CN113606140B - 滚子组件、泵体组件和压缩机 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种滚子组件、泵体组件和压缩机。该滚子组件包括滚子，包括滚子本体和内衬层，所述内衬层由弹性材料制成；所述内衬层沿所述滚子径向方向设在所述滚子本体内壁上。滚子采用在本体内设置弹性材料制成的内衬层，具有弹性变形与弹性补偿作用，将原配副的刚性接触转变为弹性接触，这样就能避免滚子与上、下法兰或隔板发生刚性接触时，表面材料不易产生塑性变形与脱离而破坏，有效改善端面异常摩擦磨损问题。

Description

滚子组件、泵体组件和压缩机
技术领域
本申请属于压缩机技术领域，具体涉及一种滚子组件、泵体组件和压缩机。
背景技术
泵体零部件端面磨损是旋转压缩机常见的失效形式，滚子正常工作中受到运行工况变化或外界扰动干扰，极易造成端面油膜破裂，迫使配合端面迅速进入边界润滑状态，严重时发生机械碰撞，此时，传统结构中滚子与上、下法兰或隔板发生刚性接触，表面材料极易产生塑性变形与脱离而破坏。
发明内容
因此，本申请提供一种滚子组件、泵体组件和压缩机，能够解决现有技术中滚子与上、下法兰或隔板发生刚性接触，表面材料极易产生塑性变形与脱离而破坏的问题。
为了解决上述问题，本申请提供一种滚子组件，包括：
滚子，包括滚子本体和内衬层，所述内衬层由弹性材料制成；
所述内衬层沿所述滚子径向方向设在所述滚子本体内壁上。
可选地，所述内衬层设为环状，与所述滚子本体为过盈配合。
可选地，所述内衬层的两端包括头部，所述头部设为环板结构，且所述环板的延展方向为所述滚子的径向方向；所述滚子本体端面上设有容纳部分所述头部的凹槽。
可选地，所述头部为倾斜设置，且外周缘远离所述内衬层的主体；所述头部与所述滚子的横截面夹角设为θ，满足0<θ<500mrad。
可选地，所述头部的外周缘突出所述滚子本体的端面，且突出距离设为h5，满足50μm≥h5≥0μm。
可选地，所述内衬层的主体包括设为直筒状的支撑部，所述支撑部一端连接于所述头部的一侧面上。
可选地，所述支撑部设为轴向上的两段，所述主体还包括有与所述支撑部连接的补偿部，所述补偿部设在两段所述支撑部之间，用于补偿所述内衬层的两端。
可选地，沿所述内衬层的轴向方向上，所述补偿部设为波形和弧形中的至少一种。
可选地，所述补偿部的外径小于所述支撑部的外径，且所述补偿部的内径小于所述支撑部的内径。
根据本申请的另一方面，提供了一种泵体组件，包括如上所述的滚子组件。
根据本申请的再一方面，提供了一种压缩机，包括如上所述的滚子组件或如上所述的泵体组件。
本申请提供的一种滚子组件，包括：滚子，包括滚子本体和内衬层，所述内衬层由弹性材料制成；所述内衬层沿所述滚子径向方向设在所述滚子本体内壁上。
滚子采用在本体内设置弹性材料制成的内衬层，具有弹性变形与弹性补偿作用，将原配副的刚性接触转变为弹性接触，这样就能避免滚子与上、下法兰或隔板发生刚性接触时，表面材料不易产生塑性变形与脱离而破坏，有效改善端面异常摩擦磨损问题。
附图说明
图1为本申请实施例的泵体组件的结构示意图；
图2为本申请实施例的滚子组件的结构示意图；
图3为本申请实施例的内衬层的受力变形示意图；
图4为本申请实施例的内衬层的受力变形示意图；
图5为本申请实施例的滚子本体的结构示意图；
图6为本申请实施例的内衬层的结构示意图；
图7为本申请实施例的内衬层的一种结构示意图；
图8为本申请实施例的内衬层的第三结构示意图；
图9为本申请实施例的内衬层的第四结构示意图。
附图标记表示为：
1、曲轴；2、上法兰；3、气缸；4、下法兰；5、滚子；6、滑片；51、滚子本体；52、内衬层；53、头部；54、支撑部；55、补偿部；56、头部端面；57、凹槽。
具体实施方式
结合参见图1至图9所示，根据本申请的实施例，一种滚子组件，包括：
滚子5，包括滚子本体51和内衬层52，所述内衬层52由弹性材料制成；
所述内衬层52沿所述滚子5径向方向设在所述滚子本体51内壁上。
