[0001] 本申请属于涡旋压缩机技术领域，具体涉及一种转轴组件和涡旋压缩机及其控制方法。

[0002] 在涡旋压缩机的运行过程中，轴承刚度对轴系模态具有显著影响，进而可能影响压缩机的噪声和振动水平。现有的涡旋压缩机设计通常未能充分考虑动态条件下轴承刚度的变化，这可能导致在某些运行条件下出现共振问题，从而影响压缩机的性能和寿命。因此，需要一种能够动态控制轴承刚度的装置和方法，以避免共振以优化涡旋压缩机的运行噪声振动水平。

[0003] 其一专利申请所公开的专利文献中，公开了一种涡旋压缩机为了提高轴系刚度，选择改变下支架支撑位置，减小上支架和下支架之间跨度，减小曲轴挠度的同时提高曲轴模态频率。但这种方法无法做到在不同工况(不同转速，不同温度下)其轴系模态均不会被激励力激发。

[0004] 其二专利申请所公开的专利文献中，公开了一种应用磁悬浮轴承的压缩机，其利用轴系承载轴径不受轴承尺寸的制约增大轴径的方式提高轴系刚度进而提高轴系模态频率。然而成本过高且无法满足随工况调整轴系模态。

[0005] 上述专利文献都是通过改变结构来提高压缩机轴系刚度的方式，来防止轴系模态被激发而引起共振产生异常噪声振动，但无法根据不同工况进行调节轴系模态防止其被激发。

[0037] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0038] 在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0039] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0040] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

[0041] 结合参见图1至图3所示，根据本申请的实施例，一种转轴组件，包括：

[0042] 轴承室及设在所述轴承室内的轴承，所述轴承套设有转轴5；

[0043] 所述轴承的外壁与所述轴承室的内壁之间设有间隙，所述间隙为可调设置。

[0044] 本申请通过轴承室内轴承为间隙设置，间隙大小可调，对转轴5运行中出现振动进行改善，有助于减少压缩机运行时由于工况发生变化而可能产生的异常噪声和振动，提升用户体验。

[0045] 转轴5在高速运转过程中，由于运行环境的变化，包括旋转角速度、润滑油4的动力粘度以及轴承的间隙，都会导致会激发共振现象产生，形成较大的振动。本申请将轴承与轴承室为间隙设置，在转轴5运转过程中，出现振动时，可对轴承的间隙进行调节，相当于改变了产生共振的轴系状态，这样保证了发生共振的轴系模态不被激发，并且是在动态下进行调节控制。

[0046] 上述的轴承包括滑动轴承3和滚动轴承，只需将设在轴承室内的轴承在径向上位置进行微调，均能改变轴系状态，消除产生共振的状态，从而减少噪声，提高运转的稳定性，延长其使用寿命。

[0047] 在一些实施方式中，

[0048] 所述轴承包括滑动轴承3，所述滑动轴承3外壁和所述轴承室内壁之间围成环状密封腔，所述密封腔内设有至少两个挡板8，使得所述密封腔沿周向分设为两个腔室：第一腔室9和第二腔室10；调整所述第一腔室9和所述第二腔室10之间的压差，以使所述滑动轴承3沿径向发生移动。

[0049] 下面以轴承采用滑动轴承3进行说明，滚动轴承可参考使用。

[0050] 滑动轴承3与转轴5之间设有润滑油4的油膜层，实现滑动支撑作用；在滑动轴承3与轴承室间隙设置结构中，该间隙设为环状密封腔结构，在环状密封腔内设置两个挡板8，可把密封腔分设为两个腔室(两个挡板8设置位置为分隔的)：第一腔室9和第二腔室10，这样调整第一腔室9和第二腔室10的压力差，使得滑动轴承3发生径向移动，改变轴系状态。

[0051] 滚动轴承在外圈和轴承室内壁之间设为密封腔结构，以及密封腔内设置挡板8，也可实现滚动轴承的径向移动。

[0052] 在一些实施方式中，

[0053] 所述第一腔室9内设有复位件，所述复位件两端抵靠所述滑动轴承3外壁和所述轴承室内壁；所述轴承室的壁上设有气孔2，所述气孔2与所述第二腔室10连通；通过所述气孔2来调整所述第二腔室10内的气压，改变所述滑动轴承3的径向移动状态。

