CN216278633U - 轴结构、压缩机及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴结构、压缩机及空调器，轴结构，包括：前轴、中轴和后轴，中轴内嵌于前轴的部分轴段内部，前轴的部分轴段套设在后轴的部分轴段外周上，且后轴的轴向一端与中轴的轴向一端相连接。中轴内嵌于前轴内提高了本实用新型的轴结构的刚性和强度，解决轴结构设计成中空结构时刚度和强度均有较大的下降的技术问题。

Description

轴结构、压缩机及空调器

技术领域

本实用新型属于压缩机技术领域，具体涉及一种轴结构、压缩机及空调器。

背景技术

在离心压缩机领域中，轴结构是压缩机中最核心的一部分，轴结构一旦损坏，压势必会影响到压缩机的正常运转，从而产生不可估量的后果，因此在空调设计领域，轴结构的稳定性和可靠性成为整个压缩机的重中之重。

一般制冷行业中，大部分轴结构采用的是单悬臂的连接方式，即两个叶轮和部分重要部件全部置于轴结构前端，导致重心相对于轴结构重心偏差过大，此类安装方法会引起整个曲轴结构统前端过重，后端轻，当转系***在运转过程中容易引起***转动不平稳，轴心轨迹跳动过大，进一步可能会加剧轴结构和轴承磨损。且由于转速过高受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使整个轴结构承受弯曲扭转载荷的作用，造成轴结构的弯曲变形，影响压缩机的正常运转。目前的转轴一般为实心轴，重量大，惯量大，导致电机的机械效率损失大，电机油耗也大。因此在满足转轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。为减小转轴质量及运动时所产生的离心力，转轴轴颈往往作成中空的。在每个轴颈表面上都开有油孔，以便将机油引入或引出，用以润滑轴颈表面。为减少应力集中，主轴颈、轴肩连接处都采用过渡圆弧连接。

部分转轴减重通常情况下主要考虑在曲轴连杆颈一侧减小重量，在曲轴连杆颈一侧减重则可以在满足曲轴平衡率的条件下同时达到减重效果，但是这样带来的负面影响也较大，由于连杆颈中空采用同心圆，则其下侧更靠近曲轴曲柄的危险截面，这样会导致曲轴的刚度和强度均有较大的下降，因此根据上述问题提出一种轴结构。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决轴结构设计成中空结构时刚度和强度均有较大的下降的技术问题。从而提供一种轴结构、压缩机及空调器。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种轴结构，其特征在于，包括：前轴、中轴和后轴，中轴内嵌于前轴的部分轴段内部，前轴的部分轴段套设在后轴的部分轴段外周上，且后轴的轴向一端与中轴的轴向一端相连接。

在一些实施例中，前轴的轴向长度是后轴轴向长度的三倍，中轴的轴向长度是前轴的轴向长度与后轴轴向长度之和的五分之二，前轴采用复合材料制成，中轴采用钢制材料制成，后轴采用高分子聚合物制成。

在一些实施例中，前轴与中轴采用过盈配合固定安装，前轴与后轴采用过盈配合固定安装。

在一些实施例中，前轴、中轴和后轴同轴设置。

在一些实施例中，前轴包括依次设置且外径依次增大的第一轴段、第二轴段和第三轴段，第一轴段的外径为D₅，第二轴段的外径为D₃，中轴内嵌于第三轴段内，第三轴段远离第二轴段的一端套设在后轴上。

在一些实施例中，前轴还包括依次设置在其内部且直径依次增大的第一螺钉孔、第一减重孔和第二减重孔，第一螺钉孔的内径为D₆，第一减重孔的内径为D₄，第二减重孔的内径为D₂，中轴内嵌于前轴内且位于第二减重孔远离第一减重孔的一侧。

