直线压缩机用多孔质气体轴承的仿真与实验

邹慧明 王英琳 唐明生 李 旋 汤鑫斌

(1 中国科学院理化技术研究所 中国科学院空间功热转换技术重点实验室 北京 100190;2 中国科学院大学 北京 100049)

直线压缩机省去了曲柄传动机构，结构更加紧凑，且由于活塞受到侧向力小，可以实现无油润滑。目前直线压缩机在冰箱、低温制冷机[1]中已经得到应用，在家用空调领域也具有很好的应用前景。在无油直线压缩机中，气缸和活塞之间的磨损造成使用寿命和可靠性降低，因此采用板弹簧柔性轴承或气体轴承作为解决方案来保证气缸与活塞之间的非接触运行[2]。对于高压比运行工况，气体轴承能够弥补板弹簧径向刚度不足的缺点，降低摩擦损耗，保证运行的可靠性，因而能够更进一步拓展无油直线压缩机的应用场景[3-5]。

由于气体轴承的优良特性，国内外对其在压缩机上的应用进行了许多研究。Sunpower公司通过对直线压缩机采用气体轴承技术来保证气缸和活塞之间的非接触运行，提高了斯特林制冷机的使用寿命[6]。D.T.Kuo等[4]对 L-3斯特林低温制冷机的气体轴承进行了设计和分析，验证了气体轴承在直线压缩机中应用的可行性。

2011年中国电子科技集团公司第十六研究所成功研制了气体轴承斯特林制冷机[7]。国内许多学者[8-10]根据线性压缩机的工作特性，采用CFD模拟对小孔节流型气体轴承结构参数和进气压力对轴承承载力和耗气量的影响进行了静态和动态特性分析，对直线压缩机气体轴承的结构设计具有指导意义。……