CN110848138A

CN110848138A - 滑片表面结构、滑片及压缩机

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Publication number: CN110848138A
Application number: CN201911096707.6A
Authority: CN
Inventors: 赵海红; 徐嘉; 魏会军; 杨欧翔; 余冰
Original assignee: Gree Green Refrigeration Technology Center Co Ltd of Zhuhai
Current assignee: Gree Green Refrigeration Technology Center Co Ltd of Zhuhai; Zhuhai Gree Energy Saving Environmental Protection Refrigeration Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-02-28

Abstract

本发明提供一种滑片表面结构，包括：滑片本体，滑片本体包括摩擦侧面；微坑结构，微坑结构均布在摩擦侧面，微坑结构内存储润滑剂；减摩涂层，减摩涂层覆盖摩擦侧面及微坑结构内壁。本发明的滑片表面结构，一方面能够有效增大减摩涂层与滑片本体的结合力，另一方面微坑结构中可以存储润滑剂，在摩擦副发生相对运动时，由于挤压作用微坑结构中的润滑剂可以作为二次补给源，润滑剂进入摩擦副间，增加了润滑剂的含量，起到减小摩擦的作用。三是减小压缩机运转过程中润滑油的泄漏问题，摩擦副间的油液流动经过微坑时存在压降，滑片与滑槽之间润滑油和制冷剂构成的两相流径向流动的动力较小，因而泄漏量减少。

Description

滑片表面结构、滑片及压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种滑片表面结构、滑片及压缩机。

背景技术

在转子式压缩机中，其各个运动的组成部件之间具有很高的相对运动速度，由于摩擦副间存在间隙并且润滑油分布不均，导致泵体内部存在很大的摩擦磨损与泄漏问题，这在不同程度上影响着压缩机的使用寿命与工作效率。因此针对压缩机性能研究的重要性日益突出，减少摩擦副之间的泄漏和增大润滑性能问题尤为重要。

转子压缩机在工作时摩擦磨损主要发生在以下几个运动副之间，即：滑片头部圆弧面与转子之间、滑片侧面与气缸槽之间、滑片与上、下盖之间。由于滑片侧面与气缸滑槽之间始终处于边界润滑状态或混合状态，经研究表明在上述几个运动副中滑片侧面与气缸滑槽之间的摩擦损失和泄漏最大，因此减小滑片侧面与气缸滑槽之间的摩擦磨损和泄漏是提高压缩机性能的重要途径。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是转子压缩机中滑片侧面与气缸滑槽之间的摩擦磨损较大，从而提供一种滑片表面结构、滑片及压缩机。

为了解决上述问题，本发明提供一种滑片表面结构，包括：

滑片本体，滑片本体包括摩擦侧面；

微坑结构，微坑结构均布在摩擦侧面，微坑结构内存储润滑剂；

减摩涂层，减摩涂层覆盖摩擦侧面及微坑结构内壁。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，微坑结构的深度为H，减摩涂层的厚度为d，满足d≤0.2H。

优选地，微坑结构的深度为H，当量直径为D，深径比S＝H/D，其中，0.005≤S≤0.1。

优选地，微坑结构的总面积与摩擦侧面的比值为面积率，面积率小于75％时，深径比S，满足0.02≤S≤0.06。

优选地，微坑结构的有效面积为A，周长为X，则微坑结构的水力半径R＝A/X，当量直径D＝4R。

优选地，微坑结构的深度H为5μm～20μm。

优选地，减摩涂层包括由内而外依次设置的单质层、过渡层、类石墨涂层。

优选地，减摩涂层的厚度d为1μm～4μm。

优选地，微坑结构为圆形、多边形中的至少一种。

优选地，微坑结构采用光刻-电解加工技术加工。

一种滑片，采用上述的滑片表面结构。

一种压缩机，采用上述的滑片表面结构。

本发明提供的滑片表面结构、滑片及压缩机至少具有下列有益效果：

本发明的滑片表面结构，在滑片本体摩擦侧面上开设表面微坑并在此基础上涂覆一层减摩材料，一方面能够有效增大减摩涂层与滑片本体的结合力，另一方面微坑结构中可以存储润滑剂，在摩擦副发生相对运动时，由于挤压作用微坑结构中的润滑剂可以作为二次补给源，润滑剂进入摩擦副间，增加了润滑剂的含量，起到减小摩擦的作用。三是减小压缩机运转过程中润滑油的泄漏问题，摩擦副间的油液流动经过微坑时存在压降，滑片与滑槽之间润滑油和制冷剂构成的两相流径向流动的动力较小，因而泄漏量减少。

