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(共37张PPT)
模块四 汽车空调制冷系统构造与维修
课题4.1 制冷压缩机简介
课题4.2 压缩机和离合器
课题4.3 制冷系统的连接部件和排出管线
课题4.4 冷凝器
课题4.5 蒸发器
课题4.6 热力膨胀阀和塑料节流管
课题4.7 储液干燥器和气液分离器
课题4.1 制冷压缩机简介
一、制冷压缩机的作用
制冷压缩机是汽车制冷系统的心脏，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力源，其主要作用是对制冷剂进行抽吸、压缩和循环。变排量压缩机还起着根据热负荷大小调节制冷剂循环量的作用。
1.抽吸作用
压缩机工作时将蒸发器内低温、低压的气态制冷剂抽吸到压缩机汽缸中，有了压缩机的抽吸作用，才能使蒸发器内的压力再降低，制冷剂更容易沸腾，蒸发器的温度下降。
2.压缩作用
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课题4.1 制冷压缩机简介
压缩机吸人的是低温低压的制冷剂蒸汽，经过它的压缩把低温低压的制冷剂蒸汽转变为高温高压的制冷剂蒸汽。
3.循环作用
压缩机将压缩后的高温高压气态制冷剂排出送到冷凝器向外放热，这样制冷剂在制冷系统中不断地循环，压缩机就是制冷剂循环的动力来源，因此，也有人将其称为空调泵。
二、对汽车空调压缩机的特殊要求
除部分客车空调压缩机是由专门的辅助发动机直接驱动外，大部分汽车空调压缩机均由汽车主发动机带动，压缩机的转速受汽车发动机转速影响变化很大，并且工作条件很差。因此，对汽车空调压缩机在性能和结构上提出了下列特殊要求。
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课题4.1 制冷压缩机简介
1.在汽车低速行驶时具有较强的制冷能力
汽车在高速行驶时，要求制冷系统实现低耗能，即高速性能好。同时也希望汽车要有良好的低速性能，即要求在低速运转时有较大的制冷供暖能力和较高的效率。高速运行时要求输人功率低，这样不仅能节省油耗，而且能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车动力性。
2.体积小，质量小
这也是对所有汽车零件的要求。从发动机机舱安装空间越来越小这一角度考虑，也要求压缩机小型化。
3.要能经受恶劣的运行条件，可靠性好
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课题4.1 制冷压缩机简介
由于汽车发动机室温度较高，怠速时常高达80℃以上，并且汽车空调的冷凝压力较高，因此要求压缩机耐高温、高压。由于汽车在颠簸的道路上高速行驶，部件必须有良好的抗振性，机组密封性能要好。
4.对汽车的不利影响要小
要求压缩机运行平稳、噪声低、振动小，开、停压缩机时对发动机转速的影响不应太大，启动扭矩要小。
5.制造容易，价格低廉
汽车空调技术是近二十多年来发展最快的技术领域之一，每年全世界公布的专利技术有几十项。新型制冷设备、新型压缩机层出不穷。在压缩机的性能中，主要是排气量、制冷量、输人功率、净重和容积效率等不同程度得到改善，但在其制造方面趋向容易，价格趋向低廉。
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课题4.1 制冷压缩机简介
三、汽车空调压缩机的分类
汽车空调压缩机一般采用开启式、容积式结构，除部分由专门的辅助发动机直接驱动外，大多靠电磁离合器由带轮与发动机通过传动带进行连接。现在随着电动汽车的发展，也出现了一种由直流无刷电动机或交流电动机驱动的全封闭式压缩机，但市场上数量极少
大型客车空调压缩机，一般采用传统的曲轴连杆机构，即活塞式结构。中、小型汽车空调压缩机以摆动斜盘式、旋转斜盘式、涡旋式和滑片式为主。
活塞压缩机属传统结构，工艺成熟、零件数量少、可靠性高。但其效率较低、尺寸较大，并且往复惯性力大，不适用于高转速工作，目前仅限于大排量工作场合。
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课题4.1 制冷压缩机简介