本申请在滚子本体51内部设置弹性材料制成的内衬层52，由于内衬层52存在弹性，使得整个滚子5在套设的辊轴上时，滚子本体51能沿轴向进行弹性形变，在滚子本体51与法兰等发生刚性接触，会转变为滚子5配副的弹性接触，可有效改善端面异常摩擦磨损问题。
滚子本体51为环状结构，内衬层52可设为环状，外壁与滚子本体51内壁接触；还可设为多个弧形段，沿滚子本体51内壁周向均匀分布地设在滚子本体51内壁上，均能达到缓解滚子本体51的磨损。
另外，内衬层52采用低密度的弹性材料，可减小滚子5的总重量，减小压缩机功耗。
在一些实施例中，内衬层52设为环状，与所述滚子本体51为过盈配合。
内衬层52设为环状，制作和装配方便，与滚子本体51过盈配合，使得整个滚子5结构稳定，更佳的是内衬层52外壁与滚子本体51内壁之间存在凹凸配合的限位结构，防止转动过程中出现错位。内衬层52的外径d1不小于滚子本体51的内径d6。
在一些实施例中，内衬层52的两端包括头部53，所述头部53设为环板结构，且所述环板的延展方向为所述滚子5的径向方向；所述滚子本体51端面上设有容纳部分所述头部53的凹槽57。
内衬层52的两端设为环板结构，能提高内衬层52在滚子本体51的轴向结构强度，同时可以设置内衬层52的轴向长度长于滚子本体51，有效控制端面泄漏。
滚子5两侧端面开设用于头部53放置的凹槽57，凹槽57的深度h3大于头部53的厚度h4，凹槽57的直径d7大于头部53楔形端面外径d5。
在一些实施例中，头部53为倾斜设置，且外周缘远离所述内衬层52的主体；所述头部53与所述滚子5的横截面夹角设为θ，满足0<θ<500mrad。
将头部53设为倾斜设置，使得头部53的外周缘接触滚子5两端的摩擦副，不会增大摩擦阻力，同时减小滚子5端面泄漏。
头部53采用楔形端面设计，沿径向从内径向外径，与配副间隙逐渐减小，形成收敛间隙分布。
流体介质在径向压差与周向剪切作用下，沿滚子5端面设计间隙流动进入头部53楔形端面，沿流动方向，端面间隙逐渐收敛，流体产生显著动压效应，提升油膜整体承载能力，保证润滑可靠性，避免工作中受到运行工况变化或外界扰动造成的油膜破裂问题。
在一些实施例中，头部53的外周缘突出所述滚子本体51的端面，且突出距离设为h5，满足50μm≥h5≥0μm。
发生异常磨损时，内衬层52相较于滚子本体51率先发生接触，将原滚子5配副的刚性接触转变为现有滚子5配副的弹性接触，且弹性材料如PTFE等具有更小的摩擦系数，可有效改善端面异常摩擦磨损问题。
内衬层52设置突出于滚子本体51，减小泄漏通道高度，且可通过头部53楔形角变化调整端面受力与上下端面间隙分布，使滚子5处于受力自平衡状态，有效控制端面泄漏。
在一些实施例中，内衬层52的主体包括设为直筒状的支撑部54，所述支撑部54一端连接于所述头部53的一侧面上。
支撑部54的一端连接于头部53的一侧面上，可实现头部53可绕支撑部54作微旋转调整楔形角度，相应实现弹性补偿作用。
如图6、8和9所示，支撑部54可连接于头部53的中间部位、内圆侧，均能实现头部53的微旋转。
在一些实施例中，支撑部54设为轴向上的两段，所述主体还包括有与所述支撑部54连接的补偿部55，所述补偿部55设在两段所述支撑部54之间，用于补偿所述内衬层52的两端。
优选的，沿所述内衬层52的轴向方向上，所述补偿部55设为波形和弧形中的至少一种，如图6所示的波形，图7所示的弧形；波形和弧形结合使用，同样能达到上述补偿作用。
若头部53的楔形角变化仍无法平衡受力，内衬层52中补偿部55弹性变形的补偿作用可有效调整滚子5上下端面间隙分布，改变端面受力达到自平衡状态，进一步减少端面泄漏，并减轻配副端面直接接触摩擦磨损。
补偿部55为弹性材料，类似弹簧原理，在上下端面受力变化时，沿轴向压缩而作出响应，目的在于调整滚子5上下端面与配副表面间距。未变形时，补偿部55处于自由状态，此时上下端面与配副表面间预留润滑间隙，受力时，上下端面受到压力作用，补偿部55产生弹性变形，调整间隙大小。
在一些实施例中，补偿部55的外径小于所述支撑部54的外径，且所述补偿部55的内径小于所述支撑部54的内径。
限定补偿部55的尺寸小于支撑部54的尺寸，能保证补偿部55形变不受滚子本体51和辊轴的径向影响，使得补偿作用顺利完成。