附图说明

图1为本发明实施例的滑片表面结构的结构透视图；

图2为本发明实施例的滑片表面结构的结构剖视图；

图3为本发明实施例的滑片表面结构的尺寸标示图；

图4为本发明实施例的减摩涂层的结构示意图；

图5为采用本发明实施例的滑片摩擦副平均摩擦系数对比表；

图6为采用本发明实施例的压缩机COP对比表。

附图标记表示为：

1、微坑结构；2、滑片本体；4、减摩涂层；5、单质层；6、过渡层；7、类石墨涂层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1至图4所示，本发明实施例提供了一种滑片表面结构，包括：滑片本体2，滑片本体2包括摩擦侧面；微坑结构1，微坑结构1均布在摩擦侧面，微坑结构1内存储润滑剂；减摩涂层4，减摩涂层4覆盖摩擦侧面及微坑结构1内壁。此减摩材料可以是类金刚石(DLC)薄膜、含(Cr、Ti、Ni)元素的合金碳膜、氮化硼薄膜等。

本发明实施例的滑片表面结构，在滑片本体1两个摩擦侧面上开设表面微坑并在此基础上涂覆一层减摩材料，一方面能够有效增大减摩涂层4与滑片本体1的结合力，另一方面微坑结构1中可以存储润滑剂，在摩擦副发生相对运动时，由于挤压作用微坑结构1中的润滑剂可以作为二次补给源，润滑剂进入摩擦副间，增加了润滑剂的含量，起到减小摩擦的作用。三是减小压缩机运转过程中润滑油的泄漏问题，摩擦副间的油液流动经过微坑时存在压降，滑片与滑槽之间润滑油和制冷剂构成的两相流径向流动的动力较小，因而泄漏量减少。

本实施例中，微坑结构1的深度为H，减摩涂层4的厚度为d，满足d≤0.2H。

本实施例中，微坑结构1的深度为H，当量直径为D，深径比S＝H/D，其中，0.005≤S≤0.1。D为当量直径，微坑结构1的深度为滑片本体2的侧面平面到凹坑最深处的距离，并且微坑结构形状不仅限于圆孔形，可以是三角形、矩形等多边形，尤其可以为正多边形。织构的存在就是为了储存润滑油和减小端面间的摩擦磨损，一般提出的三角形、正方形、菱形、圆形是为了加工的方便，正多边形在实际生产制造中也有意义，比如足球表面的正五边形等。本实施例中，微坑结构1的深度H优选为5μm～20μm。

本实施例中，微坑结构1的有效面积为A，周长为X，则微坑结构1的水力半径R＝A/X，当量直径D＝4R。以圆形微坑为例，当量直径

本实施例中，当量直径D优选为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07，可根据优先系数进行确定。

本实施例中，微坑结构1的总面积与摩擦侧面的比值为面积率，面积率小于75％时，深径比S，满足0.02≤S≤0.06。

本实施例中，考虑到滑片与滑片槽之间的运动为相对滑动，滑片与滑片槽经过精加工之后表面的粗糙度很低，若采用激光打标的加工方式进行表面织构化会使滑片表面粗糙度变差。因激光加工属于热作用过程，被加工材料在激光的高温作用下达到气化温度后，在高压蒸汽的作用下，液态材料被喷出，而残留在工件材料表面上的熔融物遇冷凝固后会形成“翻边”现象，因此本实施例采用光刻-电解加工技术对滑片本体2进行织构加工。加工步骤如下：(1)清洗滑片表面；(2)涂胶；(3)光刻；(4)显影、坚膜；(5)电解、去胶。

表面微坑结构1加工完成后对滑片清洗烘干再镀膜，具体镀膜过程如下：

(1)清洗滑片基体；(2)沉积金属单质薄膜粘结层；(3)沉积金属硬质碳化物薄膜过渡层；(4)沉积类石墨(GLC)涂层。待真空室温度降至室温，取出滑片，滑片表面得到多层结构的薄膜。依照上述步骤，可得表面织构化与类石墨(GLC)复合涂层叠加的滑片。