斜盘压缩机又分为旋转斜盘式和摆动斜盘式两种，是目前应用最多的机型，其结构紧凑，便于向变排量压缩机转化。目前，批量生产的变排量压缩机，基本上都是由斜盘压缩机衍生而来的，涡旋变排量压缩机只占市场份额的极小部分
旋转压缩机以结构紧凑、效率高、允许转速高为主要特点，但工艺要求高、加工困难、怠速时效率降低。
四、定排量压缩机的主要结构形式
大排量的定排量压缩机以活塞式为主，中小排量的定排量压缩机以旋转斜盘式和摆动斜盘式为主。
1.活塞压缩机
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课题4.1 制冷压缩机简介
活塞压缩机属传统结构类型的压缩机，早期的汽车空调压缩机大多采用此种形式。近来中小车辆已采用其他形式的压缩机，而大客车仍采用活塞压缩机。活塞压缩机的结构如图4-1所示，曲轴上装有连杆，通过曲轴的旋转带动连杆，使活塞在汽缸里进行往复运动，吸人和压缩制冷剂。活塞上部的汽缸体上装有进、排气总成，在机体和曲轴之间装有防制冷剂泄漏的机械式油封为保证零件的正常运转，在曲轴箱内充有规定量的润滑油，并装有供油油泵。
(1)曲轴连杆机构(曲轴连杆式压缩机)由活塞销、连杆支撑，借助于曲轴旋转运动转换成往复运动完成压缩制冷剂的作用。
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课题4.1 制冷压缩机简介
(2)汽缸体、汽缸盖。根据活塞排量的大小，活塞压缩机的汽缸数有两缸、四缸、六缸等多种规格，在压缩机机体上呈一字形、W形或V形排列。压缩机机体外壳材质，有的厂家将原来的灰铸铁机构设计改为铝制结构，以减小压缩机的总质量。
(3)进、排气阀设有进气阀片、排气阀片、阀门片、挡片等组片。当活塞下降时汽缸内压力降低从蒸发器来的低温低压气体通过压力差的作用，推开进气阀片进人汽缸;当活塞上升时，制冷剂被压缩，压力上升，排气阀片被制冷剂压向关闭位置。当制冷剂的压力达到一定值后，排气阀片被打开，高温高压气体被排出送往冷凝器。其他各种形式的进、排气阀工作原理基本与此相同。
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课题4.1 制冷压缩机简介
由于阀片工作条件恶劣，阀片材料应能经受冲击和高压，并且要有良好的耐疲劳强度、加工性能和短时冲击能力，一般采用瑞典阀片钢或口本PK钢制成。需要高疲劳强度的应用场合采用高强度不锈钢作阀片材料。
(4)润滑机构。曲轴连杆机构由于高速运转，必须要有润滑油在摩擦副部位进行润滑。常见的润滑方式有飞溅润滑及油泵润滑两种。强制性润滑措施是用连接于主轴尾端的油泵，将积存于曲轴箱底部的润滑油吸人，通过主轴中的油孔向各轴承及轴封供油。它不受转向的影响，还可通过配套内安装的油压控制阀确保稳定的油压。
(5)轴封机构。其主要采用机械轴封的结构形式，由弹性挡圈、动环圈、0形圈、静环圈组成。
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课题4.1 制冷压缩机简介
汽车空调对轴封的要求很高，这主要是汽车空调压缩机工作环境十分恶劣，不仅灰尘大、振动大，而且启动频繁、主轴易窜动。因此在不同环境条件下，当压缩机启动、运转、停车和主轴发生颤振与少许窜动时，轴封都应该保证阻止制冷剂泄漏。为此，要求轴封的固定部位(静环圈)和旋转部位(动环圈)的接触面(密封面)处应有较高的加工精度。
轴封材料要具有耐磨、耐油、耐制冷剂和耐高温的性能，而且还要考虑轴封材料之间、轴封材料与压缩机主轴之间的配合间隙及热膨胀特性。要注意合理选择密封处的压紧力，避免因压紧力过大而引起摩擦、磨损及功耗的增加，甚至损坏轴封。此外，在进行压缩机总体设计时，应保证轴封有良好的润滑和冷却。由此可见，轴封机构是压缩机中技术难度较大的关键零件之一。
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课题4.1 制冷压缩机简介
在轴封材料选择方面，静环圈原采用聚酞亚胺等有机材料，现在已有部分厂家采用陶瓷或石墨等高耐磨材料。
2.双向旋转抖盘压缩机