[0054] 第一腔室9和第二腔室10在具体调整间隙大小的结构上，采用第一腔室9内设置复位件，第二腔室10设置导通外部高压气来改变其内的压力，这样滑动轴承3在轴承室内发生径向移动，在向第二腔室10内注入的气体压力大于复位件的作用，滑动轴承3向第一腔室9侧移动，而排出第二腔室10内的气体，复位件能推动滑动轴承3向第二腔室10侧移动。

[0055] 在一些实施方式中，

[0056] 所述挡板8设有两个，且对称设在所述滑动轴承3的两侧。

[0057] 挡板8设为两个且为位置相互对称设置，这样提高稳定性和密封性，防止滑动轴承3移动发生便宜，同时保证两个腔室之间不发生泄漏；为进一步防止两个腔室之间的密封性，挡板8可设为伸缩板结构，使得滑动轴承3在移动中挡板8始终抵接在滑动轴承3的外壁面上。

[0058] 根据本申请的另一方面，提供了一种涡旋压缩机，包括如上所述的转轴组件。

[0059] 在一些实施方式中，

[0060] 所述轴承室设在所述涡旋压缩机的支架内，所述气孔2经管道与所述涡旋压缩机的排气腔连通。

[0061] 在涡旋压缩机的支架内设置轴承室，且气孔2也设在支架内，通过气孔2与涡旋压缩机的排气腔连通，这样利用压缩后的高压气来驱动轴承的移动。

[0062] 实际操作中，对该排气的压力进行调节后输入气孔2；在转轴5为竖直设置时，支架包括上下支架6，每个支架上均可设置相应的转轴组件，分别调控轴承在轴承室内的移动，也可组合进行调控。

[0063] 在一些实施方式中，

[0064] 所述涡旋压缩机还包括有变频器，改变所述变频器的频率，调控所述转轴5的转速。

[0065] 对于涡旋压缩机的轴系动态，还可通过调整转轴5的转速，主要是通过变频器来改变涡旋压缩机中电机部分的频率，也能达到调整轴系模态，不被激发共振。

[0066] 在一些实施方式中，

[0067] 所述涡旋压缩机还包括有温度检测模块，用于监测所述滑动轴承3与所述转轴5之间润滑油4的温度。

[0068] 对于涡旋压缩机的运转过程中，滑动轴承3与转轴5的润滑油4的粘度，也会对轴系状态有影响，而润滑油4的粘度本身与温度有直接关系，确定出润滑油4的温度，再结合转轴5的转速，以及轴承与轴承室的间隙，可以确定出整个轴系的状态，方便进行调整达到消除共振现象。

[0069] 根据本申请的另一方面，提供了一种如上所述涡旋压缩机的控制方法，包括：

[0070] 采集涡旋压缩机的实时振动情况；

[0071] 若所述实时振动超出预设范围时，调整所述滑动轴承3的径向移动，或/和，调整所述变频器的频率来改变所述转轴5的转速，以使所述实时振动处于所述预设范围内。

[0072] 在一些实施方式中，

[0073] 所述预设范围包括所述滑动轴承3的轴承刚度范围，所述轴承刚度由所述转轴5的转速、所述滑动轴承3的间隙距离，以及所述滑动轴承3和所述转轴5之间的润滑油4的温度共同来限定。

[0074] 滑动轴承3的轴承刚度直接关系涡旋压缩机的共振现象，而轴承刚度在选型设计之初有初始的轴承刚度，除了轴承材料等无法改变的参数影响外，在运行过程中，轴承刚度还会与其单边间隙、转速以及润滑油温度等条件有关。因此本申请提出可以通过调节这些参数来调整轴承刚度，进而改变轴系模态，降低振动。