在一些实施例中，第一轴段的端部设置有锁紧螺母孔，锁紧螺母孔的底部与第一螺钉孔底部的轴向距离大于10mm，且D₆/D₅＝K₅，K₅取值为0.45-0.51之内。

在一些实施例中，第二轴段的轴向长度为L₃，第一减重孔轴向距离为L₄，第二减重孔轴向距离为L₂，第三轴段靠近第二轴段的一端离中轴的轴向距离为L₁。

在一些实施例中，L₄/L₃＝K₃，K₃取值为0.65-0.68之内，且D₄/D₃＝K₄，K₄取值为0.55-0.58之内。

在一些实施例中，第三轴段靠近第二轴段的外圆周上间隔设置有两个叶轮安装部。

在一些实施例中，叶轮安装部和第三轴段均采用三棱柱结构。

在一些实施例中，三棱柱结构的截面至少由三段R₁圆弧和三段R₂圆弧组成，R₁圆弧与R₂圆弧间隔设置，三棱柱结构的截面的内切圆离R₁圆弧的最大距离为2e。

在一些实施例中，R₁/R₂＝K，K的取值在1.05-1.07区间。

在一些实施例中，叶轮安装部的外径为D₁。

在一些实施例中，L₂/L₁＝K₁，K₁取值为0.9-0.92之内，且D₂/D₁＝K₂，K₂取值为0.51-0.52之内。

在一些实施例中，第三轴段靠近第二轴段的端面轴向设置有多个顶丝孔。

在一些实施例中，中轴的外径为D₇，中轴内部轴向设有第三减重孔，第三减重孔的内径为D₈。

在一些实施例中，D₈/D₇＝K₆，K₆取值为0.62-0.66之内。

在一些实施例中，后轴包括轴向首尾相接的第四轴段和第五轴段，第三轴段套设在第四轴段上，第五轴段采用三棱柱结构。

在一些实施例中，后轴还包括轴向依次设置在其内的第四减重孔、第五减重孔以及第二螺钉孔，第二螺钉孔设置在远离中轴的一端。

在一些实施例中，第四轴段的外径为D₇，第五轴段的外径为D₉，第四减重孔的内径为D₈，第五减重孔的内径为D₁₀。

在一些实施例中，D₁₀/D₉＝K₇，K₇取值在0.64-0.66之间。

在一些实施例中，第二螺钉孔的底部距后轴远离中轴的一端端面的距离大于10mm。

在一些实施例中，第二螺钉孔的直径为D₁₁，D₁₁/D₁₀＝K₈，K₈取值为0.2-0.5之内。

在一些实施例中，后轴远离中轴的端面设置有多个顶丝孔。

本实用新型还提供一种压缩机，包括上述的轴结构。

本实用新型还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

本实用新型提供的轴结构具有下列有益效果：

本实用新型提供了一种轴结构，其特征在于，包括：前轴、中轴和后轴，中轴内嵌于前轴的部分轴段内部，前轴的部分轴段套设在后轴的部分轴段外周上，且后轴的轴向一端与中轴的轴向一端相连接。中轴内嵌于前轴内提高了本实用新型的轴结构的刚性和强度，解决轴结构设计成中空结构时刚度和强度均有较大的下降的技术问题。

另一方面，本实用新型提供的空调器和压缩机基于上述轴结构设计的，其有益效果参见上述轴结构的有益效果，在此，不一一赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例的轴结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的轴结构的前轴的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的轴结构的中轴的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的轴结构的后轴的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的轴结构的轴向视图。

附图标记表示为：

10、前轴；11、第一轴段；12、第二轴段；13、第三轴段；14、第一螺钉孔；15、第一减重孔；16、第二减重孔；18、锁紧螺母孔；19、叶轮安装部；20、中轴；21、第三减重孔；30、后轴；31、第四轴段；32、第五轴段；33、第四减重孔；34、第五减重孔；35、第二螺钉孔；40、顶丝孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1至图5所示，本实用新型还提供了包括：前轴10、中轴20和后轴30，中轴20内嵌于前轴10的部分轴段内部，前轴10的部分轴段套设在后轴30的部分轴段的外周上，且后轴30的轴向一端与中轴20的轴向一端相连接。

本实例的中轴20轴向内嵌于前轴10内，前轴10的一端套设在后轴30的部分轴段的外周上，且后轴30的端部与前轴10的端部相连接，中轴20内嵌于前轴10内提高了本实用新型的轴结构的刚性和强度。

在一些实施例中，前轴10的轴向长度是后轴30轴向长度的三倍，中轴20的轴向长度是前轴10的轴向长度与后轴30轴向长度之和的五分之二，前轴10采用复合材料制成，中轴20采用钢制材料制成，后轴30后轴采用高分子聚合物制成。