双向旋转斜盘压缩机起源于双向六缸机型，现在已演变成双向十缸机，该机型国内外都有很多厂家生产，是目前分布最广的机型。双向旋转斜盘压缩机具有可靠性高、对压缩机支架冲击小、排气脉冲小、噪声低、结构紧凑等优点。但也存在零件多、装配和加工工艺复杂、成本高等缺点。
(1)典型结构。双向旋转斜盘压缩机的结构如图4-2所示。
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课题4.1 制冷压缩机简介
(2)工作原理。双向旋转斜盘压缩机也采用往复式单向活塞结构，工作原理和摆动斜盘压缩机相似，就是将带轮通过主轴和斜盘传进来的旋转运动，转换成活塞的往复运动。主要不同点就是没有防旋转机构，而是通过活塞两端分别支撑在两汽缸缸孔内来避免其旋转运动。斜盘倾斜旋转时，通过半圆形滑履来推动活塞往复运动，活塞本身的自旋由斜盘的外沿来限制。双向旋转斜盘压缩机的运动机构如图4-3所示。
3.摆动抖盘压缩机
摆动斜盘压缩机是目前国内生产批量最大的压缩机机型，排量为100-160 mL，主要配套各种类型轿车、微型车和货车等。
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课题4.1 制冷压缩机简介
(1)工作原理。摆动斜盘压缩机采用往复式单向活塞结构，工作原理是将带轮通过主轴和斜盘的旋转运动，转换成活塞的往复运动。与活塞连接的行星盘，在一对防旋转轮的作用下，在斜盘的推动下只能作摆动，不能跟斜盘一道旋转，致使活塞在汽缸缸孔内沿轴向作往复运动。摆动斜盘压缩机结构如图4-4所示。
(2)典型结构。摆动斜盘定排量压缩机主要有7H系列和SH系列，主要优点就是容积效率高。下面以7H系列为例介绍其基本结构。
摆动斜盘压缩机就是将5个(或7个)活塞沿圆周方向均匀布置在汽缸体缸孔内，通过连杆与行星盘铆接在一起。斜盘与主轴用弹性圆柱销固定在一起，穿过前缸盖中孔，通过径向轴承和滚针轴承的支撑，安装在前缸盖内。
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课题4.1 制冷压缩机简介
一对防旋齿轮副通过调节螺钉和弹簧，将行星盘压向斜盘，并通过径向轴承与斜盘配合。防旋1 h.轮副中的动1 h.轮与行星盘铆紧，并与行星盘一起摆动。静齿轮通过键与汽缸体固定在一起。通过1 h.轮副的啮合，起到防止行星盘旋转的目的。选择一定厚度的汽缸垫保证活塞顶部有合适的余隙。用高强度螺栓将后缸盖和汽缸体、汽缸体和前缸盖连接在一起。汽缸体上有一细小的常通孔与后缸盖的吸气腔相通，确保曲轴箱内压力不至于过高。
4.涡旋压缩机
涡旋压缩机是一种新型的容积式压缩机。涡旋压缩机的工作原理，早在1900年就由法国的L. Greux提出。
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课题4.1 制冷压缩机简介
但由于缺乏精确的加工手段来加工涡旋盘，缺乏合适的机构来支撑沿轨道运行的动涡旋盘，并且此种机构的轴向气体推力很大，气体泄漏问题不易解决，以及涡旋盘之间的磨损问题也较难解决，因此长期以来该种结构一直未投人实际使用。直到1970年，美国A, D, L公司进行第一次可行性研究，到1976年才开始用于商业及汽车空调压缩机在20世纪70年代末，口本三电公司引进了美国A, D, L公司的涡旋压缩技术，进行了分析，于1981年决定生产TR型系列的涡旋式制冷压缩机。1987年又研制了一种容量可变的涡旋压缩机。
(1)典型结构。图4-5给出了汽车空调用涡旋压缩机的总体断面图，主要零部件有动涡旋盘、定涡旋盘、回旋机构、防旋转机构、前盖部件和机体。该压缩机的动、定涡旋盘由铝合金压铸而成，动涡旋盘顶端设有密封条。
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课题4.1 制冷压缩机简介
铝合金压铸而成，动涡旋盘顶端设有密封条。动涡旋盘壁经过硬质阳极氧化处理，保持其对未处理定涡旋盘的耐磨性。在定涡旋盘底平面装有防磨板，以防止动涡旋盘顶端的密封条使其磨损。定涡旋盘背面设有排气口和排气阀片。排气阀片既可以防止高压气体倒流而导致效率的下降，又可以防止电磁离合器脱开时的主轴倒转。主轴由球轴承和支撑，动旋盘通过带偏心套的回旋曲柄机构实现回转运动。
