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滚动活塞式压缩机曲轴表面干膜润滑剂涂层研究及应用

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行业新闻
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2018-09-264 04:57
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【摘要】:
滚动活塞式压缩机的曲轴传递电机扭矩,通过活塞压缩制冷剂气体,制冷剂气体的反作用力则会将曲轴推向上、下轴承形成很大的接触压力。  为隔离金属间的直接接触,避免运行中的咬死和烧伤,同时也为减小摩擦降低磨耗,提高压缩机的可靠性与降低压缩机的输入功率,通常对曲轴进行磷化处理11.但是由于曲轴是一个偏心部件,在实际运行过程中的偏磨难以避免,所以事实上磷化处理后的曲轴也常发生严重的磨损。为了进一步提高涂层的应

  滚动活塞式压缩机的曲轴传递电机扭矩,通过活塞压缩制冷剂气体,制冷剂气体的反作用力则会将曲轴推向上、下轴承形成很大的接触压力。

  为隔离金属间的直接接触,避免运行中的咬死和烧伤,同时也为减小摩擦降低磨耗,提高压缩机的可靠性与降低压缩机的输入功率,通常对曲轴进行磷化处理11.但是由于曲轴是一个偏心部件,在实际运行过程中的偏磨难以避免,所以事实上磷化处理后的曲轴也常发生严重的磨损。为了进一步提高涂层的应用效果,笔者介绍一种在磷化涂层抛光后增加一层MoS2干膜润滑剂涂膜的做法,以期改善曲轴的耐磨性。

  1MO的润滑特性润滑的目的在于降低摩擦系数和减小磨损。

  固体润滑的引入,突破了油膜润滑极限,在许多场合下,低摩擦系数固体润滑涂层以其自润滑功能,显示出巨大的优越性。MoS2由于具有特殊的层状结构,所以其承载力高、摩擦系数小,是最常用的固体润滑剂之一。

  廖熠:滚动活塞式压缩机曲轴表面干膜润滑剂涂层研究及应用与层间的S原子结合力较弱,故其易于滑动而表现出很好的减磨作用。另外,Mo原子与S原子间的离子键赋予M0S2润滑膜较高的强度,可防止润滑膜在金属表面突出部位被穿透;而且S原子暴露在M0S2晶体层的表面,对金属产生很强的粘附作用121.由于物质表面微观都是凹凸不平的,直接接触摩擦系数比较大,磨损严重,如所示。当在零件表面涂覆固体润滑剂涂层后,在两表面摩擦过程中因磨损而脱落的润滑剂颗粒可转移到对偶件摩擦表面,进而填充对偶件表面凹处甚至陷入对偶件基体并可及时填补损伤部位,具有自修复功能,使摩擦表面始终处于较为平整的状态。在摩擦副两表面间形成剪切强度较低的转移膜,从而降低摩擦系数,减轻摩擦副表面损伤,如所示。

  理剂。

  金属表面的MoS2处理方法包括溅射沉积法、热喷镀法、电沉积法、热扩散法、粘结法、微粒喷砂法等。

  笔者所用干膜润滑剂是由固体润滑剂、粘合剂、添加剂及有机溶剂按一定比例配制而成。这种干膜润滑剂的处理方法主要有喷雾、浸渍、刷子涂层及滚筒涂层。最常用的喷雾方法能够产生均匀的涂)膜涂膜后的剖面如所示。

  干膜润滑剂剖面示意。1干膜润滑剂的选择选用日本S社的CS和1900这2种MoS2干膜润滑剂进行试验研究。它们的性质比较如下:此膜比较硬、耐负荷能(LCC值)为13.4kN.在初期磨合时需要一定的时间(与CS相比)。可提供优异的耐磨性以保证较长的使用寿命。

