CN206772744U - 用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，包括：旋转轴；电机；载荷调节装置，其位于两个轴承座之间且有中空的圆柱形第一内孔，所述载荷调节装置分为可固定的两部分，所述第一内孔的直径设置为：当连杆瓦固定在所述第一内孔中时，其与第一内孔过盈配合；所述旋转轴从第一内孔穿过，且与所述连杆瓦间隙配合；所述载荷调节装置上设有第一油孔通道，其设置为：当连杆瓦固定于载荷调节装置内时，所述第一油孔通道与连杆瓦的油孔通道相通；液压伺服系统，其与所述载荷调节装置连接；变频器，其与电机连接。本实用新型是一种操作简单、试验时间短、使用寿命长的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置。

Description

用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置

技术领域

本实用新型涉及往复式压缩机设备生产制造领域，更具体地说，涉及一种用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置。

背景技术

在往复式压缩机设备中，连杆是将曲轴的旋转运动转化为往复运动的关键部件,而连杆瓦安装在连杆和曲轴的连接部位，起耐磨、连接、支撑、传动作用。然而工业用压缩机一般都是长期运行，连杆瓦外表面是跟连杆配合在一起，通常不会发生相对运动，故二者之间一般情况下不会发生磨损。而连杆瓦的内表面与曲柄轴发生相对运动，连杆上的连杆瓦和曲柄轴颈接触部分会产生磨损。连杆瓦和曲柄轴颈是一对重要的旋转副，如果操作、维护不当，容易造成连杆瓦的润滑、间隙、所受载荷等异常，使运行工况恶化，从而加快连杆瓦的磨损，导致失效。

连杆瓦的失效形式主要有连杆瓦过热合金剥离、连杆瓦断裂、擦伤、过渡磨损等。造成失效的原因有润滑不良、装配不良、载荷过大、表面擦伤等。当连杆瓦磨损严重时，连杆瓦部分温度升高、振动变大和噪音变大。

如果不能恰当地评价连杆瓦的磨损性能，当连杆瓦发生磨损后，依然没有停机更换，那么很可能导致磨损迅速加剧，使曲柄轴颈接触表面环境恶化，受力条件发生变化，轻则导致曲轴发生变形失效，重则可能引发生产事故。因此对连杆瓦磨损进行试验，研究各因素对连杆瓦磨损的影响，具有十分重要的意义。通过试验找到规律，为操作、维护提供指导，制定合理的操作、维护方案，降低经济损失，保障生产安全。

然而，现有技术中，针对滚动轴承的寿命试验平台比较多，技术也比较成熟。但是，连杆瓦属于滑动磨损，用于往复式压缩机的连杆瓦磨损试验平台鲜有发现。并且，很好地模拟连杆瓦真实受力情况，研究众因素对其磨损的影响，也是一个研究难点。基于此，设计一种往复式压缩机连杆瓦磨损试验平台是十分迫切的。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种操作简单、试验时间短、使用寿命长的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，包括：旋转轴，其两端均设置至少一个滚动轴承及轴承座；电机，其驱动所述旋转轴转动；载荷调节装置，其位于两个轴承座之间且有中空的圆柱形第一内孔，所述载荷调节装置分为可固定的两部分，所述第一内孔的直径设置为：当连杆瓦固定在所述第一内孔中时，其与第一内孔过盈配合；所述旋转轴从第一内孔穿过，且与所述连杆瓦间隙配合；所述载荷调节装置上设有第一油孔通道，其设置为：当连杆瓦固定于载荷调节装置内时，所述第一油孔通道与连杆瓦的油孔通道相通；液压伺服系统，其与所述载荷调节装置连接；变频器，其与电机连接。

优选地，用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置还包括润滑系统，所述润滑系统的喷油嘴通过所述第一油孔通道与所述载荷调节装置连接。

优选地，所述润滑系统中包含有冷却器。

优选地，用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置还包括监测系统，所述监测系统包括：温度传感器，其数目与连杆瓦的数目相同，所述温度传感器安装在载荷调节装置内部，用于监测每个连杆瓦的温度；振动传感器，安装在载荷调节装置外部，用于监测连杆瓦振动频率；转速传感器，安装在旋转轴上，用于监测旋转轴的转速；信号采集单元，其接收采集到的信号并反馈；控制单元，其接收信号采集单元反馈的信号，并控制变频器。

优选地，所述载荷调节装置的内部固定有连杆瓦固定块，所述连杆瓦固定块的内部有中空的圆柱形第二内孔并且其分为可固定的两部分，所述第二内孔的直径设置为：当连杆瓦固定在所述第二内孔中时，其与第二内孔过盈配合；所述旋转轴从第二内孔穿过，且与所述连杆瓦间隙配合；并且连杆瓦固定块设置有第二油孔通道，所述第一油孔通道通过第二油孔通道与连杆瓦的油孔通道相通。