(2)工作原理。涡旋压缩机是一种靠定涡旋盘与动涡旋盘的相对运动，使密闭空间中的容积发生变化从而排出高压气体的机构。图4-6所示为涡旋压缩机的工作原理。
一对参数相同的型线构成的涡旋盘，它们相互错开180。成一对啮合体(几个点上相互接触)。
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课题4.1 制冷压缩机简介
当主轴旋转时，动涡旋盘2围绕一定的回旋半径作回旋运动(动涡旋盘2并不围绕其涡旋盘中心旋转)时，一对涡旋盘的接触点向中心移动，月牙形容积也向中心移动，容积不断缩小，制冷剂气体压力不断升高。在吸气结束时，一对涡旋盘共形成两对月牙形容积，其中最大的一对月牙形容积砚即将开始压缩，如图4-6 (a)所示。动涡旋盘2以一定的回旋半径绕定涡旋盘1继续回转运动，原最大的月牙形容积被压缩到图4 -6 (b)所示大小。在压缩的同时，动涡旋盘2与定涡旋盘1的外周又形成吸气容积I和V。主轴驱动动涡旋盘2继续回旋运动，被压缩的容积缩小到如图4 -6(c)所示最小压缩容积W(此容积根据内容积比值确定)，这一对月牙形容积中的制冷剂气体，即将与设在涡旋盘中心的排气口相通。而外部又形成一对吸气容积II和IQ，又回旋，再压缩，如此周而复始地完成吸气、压缩、排气工作过程。
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课题4.1 制冷压缩机简介
缩、排气工作过程。一股制冷剂气体在涡旋压缩机中，从吸气、压缩到排气的工作过程，并不是动涡旋盘在回旋一个360。内所能完成的，需要多少个360。才能完成，与涡旋的圈数有关。例如，一台三整圈的涡旋压缩机，需回转三个360。才能完成一个循环。由此可知，由于涡旋压缩机有多个工作容积同时工作，在动涡旋盘回转一个360。内，其吸气、压缩、排气过程是连续进行的。
5.滑片压缩机
滑片压缩机又称旋叶压缩机，其结构紧凑、外形尺寸小，比较适合小型汽车。如重庆长安生产的微型车和天津市微型汽车厂生产的夏利车等都采用滑片压缩机。滑片压缩机有椭圆形和正圆形两种汽缸形式;滑片数有二、三、四、五等几种。滑片压缩机的工作原理如图4-7所示。
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课题4.1 制冷压缩机简介
在正圆形和椭圆形汽缸内偏心(对正圆形汽缸)或同心(对椭圆形汽缸)地安装一个带有几个滑片的转子。转子旋转时，由于离心力和油压的作用，使滑片从滑片槽中向外仲出，与汽缸壁接触，将汽缸分成几个隔腔。随着轴的旋转，隔腔的容积从大到小发生变化，以进行制冷剂的压缩与吸人，制冷剂从吸人口吸人，被压缩的气体通过排气阀排出。
滑片压缩机在高速时，制冷效率比较高，但在低速时，由于离心力小，有可能发生叶片不能充分外仲，泄漏量增加，从而使制冷效率下降的情况为解决这个问题，杰克赛尔( ZEXEL)公司开发的滑片压缩机，在后端设有可对叶片施加背压的触发阀。触发阀由弹簧、止回球阀和销钉组成。在低速时，可使排气侧的制冷剂气体通过触发阀、滚针轴承间隙及特殊的腰形槽，对叶片背面施加压力，促使叶片外伸。
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课题4.1 制冷压缩机简介
在这种压缩机的壳体上，还装有测量排气温度的传感器，当温度大于150℃时，线圈断电，电磁离合器脱开，以保证压缩机完好;当温度低于130℃时，传感器簧片恢复，电磁离合器又可正常工作。
实现排量调节的原理，是在汽缸吸人口处有一缺口，靠这一部分的节流起到节省动力的作用。这部分流量正比于缺口截面积与流人时间的乘积。高速时叶片通过缺口的时间短，制冷剂流人量相对减少。吸气过程结束时，汽缸内的气体量少，压力降低，制冷量的消耗功就少为此还带来另一个好处:高速时车内温度不会过低，压缩机的停转次数少，车内的温度比较平稳，对发动机冲击少。
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课题4.1 制冷压缩机简介
五、变排量压缩机的主要结构形式
变排量压缩机主要优点如下:
①消除了由于电磁离合器吸合脱开动作引起的发动机转速的波动。
