Опорные узлы спиральных компрессоров сплит-систем: упорный шарикоподшипник подвижной спирали

1785 75

В конструкции спиральных компрессоров (Scroll), применяемых в мощных бытовых сплит-системах и полупромышленных комплексах, процесс сжатия хладагента сопровождается образованием значительной осевой силы. Эта газовая тяга стремится оттолкнуть подвижную (орбитальную) спираль от неподвижной верхней спирали.

Для восприятия этой нагрузки и обеспечения плавного орбитального движения в нижней части подвижной спирали применяется упорный шарикоподшипник.

Условия эксплуатации и материалы

Узел располагается непосредственно под базовой плитой орбитальной спирали и функционирует в условиях высоких осевых нагрузок. Параметры его работы определяются следующими факторами:

Тип опор. Применяется одинарный упорный шарикоподшипник, конструкция которого обязательно включает сепаратор (штампованный стальной или из высокотемпературного инженерного пластика) для удержания тел качения. В моделях, требующих повышенной грузоподъемности, вместо шариковых могут использоваться полнокомплектные упорные роликоподшипники.
Нагрузки. Действует высокая и постоянная осевая нагрузка от давления сжимаемого газа. Радиальные усилия на этот узел незначительны (их компенсируют радиальные опоры коленчатого вала). Скорость орбитального движения задается частотой вращения вала инверторного привода (от 1000 до 7000 об/мин).
Условия среды. Подшипник функционирует в среде маслофреоновой смеси при температурах нагнетания до +110…+130 °C. Смазывание осуществляется непрерывной подачей синтетического масла (POE или PVE), циркулирующего в смеси с хладагентом (R410A, R32), поступающего под давлением из центрального канала вала.

Выбор упорного подшипника качения для данного узла обусловлен необходимостью снизить потери на трение. Сохранение исходной геометрии тел качения и беговых дорожек имеет большое значение: выработка приводит к проседанию подвижной спирали, увеличению торцевого зазора в рабочих камерах и, как следствие, к снижению холодопроизводительности агрегата.

Сценарии износа узла

Ресурс упорного подшипника орбитальной спирали тесно связан со стабильностью возврата масла и температурным режимом контура.

Основные пути деградации сведены в таблицу:

Фактор износа	Физика процесса	Диагностические признаки
Разжижение масла (попадание жидкого фреона)	При возврате в картер неиспарившегося жидкого хладагента синтетическое масло теряет кинематическую вязкость. Упорный подшипник переходит в режим граничного или сухого трения. Возникает перегрев и образуются задиры на дорожках качения.	Появление металлического скрежета при старте, быстрое снижение холодопроизводительности сплит-системы.
Усталостное выкрашивание (питтинг)	Длительная работа на высоких давлениях конденсации (например, при загрязненном наружном теплообменнике) создает осевую перегрузку. Под поверхностью дорожек качения формируются усталостные микротрещины, приводящие к отслаиванию частиц стали.	Постепенное нарастание глухого шума. Образование стальной пудры в масле. Потеря компрессии из-за увеличения торцевого зазора между профилями спиралей.
Химическая деградация и омеднение	Присутствие влаги в контуре запускает гидролиз POE-масла с выделением кислот. Развивается процесс электрохимического осаждения меди на стальных шариках и кольцах, что нарушает геометрию качения и повышает сопротивление вращению.	Изменение цвета компрессорного масла на темный. Рост энергопотребления инвертора, возможные отключения компрессора по токовой защите.

Вопрос-ответ

Почему в качестве упорной опоры орбитальной спирали используют шарикоподшипники, а не гидродинамическую пяту скольжения?

Гидродинамическая пята (упорное кольцо скольжения) также применяется в ряде конструкций спиральных компрессоров. Однако шарикоподшипник обеспечивает меньшее сопротивление трению, особенно в моменты пуска компрессора, когда масляный клин еще не успел сформироваться. Это повышает энергоэффективность агрегата и снижает стартовые токи электродвигателя.

Что происходит с компрессором, если упорный шарикоподшипник выходит из строя?

При критическом износе беговых дорожек или сепаратора орбитальная спираль теряет надежную осевую опору и смещается вниз. Уплотнение по торцам спиралей нарушается, сжимаемый газ перетекает между камерами высокого и низкого давления. Агрегат продолжает вращаться и потреблять электроэнергию, но теряет способность перекачивать хладагент и охлаждать помещение.

Можно ли заменить поврежденный упорный подшипник подвижной спирали?

Герметичные спиральные компрессоры собираются в цельносварном стальном корпусе. При выходе из строя внутренних опорных узлов компонентный ремонт, как правило, не производится. При подтвержденном диагнозе требуется замена компрессора в сборе. Данная процедура сопровождается промывкой фреоновой магистрали сплит-системы специальным растворителем для удаления стальной пудры и продуктов износа подшипника.

Технико-коммерческий инженер ГК Индатэк Смирнов А. В.

умный дом, новости, техника

Поделиться в соцсетях:

Умный дом Общая информация Система управления

Отопление Системы отопления Автономная Схема разводок

Умный торговый центр Умный офис Водоснабжение и канализация

Другие статьи

7 ноября

Автоматика

Охранная система для дома

Времена, когда охранные системы для дома были доступны лишь богатым клиентам, постепенно уходят в прошлое.