在本实施例中前轴10采用复合材料制成，复合材料密度低于常用的钢制材料，强度高，耐磨耐热，一方面能够减轻轴结构的质量，另一方面由于前轴是支撑叶轮的旋转部分，因此保障了叶轮支撑所需要的刚度；中轴20采用钢制材料制成，密度大，能够使轴结构的重心落在轴承支撑点，一方面能够对整个轴结构提高较好的支撑力，另一方面能够使得轴结构获得较好的同心度，使运转更加平稳；后轴30部分考虑该部分末端只受到电机轴承所施加的力，因此该部分主要采用密度较低的高分子聚合物制成，密度低于钢制材料。一方面既能减轻整个轴结构的重量，另一方面提高轴结构刚度的同时，减轻了轴承的承载。

在一些实施例中，前轴10与中轴20采用过盈配合固定安装，前轴10与后轴30采用过盈配合固定安装。保证了前轴10、中轴20和后轴30之间紧密连接。

在一些实施例中，前轴10、中轴20和后轴30同轴设置。保证了前轴10、中轴20和后轴30运转的平稳性。

在一些实施例中，前轴10包括依次设置且外径依次增大的第一轴段11、第二轴段12和第三轴段13，第一轴段11的外径为D₅，第二轴段12的外径为D₃，中轴20内嵌于第三轴段13内，第三轴段13远离第二轴段12的一端套设在后轴30上。前轴10采用直径不同的多段结构，减轻了不必要部分，进一步减轻了轴结构重量。

在一些实施例中，前轴10还包括依次设置在其内部且直径依次增大的第一螺钉孔14、第一减重孔15和第二减重孔16，第一螺钉孔14的内径为D₆，第一减重孔15的内径为D₄，第二减重孔16内径为D₂，中轴20内嵌于前轴10内且位于第二减重孔16远离第一减重孔15的一侧。通过设置第一螺钉孔14、第一减重孔15和第二减重孔16进一步减轻了轴结构重量。

在一些实施例中，第一轴段11的端部设置有锁紧螺母孔18，锁紧螺母孔18的底部与第一螺钉孔14底部的轴向距离大于10mm，锁紧螺母孔18的底部不会贯穿至第一螺钉孔14，且D₆/D₅＝K₅，K₅取值为0.45-0.51之内，当K₅处于本实施例取值范围内时，在最大化减轻了轴结构重量的同时也保证轴结构的刚度和强度。

在一些实施例中，第二轴段12的轴向长度为L₃，第一减重孔轴向距离为L₄，第二减重孔轴向距离为L₂，第三轴段13靠近第二轴段12的一端离中轴20的轴向距离为L₁。

在一些实施例中，L₄/L₃＝K₃，K₃取值为0.65-0.68之内，且D₄/D₃＝K₄，K₄取值为0.55-0.58之内，当K₃和K₄处于本实施例取值范围内时，在最大化减轻了轴结构重量的同时也保证轴结构的刚度和强度。

在一些实施例中，第三轴段13靠近第二轴段12的外圆周上间隔设置有两个叶轮安装部19。

在一些实施例中，叶轮安装部19和第三轴段13均采用三棱柱结构。

叶轮安装部19和前轴10均采用三棱柱结构减少了原有键连接或者无键连接的应力集中源，减少了应力集中，使轴结构能够传递更大的转矩。

在一些实施例中，三棱柱结构的截面至少由三段R₁圆弧和三段R₂圆弧组成，R₁圆弧与R₂圆弧间隔设置，三棱柱结构的截面的内切圆离所述R₁圆弧的最大距离为2e。

其中，R₁/R₂＝K，K的取值在1.05-1.07区间。

叶轮安装部19采用三棱柱结构，K的取值在1.05-1.07区间，一方面装拆方便，保证叶轮和第三轴段13间良好的对中性，提高了轴结构的装配精度。另一方面，加工精度高，保障了叶轮与第三轴段13之间的配合精度，减少了传统叶轮带键或者不带键连接所产生的应力集中源，使得第三轴段13能够提高较大的转矩，进一步提高了临界转速。

在一些实施例中，叶轮安装部19的外径为D₁。

在一些实施例中，L₂/L₁＝K₁，K₁取值为0.9-0.92之内，且D₂/D₁＝K₂，K₂取值为0.51-0.52之内，当K₁和K₂处于本实施例取值范围内时，能够最大化减轻了轴结构重量的同时也保证轴结构的刚度和强度。