②在某些工况下(如低速、爬坡)可防止发动机熄火
③减少了空调系统制冷温度的波动。
④功率消耗减少，最大可减少25 %
⑤大大改善低温环境中的舒适性。
1.摆动抖盘式变排量压缩机
摆动斜盘式变排量压缩机，是最早出现也是目前应用最广的变排量压缩机。VS压缩机是世界上第一台变排量压缩机。下面以VS压缩机为例介绍摆动斜盘式变排量压。
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课题4.1 制冷压缩机简介
(1)摆动斜盘式总体结构。
v5压缩机的总体结构如图4-8所示。它是在固定排量压缩机的基础上改进而成的。压缩机斜盘7与主轴间，增加了一个可以在主轴上滑动的滑套(见图4-8)，主轴上装有驱动斜盘运动的驱动杆。斜盘与驱动杆通过两个同心短销连接，驱动杆上开有腰形槽，斜盘与驱动杆通过长销构成活动连接(见图4-8)。这样在主轴旋转运动时，斜盘在外力推动下，既可旋转运动，又可摆动，从而改变活塞行程，实现排量变化。为了保证斜盘推动行星盘运行平稳，行星盘上装有滑履、导向球。通过滑履和导向球的万向节运动，达到排量变化时斜盘的平移加旋转的复合运动。导向球在导向杆上滑动，使斜盘平稳地往复运动，起到导向和防旋作用。
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课题4.1 制冷压缩机简介
(2)变排量控制原理
V5压缩机是通过安装于后盖内的控制阀实现车内温度自动调节的。控制阀利用真空波纹管感受吸气压力的变化。由于是真空波纹管，因此它可以不受大气压力变化的影响。V5压缩机的基本控制原理，就是通过控制阀调节吸气压力和机体内压力的差值，从而改变斜盘角度，进而达到改变活塞行程，实现排量变化，其变化范围是10-156 mL。
当车内温度高于设定温度时，流出蒸发器的制冷剂温度过热度较高，压力增大。当吸气压力高过控制阀的设定值时，波纹管将受压收缩，球阀关闭，锥形阀开启(见图4-9)。这时，机体内的制冷剂将通过主轴、阀板部件及控制阀波纹管室，旁通至低压腔，机体内压力接近吸气压力，斜盘7倾角变大，压缩机排量也随之加大。
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课题4.1 制冷压缩机简介
当车内温度小于设定温度时，蒸发器出口制冷剂的过热度减小，其压力也减小。当吸气值小于控制阀的设定值时，波纹管c将膨胀仲长，球阀a打开，锥形阀关闭 见图4 -9 (a)和图4 -9 (b)。这时，机体内的制冷剂将通过球阀。及机体从高压腔流至机体内，机体内行星盘压力上升，斜盘倾角变小，压缩机排量也随之减小。
2.涡旋式变排量压缩机
涡旋式变排量压缩机，是在涡旋式定排量压缩机的基础上，利用控制阀感应吸气压力进行旁通的一种结构。它的吸气量并没有减少，只是在压缩过程中采用旁通来减少排气量。涡旋式变排量压缩机的调节范围是30%一100 %
变排量控制原理:如图4-10所示，在定涡旋盘上有一对旁通孔，动涡旋盘回旋运动，压缩腔内的制冷剂大概压缩至30%时流经旁通孔，如控制阀开启，旁通的制冷剂进人吸气侧。
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课题4.1 制冷压缩机简介
旁通孔正方安装有阀片，当需要压缩机满负荷工作或控制阀关闭时，阀片自动关闭，构如图4-11 ( a)所示。控制阀的开关主要由吸气压力控制，排气压力是感应吸气压力波纹管外滑块运动的动力源。当吸气压力高于设定值时，感应吸气压力波纹管收缩，球阀关闭，滑块上下压力差增大，排气压力作用于滑块底面，推动滑块堵住旁通孔，制冷剂无旁通，此时制冷量最大。反之，当吸气压力小于设定值，则感应吸气压力波纹管仲长，球阀打开，旁通开启，如图4-11 (b)所示，这时制冷能力减小。吸气压力越低，球阀开度越大，制冷剂旁通量越大，制冷量越小，如图4-11 (c)所示。
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图4-1 活塞压缩机的结构
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1-铀封;2-曲铀;3-连杆;4-进气阀片;
