550（大型機）。為保證淬火后形成穩(wěn)定的金相組織，有的公司還在淬火—回火處理后增加低溫外理（冰凍處理）工序，以保證長期運行中活塞外圓與氣缸內壁，活塞兩端面與上、下軸承兩端面間形成的間隙恒定不變。

為提高排氣口抗閥片吉打與磨損能力，日本各主要壓縮機廠商均在切削加工后增加擺研滾壓加工工藝，以提高排氣口處材質結構的緊密度，提高其表面硬度增加抗擊打抗磨耗能力，延長閥的使用壽命，降低閥的泄漏損失。 

7.3、為提高曲軸與上、下軸承孔的磨合效果，進一步改善二者間的潤滑狀態(tài)，各大旋轉式壓縮機公司對曲軸作錳鹽磷化處理，為進一步改善曲軸與軸承間的潤滑，“三菱電機”、“松下電器”還在錳處理的基礎上浸漬一層MoS2、固化后起著固體潤滑劑的作用大大改善了壓縮機主軸、主軸承的磨耗狀況，延長了使用壽命。 

7.4、為能有效的去除對壓縮機效率關系密切的氣缸活塞等部件的毛刺尖邊，又不會因倒圓（角）過大而影響到壓縮機的效率，在旋轉式壓縮機上廣泛采用了含磨料的尼龍刷的去毛工藝。活塞內、外圓處銳邊，氣缸內壁與兩端面形成的銳邊經尼龍刷去毛后均能形成一個0.08~0.1mm的細小圓角，達到既無銳邊、毛刺又不影響壓縮機容積效率的效果。 

8、為有效的保護電機，世界各知名壓縮機廠對較大容量的空調壓縮機均改用內藏式溫度、電流同時保護的電機保護器（三菱電機與東芝系在自己的全部壓縮機上均采用內藏式保護器），在變頻機上采用內藏式溫度保護器。目前日本“生方”公司生產的內保護器有二種安裝方式：一是接插在密封接線柱的端梢上，感受排氣溫度與電流來保護電機，這是以綁扎的線圈內的方式更為可靠。

9、壓縮機可靠性的評價試驗方法： 

新品開發(fā)與批量產品有重大工藝、材料、結構變動，均必須進行可靠性評價試驗，通過后方可投產。為確保產品質量，在生產過程中也應定期抽樣作為可靠性考核試驗，如有問題，應立即查清原因，排除后才能讓產品出廠。必須進行的試驗有： 

9.1、重負荷試驗。即在蒸發(fā)溫度（12℃）、冷凝溫度（68℃）均高，壓縮機負荷最重，電機軸功率最大時通過2000Hr~40000Hr的運行試驗，考核壓縮機滑動部件的抗磨耗性；閥的耐久性；電機中各有機材料的抗老化性。其判定標準為：①制冷能力下降在10%以內。②機芯無異常磨耗。③電機有機材料無異常變化。 

9.2、高壓比試驗：即在蒸發(fā)溫度較低（-12~-15℃）冷凝溫度較高（+62℃）時，通過2000Hr的運轉來考核壓縮機。由于此時壓縮機壓比最大，制冷劑流量最小，機芯溫升高，電機又得不到冷卻的情況下，滑動部件間由于熱膨脹可能導致干涉。各有機材料會產生劣化，在此種情況下來評價壓縮機在高壓比下的可靠性（其評價判定標準與重負荷相同）。 

9.3、壓縮機的通、斷試驗：在較高冷凝溫度（62℃）、較低蒸發(fā)溫度（8℃）工況中，在7.5s開7.5s停的斷續(xù)情況下，運行29萬次（整個空調壽命期內壓縮機的開停一般為17萬次）來考核滑片彈簧、橡膠避振腳、閥、升程限位器、電器產品的耐久性。試驗后的判定標準：①壓縮機能否正常工作，壓比可否維持。②能力變化在-10%以內。

只有通過上述考核評價試驗的壓縮機才能認為是屬于高可靠性的產品。才能供應市場并取得消費者的信賴。