渦旋壓縮機滑環(huán)式防自轉機構的摩擦磨損研究.pdf

1、渦旋壓縮機作為一種新型高效的容積式壓縮機，以其低耗能、零件少且運行平穩(wěn)等特點，已被廣泛應用于空調制冷、石油化工、動力工程等領域。
　　渦旋壓縮機對工作介質進行壓縮，需要借助于容積的變化來實現(xiàn)，為此需設置一套防自轉機構，使得動渦旋盤以一個定回轉半徑繞靜渦旋盤做公轉平動,形成有效容積腔。在各種形式的防自轉機構中十字滑環(huán)防自轉機構以其結構簡單便于加工裝配，在運行過程中也能受到充分的潤滑等特點而被廣泛應用。但渦旋壓縮機十字滑環(huán)上的凸鍵與渦

2、旋壓縮機支架上的滑槽及動渦旋盤上的滑槽之間形成摩擦，極易造成摩擦副的磨損。十字滑環(huán)的摩擦磨損對動、靜渦旋盤的精確嚙合及整機的高效運行均有很大影響。同時目前渦旋壓縮機摩擦磨損問題的研究主要集中在動、靜渦旋盤之間形成的摩擦副上，對十字滑環(huán)式防自轉機構的摩擦磨損研究較少。因此研究渦旋壓縮機滑環(huán)式防自轉機構的摩擦磨損問題具有重要的實際意義和理論價值。
　　本文分析了渦旋壓縮機的動渦旋盤、十字滑環(huán)的受力及運動情況，根據(jù)動渦旋盤和十字滑環(huán)所受

3、力的平衡方程，推導出十字滑環(huán)凸鍵處所受正壓力大小的計算方法，代入樣機數(shù)據(jù)計算得到了十字滑環(huán)所受摩擦力的變化規(guī)律。
　　為研究渦旋壓縮機摩擦副之間的摩擦磨損，以摩擦學理論為基礎，從表面接觸、摩擦、磨損三個方面對影響十字滑環(huán)摩擦磨損的因素進行分析。使用 ANSYS有限元分析軟件模擬了十字滑環(huán)滑動速度為零時的接觸狀態(tài)和速度最大時的接觸狀態(tài)，并通過這兩種特定狀態(tài)分析了其極限受力狀態(tài)和摩擦磨損機理。
　　在MMW-1立式萬能摩擦磨損試

4、驗機上進行大止推圈滑動摩擦試驗，記錄周期性載荷改變的工況下，試驗樣件的摩擦系數(shù)變化情況，分析渦旋壓縮機滑環(huán)式防自轉機構在相似工況下摩擦系數(shù)的變化情況，確定一個合理的十字滑環(huán)摩擦系數(shù)范圍，計算出在實際工況下十字滑環(huán)的摩擦損失功率。
　　同時建立了十字滑環(huán)磨損仿真數(shù)學模型，通過該數(shù)學模型可對不同材料制造的十字滑環(huán)在相同摩擦磨損狀態(tài)下的磨損量進行基本的估算。提出十字滑環(huán)凸鍵處因磨損而形成十字滑環(huán)凸鍵處間隙，分析十字滑環(huán)凸鍵處間隙變化對動

5、、靜渦旋盤間隙所造成的影響。
　　結果表明：十字滑環(huán)在動渦旋盤滑槽處受到的摩擦力隨主軸轉角按類似正、余弦函數(shù)規(guī)律變化，十字滑環(huán)在機架滑槽處受到的摩擦力大小在一個運動周期內基本不變；十字滑環(huán)與動渦旋盤接觸的凸鍵處受力隨主軸轉角變化而有規(guī)律地發(fā)生改變，不斷對十字滑環(huán)凸鍵鍵端處造成沖擊，這是致使十字滑環(huán)容易磨損的主要原因；十字滑環(huán)摩擦應力變化顯著處是十字滑環(huán)與動渦旋盤接觸的凸鍵部位，凸鍵部位的鍵端處是十字滑環(huán)最易磨損的部位；在實際工作過

6、程中十字滑環(huán)的摩擦系數(shù)不因為載荷的改變而發(fā)生較大的變化，其摩擦系數(shù)的參考取值范圍是0.01～0.06，十字滑環(huán)摩擦損失功率約為20～90w，占整機摩擦損失功率的比例約為10％；十字滑環(huán)磨損程度主要受十字滑環(huán)的實際工況、十字滑環(huán)的材料及表面粗糙度加工狀況影響，通過磨損仿真模型可以粗略的計算出任意工況下十字滑環(huán)的磨損量，磨損量的多少會直接影響十字滑環(huán)凸鍵處間隙大小。十字滑凸鍵處間隙增大致使渦旋盤徑向間隙隨之增大，造成渦旋壓縮機泄漏量的增加；