优选地，所述连杆瓦固定块的数量至少为两个。

优选地，所述载荷调节装置的两部分的内部均设置有隔板，可将两个连杆瓦固定块隔开并固定。

本实用新型至少包括以下有益效果：

一、相比现有技术，本实用新型将试验装置中连杆瓦固定块、旋转轴及其支撑轴承可根据连杆瓦大小做相应的更换，影响磨损强度的三因素：载荷、转速、润滑条件可以根据连杆瓦的具体工作条件在仪器上直接设定，因而本实用新型是一种操作简单的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置。

二、相比现有技术，本实用新型将试验装置中的曲轴改变为旋转轴，大大提高了旋转速率，加快了连杆瓦的磨损速率，因而大大缩短了试验时间，本实用新型是一种相对试验时间较短的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置。

三、相比现有技术，本实用新型将试验装置中设置了监测系统，当连杆瓦失效时，监测系统会自动报警并控制电机停止运转，对试验装置起一定的保护作用，本实用新型是一种使用寿命长的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型用于往复式压缩机连杆瓦的磨损评价试验装置结构示意图；

图2为本实用新型用于往复式压缩机连杆瓦的磨损评价试验装置示意图；

图3为载荷调节装置结构示意图；

图4为载荷调节装置的俯视图；

图5载荷调节装置的三维图；

图6载荷调节装置的主视图；

图7载荷调节装置的左视图；

图8载荷调节装置的仰视图；

图9为连杆瓦固定块的主视图；

图10为连杆瓦固定块的左视图；

图11为连杆瓦固定块的仰视图；

图12为连杆瓦固定块的三维图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-12所示，本实用新型提供了一种用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，包括：旋转轴1，其两端均设置至少一个滚动轴承2及轴承座3；电机10，其驱动所述旋转轴1转动；载荷调节装置4，其位于两个轴承座3之间且有中空的圆柱形第一内孔，所述载荷调节装置4分为可固定的两部分，所述第一内孔的直径设置为：当连杆瓦6固定在所述第一内孔中时，其与第一内孔过盈配合；所述旋转轴1从第一内孔穿过，且与所述连杆瓦6间隙配合；所述载荷调节装置4上设有第一油孔通道13，其设置为：当连杆瓦6固定于载荷调节装置4内时，所述第一油孔通道13与连杆瓦6的油孔通道相通；液压伺服系统7，其与所述载荷调节装置4连接；变频器9，其与电机10连接。电机10带动旋转轴1转动，润滑油通过第一油孔通道13定量加入。旋转轴通过联轴器11与电机相连。旋转轴1代替曲轴转动，能够极大的提高转速，减少试验时间。用变频器9调节电机10的转速，从而调节旋转轴1的转速。伺服液压系统可以调节施加给连杆瓦6的力。连杆瓦6固定在载荷调节装置4的外壳上，在旋转轴1转动时，二者保持静止。连杆瓦6与旋转轴1间隙配合模拟曲轴与连杆瓦6的间隙配合，间隙之间通过油膜建立两者作用力的传递，间隙小，挤压越严重，传递的力就越大。本实用新型选用连杆对曲柄轴颈的作用力的极限状态，通过伺服液压系统调节载荷调节装置4给连杆瓦6施加作用力。在极限状态下，分别对试验连杆瓦和参考连杆瓦进行试验，保证二者的受力、旋转轴1的转速及润滑条件相同，在一定时间内，比较二者磨损的情况，从而判定试验连杆瓦的优劣。连杆瓦6受到的力是周期性变化的，采用力学分析计算出其在工作条件下受到的最大力，所述极限状态，即为选择所述最大力的倍数作为实验中给连杆瓦6施加的力。根据具体的实验来确定倍数，所述倍数大于0。所述旋转轴1的速率及润滑条件均根据连杆瓦6的实际工作条件设定，也可以依据试验发生变化。所述试验连杆瓦，指的是需要对其进行磨损寿命进行评价的连杆瓦；所述参考连杆瓦，指的是作为试验连杆瓦磨损寿命评价参考基准的连杆瓦。本实用新型采用螺钉17将载荷调节装置4的两部分固定，但不仅仅限于此，凡是可以达到固定目的的其他形式均在本实用新型的保护范围内。本实用新型将载荷调节装置4的两部分设置被所述第一内孔的轴线所在平面分割的两部分，两部分均等，可以保证两部分的受力均匀，但不仅仅限于此，两部分不设置为均等的情况，也在本实用新型的保护范围内。