在一些实施例中，第三轴段13靠近第二轴段12的端面轴向设置有多个顶丝孔40。此处设置多个顶丝孔40一方面能够较方便的对轴结构进行拆装，同时还能达到减重的目的。另一方面能够在轴结构进行动平衡配平时提供一种配重手段。

在一些实施例中，中轴20的外径为D₇，中轴20内部轴向设有第三减重孔21，第三减重孔21的内径为D₈，设置第三减重孔21减轻了轴结构的重量。

在一些实施例中，D₈/D₇＝K₆，K₆取值为0.62-0.66之内。当K₆处于本实施例取值范围内时，在最大化减轻了轴结构重量的同时也保证轴结构的刚度和强度。

在一些实施例中，后轴30包括轴向首尾相接的第四轴段31和第五轴段32，第三轴段13套设在第四轴段31上，第五轴段32采用三棱柱结构。后轴30采用直径不同的多段结构，减轻了不必要部分，进一步减轻了轴结构重量；第五轴段32采用三棱柱结构减少了原有键连接或者无键连接的应力集中源，减少了应力集中，使轴结构能够传递更大的转矩。

在一些实施例中，后轴30还包括轴向依次设置在其内的第四减重孔33、第五减重孔34以及第二螺钉孔35，第二螺钉孔35设置在远离中轴20的一端，第四减重孔33、第五减重孔34以及第二螺钉孔35的设置减轻了轴结构的重量。

在一些实施例中，第四轴段31的外径为D₇，第五轴段32的外径为D₉，第四减重孔33的内径为D₈，第五减重孔34的内径为D₁₀。

在一些实施例中，D₁₀/D₉＝K₇，K₇取值在0.64-0.66之间，当K₇处于本实施例取值范围内时，在最大化减轻了轴结构重量的同时也保证轴结构的刚度和强度。

在一些实施例中，第二螺钉孔35的底部距后轴30远离中轴20的一端端面的距离大于10mm，确保第二螺钉孔35的底部不会贯穿后轴30。

在一些实施例中，第二螺钉孔35的直径为D₁₁，D₁₁/D₁₀＝K₈，K₈取值为0.2-0.5之内。当K₈处于本实施例取值范围内时，在最大化减轻了轴结构重量的同时也保证轴结构的刚度和强度。

在一些实施例中，后轴30远离中轴20的端面设置有多个顶丝孔40。此处设置多个顶丝孔40一方面能够较方便的对轴结构进行拆装，同时还能达到减重的目的。另一方面能够在轴结构进行动平衡配平时提供一种配重手段。

本实用新型还提供一种压缩机，包括上述的轴结构。

本实用新型还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (27)

1.一种轴结构，其特征在于，包括：前轴(10)、中轴(20)和后轴(30)，所述中轴(20)内嵌于所述前轴(10)的部分轴段内部，所述前轴(10)的部分轴段套设在所述后轴(30)的部分轴段的外周上，且所述后轴(30)的轴向一端与所述中轴(20)的轴向一端相连接。

2.根据权利要求1所述的轴结构，其特征在于，所述前轴(10)的轴向长度是所述后轴(30)轴向长度的三倍，所述中轴(20)的轴向长度是所述前轴(10)的轴向长度与所述后轴(30)轴向长度之和的五分之二，所述前轴(10)采用复合材料制成，所述中轴(20)采用钢制材料制成，所述后轴(30)采用高分子聚合物制成。

3.根据权利要求1所述的轴结构，其特征在于，所述前轴(10)与所述中轴(20)采用过盈配合固定安装，所述前轴(10)与所述后轴(30)采用过盈配合固定安装。

4.根据权利要求1所述的轴结构，其特征在于，所述前轴(10)、中轴(20)和所述后轴(30)同轴设置。

5.根据权利要求1所述的轴结构，其特征在于，所述前轴(10)包括依次设置且外径依次增大的第一轴段(11)、第二轴段(12)和第三轴段(13)，所述第一轴段(11)的外径为D₅，所述第二轴段(12)的外径为D₃，所述中轴(20)内嵌于第三轴段(13)内，所述第三轴段(13)远离所述第二轴段(12)的一端套设在所述后轴(30)上。

6.根据权利要求5所述的轴结构，其特征在于，所述前轴(10)还包括依次设置在其内部且直径依次增大的第一螺钉孔(14)、第一减重孔(15)和第二减重孔(16)，所述第一螺钉孔(14)的内径为D₆，所述第一减重孔(15)的内径为D₄，所述第二减重孔(16)内径为D₂，所述中轴(20)内嵌于所述前轴(10)内且位于所述第二减重孔(16)远离所述第一减重孔(15)的一侧。