  较柔软、耐负荷能(LGC值)为8.9kN.对曲轴的初期磨合非常有利,可缩短初期磨合时间。

  在短期的试运行和装配期间可有效使用。

  2.2干膜润滑剂的涂膜工艺1900:磷化抛光后的曲轴?清洗?干燥?预热(90°)?喷涂?30爪加热干燥(80°)?60min烧结(80°C)?检验?装配。

  CS:磷化抛光后的曲轴清洗※干燥喷涂?30min加热干燥(0°C)检验装配。

  由于1900喷涂后须加热烧结,而曲轴材料加热后易产生热变形,影响零件精度,因此对3种烧结工艺进行试验,分别测量烧结前后零件精度,选取对零件精度影响最小的工艺。具体试验数据见表1.°C,60min烧结后精度变化最小,可控制在Wm范围内。因此最终确表1 3种烧结工艺对曲轴精度的影响试验对比长轴短轴偏心圆长短轴参数圆柱度同轴度前后对比前后对比前后对比平均值前后对比前后对比前后对比平均值前后对比前后对比前后对比平均值3试验过程及测试结果3.1初期磨合采用喷雾法将上述2种MoS2干膜润滑剂涂于曲轴泵体安装部分,并用该曲轴装配压缩机。为考察干膜润滑剂的减磨润滑效果,曲轴与活塞、上下轴承间的间隙不大于3Pm,几乎无法形成完整的油膜,曲轴处于干磨状态。不同磨合时间的性能测试结果如表2所示。

  表2性能测试结果编号磨合时间/h制冷量/W功率/W,电流/A样机使用硬膜1900,未磨合时功率较高,经过6h磨合后功率降低2. 6%再经过24h磨合后功率再降低1.6%与未磨合时相比功率降低4.2.2样机使用软膜CS,未磨合时表现出良好的润滑效果,磨合6h后功率只降低0.76%再继续磨合24h,功率没有明显降低。这2种干膜润滑剂初期磨合功率变化如所示。通过初期磨合试验可知,由于1900较硬,未经磨合时无法表现出润滑效果,经过初期磨合后润滑性能可明显提高,即使在干磨状态下依然表现突出。CS膜由于其本身较软,所以几乎不需要磨合就可在干磨状3.2可靠性验证为验证上述2种M0S2干膜润滑剂的可靠性,采用这2种润滑剂涂膜的曲轴按正常工艺装配压缩机进行加速寿命试验。

  3样机(1900膜,试验运行总时间为1003h)加速寿命试验前后压缩机性能测试结果见表3.寿命试验后曲轴的磨损量见表4.表33样机试验前后性能测试结果试验项目试验前试验后试验前后比较制冷量/W'功率/电流/A表4 3样机寿命试验后曲轴磨损量项目长轴短轴偏心圆试验前/mm试验后/mm磨损量/m 4样机(CS膜,试验运行总时间为1 003h)加速寿命试验前后压缩机性能测试结果见表5.寿命试验后曲轴的磨损量见表6.表54样机试验前后性能测试结果试验项目试验前试验后试验前后比较制冷量/W'功率/电流/A 3样机寿命试验后曲轴照片表64样机寿命试验后曲轴磨损量项目长轴短轴偏心圆试验前/mm试验后/mm磨损量/Pm 4样机寿命试验后曲轴照片由上述可靠性试验结果可知:这2种干膜润滑剂在长期运转后均表现出优良的润滑效果,对降低压缩机功率,提高COP有明显作用。其中1900膜耐久性更好,对曲轴有显著的保护作用,长期运转后曲轴磨损轻微;CS膜耐久性没有1900膜好,长期运转后曲轴磨损比1900膜严重,但与没有使用干膜润滑剂相比,对曲轴依然有一定的保护作用。

  4结论磨功能:其中1900膜初期表现不佳,不具备明显优势,CS膜初期即表现出明显的润滑效果,对降低压缩机功耗、提高COP有显著作用。

  1900膜经过初期磨合后,润滑性能逐渐显现,并且耐久性较好,在压缩机长期运转中对曲轴有良好的保护作用,适宜用于工况恶劣(如T3工况)及对压缩机可靠性要求较高(如变频压缩机)的场合。

  CS膜经过初期磨合后,润滑性能可进一步提高,但是耐久性不如1900,在压缩机长期运转中对曲轴的保护作用也不如1900,但与没有使用干膜润滑剂相比依然具有一定的保护作用,适宜用于工况较好(如T2工况),但对压缩机初期配试性能要求较高的场合。

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