用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置还包括润滑系统12，所述润滑系统的喷油嘴通过所述第一油孔通道13与所述载荷调节装置4连接。可以省去加润滑油的人工并且可以记录加入的润滑油的量，节省人力物力。

所述润滑系统12中包含有冷却器。润滑系统12中，增加了冷却器，保证润滑系统12中的油温稳定，与往复式压缩机连杆瓦的润滑温度一致，从而更接近真实工作条件。

用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置还包括监测系统，所述监测系统8包括：温度传感器15，其数目与连杆瓦6的数目相同，所述温度传感器15安装在载荷调节装置4内部，用于监测每个连杆瓦6的温度；振动传感器14，安装在载荷调节装置4外部，用于监测连杆瓦6振动频率；转速传感器16，安装在旋转轴1上，用于监测旋转轴1的转速；信号采集单元，其接收采集到的信号并反馈；控制单元，其接收信号采集单元反馈的信号，并控制变频器9。在极限状态下，分别对试验连杆瓦和参考连杆瓦进行试验，用传感器监测旋转轴1的转速，比较一定时间内，比较二者磨损的情况并结合温度数据及振动情况及旋转轴1的转速，判定试验连杆瓦的优劣。并且，可以在检测器上设定温度阈值和振动阈值，当检测器的监测到连杆瓦6的实际温度超过温度阈值或者当检测器监测的实际振动速率超过振动阈值时，监测系统8发出报警信号传递给变频器9，控制电机10停机，可以保护试验装置。

所述载荷调节装置4的内部固定有连杆瓦固定块5，所述连杆瓦固定块5的内部有中空的圆柱形第二内孔并且其分为可固定的两部分，所述第二内孔的直径设置为：当连杆瓦6固定在所述第二内孔中时，其与第二内孔过盈配合；所述旋转轴1从第二内孔穿过，且与所述连杆瓦间隙配合；并且连杆瓦固定块5设置有第二油孔通道，所述第一油孔13通道通过第二油孔通道与连杆瓦6的油孔通道相通。设置连杆瓦固定块5，是可以通过更好不同尺寸的连杆瓦固定块5，来配合不同尺寸的连杆瓦6和旋转轴1，比更换载荷调节装置4的两部分要方便而且更节省材料，并且设置连杆瓦固定块5可以延长载荷调节装置4的两部分的使用寿命。本实用新型采用螺钉18将连杆瓦固定块5的两部分固定，但不仅仅限于此，凡是可以达到固定目的的其他形式均在本实用新型的保护范围内。

所述连杆瓦固定块5的数量至少为两个。两个连杆瓦6同时进行磨损试验，保证连杆瓦6试验条件相同，能够更加客观的对比不同厂家相同尺寸的连杆瓦6质量，同时大大节省时间。本实用新型选择的连杆瓦固定块5的数目为两个，但不仅仅限于此，一个及两个以上的连杆瓦固定块5均在本实用新型的保护范围内。

所述载荷调节装置4的两部分的内部均设置有隔板19，可将两个连杆瓦固定块隔开并固定。设置隔板19是为了防止两个连杆瓦6接触，以免其中一个磨损严重时，对另外一个的产生影响，特别是在变形和温度两方面。本实用新型采用隔板19将两个连杆瓦固定块5隔开并固定，但不仅仅限于此，凡是可以达到隔开并固定的目的的其他形式，均在本实用新型的保护范围内。

本实用新型中，针对往复式压缩机的连杆瓦进行试验并评价。曲柄连杆机构中，曲柄轴颈对连杆的作用力是不断变化的，因而连杆瓦的受力也是不断变化的。依据往复式压缩机气缸中气体力和曲柄连杆机构的动力学方程，可以求得连杆瓦的受力。然而，事实上，如果要完整的模拟该力的变化，对控制系统的要求很高，并且使试验装置非常复杂。因此，在分析设计时，本实用新型选用连杆瓦受力的极限状态。采用此种极限装置，一方面大大简化了载荷施加的机构和降低了控制系统的要求；另一方面能够验证连杆瓦受到的最极限的恶劣情况，试验方案变得更加保守，通过此试验设计出来的连杆瓦，其可靠性将大大提高。

具体实验方案如下：

(1)定义

试验连杆瓦，指的是需要对其进行磨损寿命进行评价的连杆瓦；参考连杆瓦，指的是作为试验连杆瓦磨损寿命评价参考基准的连杆瓦。

(2)评价准则

1)试验连杆瓦与参考连杆瓦在同一装置中，同时试验，若是试验过程中监测系统测得的实际温度高于设定的温度阈值，导致试验时间终止，此时把试验时间可以等同于失效连杆瓦的失效时间，可依据试验时间的长短从而完成对试验轴瓦的磨损寿命评价。所述的失效连杆瓦即为实际温度超过设定阈值温度的连杆瓦。