本实施例中，在面积率≤75％时，微坑结构1的深度与当量直径D的比值，即深径比S在0.02～0.06范围内时，其摩擦副之间的平均摩擦系数最小，对应压缩机的COP达到最高。

本实施例中，减摩涂层4包括由内而外依次设置的单质层5、过渡层6、类石墨涂层7。单质层5为附着在滑片本体2上的金属单质层；过渡层6为附着于金属单质层5上的金属硬质碳化物薄膜过渡层；附着于金属硬质碳化物薄膜过渡层上的类石墨涂层。本实施例中，减摩涂层4的厚度d为1μm～4μm。

图5给出了本发明申请的滑片减磨结构与未做任何表面处理的参考滑片、仅表面镀膜、仅表面织构的滑片的平均摩擦系数的对比。从图中可以看出，同未做任何表面处理的滑片对比，仅镀膜滑片平均摩擦系数减小了25％，仅织构滑片平均摩擦系数减小了16.7％，两者单独叠加总的减摩效果为41.6％。而本发明提出的减摩耐磨结构滑片，当微坑结构1深径比为0.02～0.06时相对于参考滑片摩擦系数平均减小了59.16％，远比两者单独叠加起来的效果好。

图6给出了本发明申请的滑片减摩耐磨结构与未做任何表面处理的参考滑片、仅表面镀膜、仅表面织构的滑片的压缩机COP对比。从图中可以看出，同未做任何表面处理的滑片对比，仅镀膜滑片压缩机COP增大了1％，仅织构滑片压缩机COP增大了0.5％。而本专利提出的减摩耐磨结构滑片，当微坑结构1深径比为0.02～0.06时相对于参考滑片其压缩机COP增加了6.86％，压缩机的COP明显提高。

下表给出的是采用本实施例的压缩机与参考压缩机、仅做一项减摩处理的压缩机的平均寿命的对比。从表中可以看出，本专利申请方案中滑片减摩耐磨结构在压缩机运行1500h后才出现了滑片镀层脱落导致停机的现象，寿命比参考压缩机寿命高2倍。而单个减摩结构的压缩机对比参考压缩机来说，寿命仅分别提高了0.4倍和0.2倍。因为本专利技术方案是在表面织构的基础上，再涂覆一层减摩材料，利用微坑的凹陷提高了薄膜结合力，增大了压缩机滑片的使用寿命。

本实施例还提供了一种滑片，采用上述的滑片表面结构。

本实施例还提供了一种压缩机，采用上述的滑片表面结构，不但适用于上述旋转式压缩机，也适用于具有类似滑片结构的旋转式流体机械，如滑片式压缩机、摆动转子式压缩机等。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

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

Claims

1.一种滑片表面结构，其特征在于，包括：

滑片本体(2)，所述滑片本体(2)包括摩擦侧面；

微坑结构(1)，所述微坑结构(1)均布在所述摩擦侧面，所述微坑结构(1)内存储润滑剂；

减摩涂层(4)，所述减摩涂层(4)覆盖所述摩擦侧面及所述微坑结构(1)内壁。

2.根据权利要求1所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)的深度为H，所述减摩涂层(4)的厚度为d，满足d≤0.2H。

3.根据权利要求1所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)的深度为H，当量直径为D，深径比S＝H/D，其中，0.005≤S≤0.1。

4.根据权利要求3所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)的总面积与所述摩擦侧面的比值为面积率，面积率小于75％时，深径比S，满足0.02≤S≤0.06。

5.根据权利要求3所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)的有效面积为A，周长为X，则所述微坑结构(1)的水力半径R＝A/X，当量直径D＝4R。

6.根据权利要求1-5任一所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)的深度H为5μm～20μm。

7.根据权利要求6所述的滑片表面结构，其特征在于，所述减摩涂层(4)包括由内而外依次设置的单质层(5)、过渡层(6)、类石墨涂层(7)。

8.根据权利要求7所述的滑片表面结构，其特征在于，所述减摩涂层(4)的厚度d为1μm～4μm。

9.根据权利要求1-5、7、8任一所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)为圆形、多边形中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的滑片表面结构，其特征在于，所述微坑结构(1)采用光刻-电解加工技术加工。

11.一种滑片，其特征在于，采用权利要求1-10任一所述的滑片表面结构。

12.一种压缩机，其特征在于，采用权利要求1-10任一所述的滑片表面结构。