[0075] 其中润滑油4动力粘度与润滑油4种类，温度，是否增加添加剂等有关，在运行过程中较难控制，因此主要控制方案采用控制轴系旋转角速度和轴承单边间隙。

[0076] 本申请通过调整滑动轴承3的径向移动，或/和，调整转轴5的转速，来控制滑动轴承3的刚度，这样避免轴系模态被激发引起共振。

[0077] 通过实时监测和调整影响滑动轴承3刚度的相关参数，从而控制涡旋压缩机轴系模态频率，降低涡旋压缩机运行过程中可能出现的共振现象，能够有效降低涡旋压缩机噪声振动水平，显著提高涡旋压缩机的运行稳定性和效率。具体效果包括：

[0078] 1、降低噪声和振动：通过动态调整滑动轴承3的相关参数(轴系角速度，轴承单边间隙等)，优化轴承刚度，从而调整轴系模态，有助于减少压缩机运行时由于工况发生变化而可能产生的异常噪声和振动，提升用户体验。

[0079] 2、减少共振：通过动态调整调整滑动轴承3的相关参数(轴系角速度，轴承单边间隙等)，优化轴承刚度，有效避免轴系共振，增加涡旋压缩机运行稳定性，避免共振对涡旋压缩机产生的损害，延长其使用寿命。

[0080] 3、提高能效：合理的轴承刚度设置可以减少能量损失，提高涡旋压缩机的能效比。

[0081] 本申请中，涡旋压缩机的转速控制通常通过变频器来实现，变频器通过改变供给电动机的电源频率来调整电动机转速，进而控制涡旋压缩机的运行速度。这种方法不仅能够实现压缩机转速的精确控制，还能有效提高系统的能效比，降低能耗，能够实时调整涡旋压缩机的运行角速度，以适应不同的工作条件和负载需求。

[0082] 滑动轴承3单边间隙调整方式，主要是通过气动‑弹簧结构动态调整轴承单边间隙，以改变轴承刚度。利用该结构可以根据需求调节涡旋压缩机滑动轴承3的单边间隙，进而改变轴承刚度，以达到调节轴系模态的效果。确保设备正常运行和提高其使用寿命的重要措施。通过调节单边间隙，可以减少轴承的磨损，提高设备的运行稳定性和效率。

[0083] 滑动轴承3单边间隙调整也可以使用液压调节，只需将液压系统替换气动系统，还可以使用电动推杆结构等来调节。

[0084] 本申请通过控制涡旋压缩机滑动轴承3刚度的方式来调整运行过程中涡旋压缩机轴系模态，来防止轴系模态被激发导致共振产生异常噪声振动。

[0085] 更为具体的实施过程如下：

[0086] 1.采集涡旋压缩机轴系结构、材料、连接关系等相关参数，以及初始滑动轴承3刚度，利用仿真软件，仿真计算出轴系模态频率。

[0087] 2.对涡旋压缩机噪声振动数据进行实施监测，通过传感器捕捉模态共振异常信号，如果存在异常信号，则反馈到计算模块，计算出合适的转速与滑动轴承3单边间隙，使得轴承刚度满足轴系模态频率不被激发共振。

[0088] 根据计算模块计算结果，通过变频器适当调节转速，同步调整滑动轴承3单边间隙。其中滑动轴承3单边间隙的调整方式为：利用气动调节模块通过气孔2导入气体，推动挡板8，带动滑动轴承3向一侧移动，从而实现调节滑动轴承3单边间隙的目的。若需要令滑动轴承3复位，只需要停止气体导入，包括弹簧的复位件将把滑动轴承3复原至原位。而通过预先计算也可以通过导入气体对挡板8的力，计算出滑动轴承3单边间隙调节的值。

[0089] 再结合温度监测模块，通过温度传感器，对润滑油4的温度进行监控，通过计算查表得到润滑油4动力粘度的实时数据。

[0090] 本申请通过变频器调节的转速，滑动轴承3单边间隙调节结构，温度监测模块得到的温度计算而来的润滑油4动力粘度，通过仿真软件液体动压轴承转子动力学仿真计算得到滑动轴承3的轴承刚度，使得轴承刚度满足轴系模态频率不被激发共振。同样的方式可以仿真计算得到下支架6滑动轴承3刚度，代入模态仿真软件计算调节后的轴系模态频率从而进行结果验算，也可使得轴承刚度满足轴系模态频率不被激发共振。

[0091] 本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。

[0092] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。