如图2所示，补偿部55采用波形结构形式，具有弹性补偿功能，补偿部55的外径d1要小于支撑部54的外径d2，补偿部55的内径d3要小于支撑部54的内径d4。
根据本申请的另一方面，提供了一种泵体组件，包括如上所述的滚子组件。
如图1所示的泵体组件，包括曲轴1、上法兰2、气缸3、下法兰4、滚子5和滑片6，滚子5套设在曲轴1的偏心部上，滚子5和滑片6置于气缸3中，上法兰2置于气缸3的上端，下法兰4置于气缸3的下端，滚子5包括滚子本体51与内衬层52，均为环状，从一端面到另一端面，内衬层52依次包括头部53、支撑部54、补偿部55、支撑部54、头部53，以补偿部55呈对称分布，内衬层52采用弹性材料，支撑部54连接头部53与补偿部55。内衬层52套嵌在滚子本体51内，内衬层52的支撑部54外圆面与滚子本体51的内圆面相配合，头部53设置于滚子本体51两侧端面凹槽57内。内称层的内表面为圆柱面，用于与曲轴1配合，滚子本体51的外表面为圆柱面，用于与气缸3和滑片6配合。
如图2所示的滚子组件结构，滚子5采用滚子本体51与内衬层52组合的形式，内衬层52采用弹性材料，如PTFE等，具有弹性变形与弹性补偿作用。内衬层52的头部53采用楔形端面设计，从内径向外径，与配副间隙逐渐减小，且头部53端面外径处突出于滚子本体51的端面，此外头部53楔形面可绕支撑部54作微旋转调整楔形角度；补偿部55采用波形结、弧形等结构，具有弹性补偿功能。
根据本申请的再一方面，提供了一种压缩机，包括如上所述的滚子组件或如上所述的泵体组件。
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。
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。

Claims (9)

1.一种滚子组件，其特征在于，包括：
滚子(5)，包括滚子本体(51)和内衬层(52)，所述内衬层(52)由弹性材料制成；
所述内衬层(52)沿所述滚子(5)径向方向设在所述滚子本体(51)内壁上；
所述内衬层(52)的主体包括设为直筒状的支撑部(54)，所述内衬层(52)的两端包括头部(53)，所述支撑部(54)一端连接于所述头部(53)的一侧面上；
所述支撑部(54)设为轴向上的两段，所述主体还包括有与所述支撑部(54)连接的补偿部(55)，所述补偿部(55)设在两段所述支撑部(54)之间，用于补偿所述内衬层(52)的两端。
2.根据权利要求1所述的滚子组件，其特征在于，所述内衬层(52)设为环状，与所述滚子本体(51)为过盈配合。
3.根据权利要求2所述的滚子组件，其特征在于，所述头部(53)设为环板结构，且所述环板的延展方向为所述滚子(5)的径向方向；所述滚子本体(51)端面上设有容纳部分所述头部(53)的凹槽(57)。
4.根据权利要求3所述的滚子组件，其特征在于，所述头部(53)为倾斜设置，且外周缘远离所述内衬层(52)的主体；所述头部(53)与所述滚子(5)的横截面夹角设为θ，满足0<θ<500mrad。
5.根据权利要求4所述的滚子组件，其特征在于，所述头部(53)的外周缘突出所述滚子本体(51)的端面，且突出距离设为h5，满足50μm≥h5≥0μm。
6.根据权利要求1所述的滚子组件，其特征在于，沿所述内衬层(52)的轴向方向上，所述补偿部(55)设为波形和弧形中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的滚子组件，其特征在于，所述补偿部(55)的外径小于所述支撑部(54)的外径，且所述补偿部(55)的内径小于所述支撑部(54)的内径。
8.一种泵体组件，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的滚子组件。
9.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的滚子组件或如权利要求8所述的泵体组件。
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