7.根据权利要求6所述的轴结构，其特征在于，所述第一轴段(11)的端部设置有锁紧螺母孔(18)，所述锁紧螺母孔(18)的底部与第一螺钉孔(14)底部的轴向距离大于10mm，且所述D₆/D₅＝K₅，所述K₅取值为0.45-0.51之内。

8.根据权利要求6所述的轴结构，其特征在于，所述第二轴段(12)的轴向长度为L₃，所述第一减重孔(15)轴向距离为L₄，所述第二减重孔(16)轴向距离为L₂，所述第三轴段(13)靠近所述第二轴段(12)的一端离所述中轴(20)的轴向距离为L₁。

9.根据权利要求8所述的轴结构，其特征在于，所述L₄/L₃＝K₃，所述K₃取值为0.65-0.68之内，且所述D₄/D₃＝K₄，所述K₄取值为0.55-0.58之内。

10.根据权利要求8所述的轴结构，其特征在于，所述第三轴段(13)靠近所述第二轴段(12)的外圆周上间隔设置有两个叶轮安装部(19)。

11.根据权利要求10所述的轴结构，其特征在于，所述叶轮安装部(19)和所述第三轴段(13)均采用三棱柱结构。

12.根据权利要求11所述的轴结构，其特征在于，所述三棱柱结构的截面至少由三段R₁圆弧和三段R₂圆弧组成，所述R₁圆弧与R₂圆弧间隔设置，所述三棱柱结构的截面的内切圆离所述R₁圆弧的最大距离为2e。

13.根据权利要求12所述的轴结构，其特征在于，所述R₁/R₂＝K，所述K的取值在1.05-1.07区间。

14.根据权利要求10所述的轴结构，其特征在于，所述叶轮安装部(19)的直径为D₁。

15.根据权利要求14所述的轴结构，其特征在于，所述L₂/L₁＝K₁，所述K₁取值为0.9-0.92之内，且所述D₂/D₁＝K₂，所述K₂取值为0.51-0.52之内。

16.根据权利要求5所述的轴结构，其特征在于，所述第三轴段(13)靠近所述第二轴段(12)的端面轴向设置有多个顶丝孔(40)。

17.根据权利要求1所述的轴结构，其特征在于，所述中轴(20)外径为D₇，所述中轴(20)内部轴向设有第三减重孔(21)，所述第三减重孔(21)直径为D₈。

18.根据权利要求17所述的轴结构，其特征在于，所述D₈/D₇＝K₆，所述K₆取值为0.62-0.66之内。

19.根据权利要求5所述的轴结构，其特征在于，所述后轴(30)包括轴向首尾相接的第四轴段(31)和第五轴段(32)，所述第三轴段(13)套设在所述第四轴段(31)上，所述第五轴段(32)采用三棱柱结构。

20.根据权利要求19所述的轴结构，其特征在于，所述后轴(30)还包括轴向依次设置在其内的第四减重孔(33)、第五减重孔(34)以及第二螺钉孔(35)，所述第二螺钉孔(35)设置在远离所述中轴(20)的一端。

21.根据权利要求20所述的轴结构，其特征在于，所述第四轴段(31)的外径为D₇，所述第五轴段(32)的外径为D₉，所述第四减重孔(33)的内径为D₈，所述第五减重孔(34)的内径为D₁₀。

22.根据权利要求21所述的轴结构，其特征在于，所述D₁₀/D₉＝K₇，所述K₇取值在0.64-0.66之间。

23.根据权利要求22所述的轴结构，其特征在于，所述第二螺钉孔(35)的底部距所述后轴(30)远离所述中轴(20)的一端端面的距离大于10mm。

24.根据权利要求22所述的轴结构，其特征在于，所述第二螺钉孔(35)的直径为D₁₁，所述D₁₁/D₁₀＝K₈，所述K₈取值为0.2-0.5之内。

25.根据权利要求1所述的轴结构，其特征在于，所述后轴(30)远离所述中轴(20)的端面设置有多个顶丝孔(40)。

26.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-23任一项所述的轴结构。

27.一种空调器，其特征在于，包括权利要求24所述的压缩机。

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