当试验连杆瓦的失效时间比参考连杆瓦长时，其磨损寿命评价为良好；当试验连杆瓦的失效时间与参考连杆瓦相当时，其磨损寿命评价为合格；当试验连杆瓦的失效时间小于参考连杆瓦的失效时间时，其磨损寿命评价为较差。评价准则可以根据试验需求，做适当调整。

2)对试验连杆瓦与参考连杆瓦在同一装置中，同时试验，若是试验过程中监测系统测得的振动频率高于设定的振动频率阈值，导致试验时间终止，此时把试验时间可以等同于连杆瓦的失效时间，观察试验连杆瓦与参考连杆瓦的磨损程度，对试验连杆瓦的磨损进行评价。当试验连杆瓦的磨损程度比参考连杆瓦轻时，其磨损性能评价为良好；当试验连杆瓦的磨损程度与参考连杆瓦相当时，其磨损性能评价为合格；当试验连杆瓦的磨损程度比参考连杆瓦磨损严重时，其磨损性能评价为较差。

3)在相同的转速、载荷和润滑条件下，分别对试验连杆瓦与参考连杆瓦分两次进行试验，若是试验过程中监测系统测得的振动频率高于设定的振动频率阈值或者监测系统测得的实际温度高于设定的温度阈值，导致试验时间终止，此时把试验时间可以等同于连杆瓦的失效时间，可依据试验时间的长短从而完成对试验轴瓦的磨损寿命评价。

当试验连杆瓦的失效时间比参考连杆瓦长时，其磨损寿命评价为良好；当试验连杆瓦的失效时间与参考连杆瓦相当时，其磨损寿命评价为合格；当试验连杆瓦的失效时间小于参考连杆瓦的失效时间的80％时，其磨损寿命评价为较差；当试验连杆瓦的失效时间小于参考连杆失效时间的60％时，其磨损寿命评价为很差。评价准则可以根据试验需求，做适当调整。

(3)选择试验装置、试验方式以及试验条件，对试验连杆瓦和参考连杆瓦进行测试。

(4)按照评价准则对试验结果进行评价。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，包括：

旋转轴，其两端均设置至少一个滚动轴承及轴承座；

电机，其驱动所述旋转轴转动；

载荷调节装置，其位于两个轴承座之间且有中空的圆柱形第一内孔，所述载荷调节装置分为可固定的两部分，所述第一内孔的直径设置为：当连杆瓦固定在所述第一内孔中时，其与第一内孔过盈配合；所述旋转轴从第一内孔穿过，且与所述连杆瓦间隙配合；所述载荷调节装置上设有第一油孔通道，其设置为：当连杆瓦固定于载荷调节装置内时，所述第一油孔通道与连杆瓦的油孔通道相通；

液压伺服系统，其与所述载荷调节装置连接；

变频器，其与电机连接。

2.如权利要求1所述的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，还包括润滑系统，所述润滑系统的喷油嘴通过所述第一油孔通道与所述载荷调节装置连接。

3.如权利要求2所述的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，所述润滑系统中包含有冷却器。

4.如权利要求1所述的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，还包括监测系统，所述监测系统包括：

温度传感器，其数目与连杆瓦的数目相同，所述温度传感器安装在载荷调节装置内部，用于监测每个连杆瓦的温度；

振动传感器，安装在载荷调节装置外部，用于监测连杆瓦振动频率；

转速传感器，安装在旋转轴上，用于监测旋转轴的转速；

信号采集单元，其接收采集到的信号并反馈；

控制单元，其接收信号采集单元反馈的信号，并控制变频器。

5.如权利要求1所述的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，所述载荷调节装置的内部固定有连杆瓦固定块，所述连杆瓦固定块的内部有中空的圆柱形第二内孔并且其分为可固定的两部分，所述第二内孔的直径设置为：当连杆瓦固定在所述第二内孔中时，其与第二内孔过盈配合；所述旋转轴从第二内孔穿过，且与所述连杆瓦间隙配合；并且连杆瓦固定块设置有第二油孔通道，所述第一油孔通道通过第二油孔通道与连杆瓦的油孔通道相通。

6.如权利要求5所述的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，所述连杆瓦固定块的数量至少为两个。

7.如权利要求6所述的用于往复式压缩机的连杆瓦的磨损评价试验装置，其特征在于，所述载荷调节装置的两部分的内部均设置有隔板，可将两个连杆瓦固定块隔开并固定。