6-活塞;7-汽缸体;8-曲釉箱
图4-2 双向旋转斜盘压缩机典型结构
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1-主轴;2-前缸盖;3-弹性垫圈;4-轴封;5-前阀板;6-前缸盖垫;7-滑履 8-活塞:9-吸气阀片:10-后阀板:11-后缸盖:12-后缸盖垫:13-排气阀片 14-滚钊釉承;15-密封圈;16-汽缸盖;17-推力轴承;18, 19-推力片;20-定位销:21-垫圈:22-螺栓:23-毡圈
图4-3 双向旋转斜盘压缩机运动机构
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1-机体;2-滑履;3-斜盘;4-活塞;
5-推力釉承;6-主釉;7-滚钊釉承
图4-4 摆功斜盘压缩机断面图
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1-主轴;2-轴封;3-轴承;4-前缸盖;5-平面推力轴承;6-斜盘;7-卜平面推力釉承；8-行星盘(摇板);9-球形连杆;川一弹簧;11-活塞;12-汽缸垫;13-吸、排气日14-阀板组件;15-汽缸盖;16-调节螺钉;17-连接螺钉;18-汽缸体;19-防旋内轮(固定内)；2()一钢球;21-防旋内轮(动内轮);22-平衡块(铸入斜盘中);23-油毛毡
图4-5 汽车空调涡旋压缩机的总体断面图
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1-球轴承;2-前盖;3-轴封;4-主轴;5-带密封条的球轴承;6-偏心块;7-动涡旋盘；8-密封条;9-定涡旋盘;10刊算栓;11-排气阀组件;12-0形密封圈;13-汽缸体;14-动环形限位器:15-钢球:16-固定环形限位器:17-平衡块
图4-6 涡旋压缩机的工作原理
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(a)吸气结束;(b)压缩过程;(c)排气开始之前
1-定涡旋盘;2-动涡旋盘;3-定涡旋盘中心;4-排气口;5-动涡旋盘中心;n-回旋半径;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ一吸气容积;Ⅳ一最小压缩容积;Ⅵ一开始压缩容积(最大容积)
图4-7 滑片压缩机工作原理
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图4-8 V5压缩机总体结构
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1-汽缸盖;2-控制阀;3-阀板部件;4-汽缸体;5-活塞连杆组件;6-行星盘;7-斜盘;8-驱动杆;9-滑套;10-主轴;a-球阀;1,-锥形阀;一波纹管
图4-9 V5压缩机变排量机构示意图
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(a)最大行程状态;(b)最小行程状态
1-控制阀;2-汽缸盖;3-阀板组件;4-汽缸体;5-活塞连杆组件;6-行星盘； 7-斜盘;8-驱动杆;9-主釉;10-滑套;a一球阀;1,-锥形阀;一波纹管
图4-10涡旋式变排量涡旋压缩机结构示意图
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1-吸气腔；2-惮簧；3-感应吸气压力波纹管；4-球阀:5-控制阀；6-旁通孔；7-排气阀片；8-小孔；9-排气孔；(10)一排气腔
图4-11 涡旋式变排量压缩机控制阀变化示意图
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(a )最大制冷量时;(b)中间制冷量时;(c)最小制冷量时
1-小孔；2-机体；3-球阀；4-控制阀活塞；5-感应吸气压力波纹管；6-弹簧；7-吸气管；8-中间压力腔；9-定涡旋盘；10-排气腔

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