CN213176044U - 一种耐磨结构及包含其的泵体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种耐磨结构及包含其的泵体，涉及压缩机技术领域，解决了表面精度以减轻动部件之间磨损，成本高、难度大的技术问题。该耐磨结构，包括设置在相对运动部件的接触面上能减少接触面积的微凹结构，凹坑或凹槽深度为微米级；微凹结构包括凹坑和/或凹槽；泵体包括上述耐磨结构。本实用新型用于两个相对运动部件的接触端面上，能降低运动表面的接触面积，磨损程度减轻，还可以起到储油功能，产生动压润滑效应，提高油膜承载性能，降低部件之间的磨损，可以降低零件的表面高加工精度要求。

Description

一种耐磨结构及包含其的泵体

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种耐磨结构及包含其的泵体。

背景技术

随着压缩机能效逐步提升，压缩机内部压力越大，高温高压下润滑油效果逐渐变弱，油膜由于承受不了高压高负荷而破裂，对泵体零件的耐磨性能有了更高的要求。而旋转式压缩机不可避免的问题就是泵体磨损问题，零件磨损，一方面会增大压缩机功耗，降低能效。另一方面会影响零件的使用寿命，降低压缩机的可靠性。目前压缩机行业中常见的减轻泵体零部件之间磨损的方法，是在零件加工过程中提高零件的表面精度，但是提高表面精度对加工设备要求非常高。提高零件表面精度的方法一方面加工难度大，对设备要求高；另一方面零件的表面精度越高，越容易被碰伤，磕伤，这也导致装配时零件的损坏程度高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种耐磨结构及包含其的泵体，以解决现有技术中存在的提高表面精度以减轻动部件之间磨损，成本高、难度大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种耐磨结构，包括设置在相对运动部件的接触面上能减少接触面积的微凹结构。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

作为本实用新型的进一步改进，所述微凹结构包括凹坑和/或凹槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述凹坑或所述凹槽是深度为微米级的凹坑或凹槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述微凹结构布置在运动部件的部分或整个接触面上。

作为本实用新型的进一步改进，所述微凹结构以规则布置方式或不规则布置方式设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述凹坑或所述凹槽以点阵方式排列，形成一组或多组扇形、鱼鳞状、径向直线、正弦曲线或圆曲线形状的微凹结构；或者是，所述凹坑和所述凹槽以一定比例聚集，形成一组或多组扇形、鱼鳞状、径向直线、正弦曲线或圆曲线形状的微凹结构。

作为本实用新型的进一步改进，当所述微凹结构设置成扇形时，相邻两排所述微凹结构之间具有20-70°的夹角。

作为本实用新型的进一步改进，所述凹坑为圆形凹坑，规格为直径100μm，深6μm。

作为本实用新型的进一步改进，所述凹槽深度hp与润滑油膜厚度比为0.75；所述凹槽长度与运动部件接触面的径向长度比小于0.5。

作为本实用新型的进一步改进，所述微凹结构采用激光加工技术成型。

本实用新型提供的一种泵体，包括所述耐磨结构。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

本实用新型提供的耐磨结构，设置在两个相对运动部件的接触端面上，通过设置微凹结构，相对于两光滑表面，微凹结构表面一方面能降低两运动表面的接触面积，接触面积越小，磨损程度越轻，同时微凹结构还可以起到储油的功能；另一方面微凹结构能产生明显的动压润滑效应，提高油膜承载性能，在高压高负荷情况下，油膜不破裂，从而阻碍两运动零件发生表面接触，从而降低泵体之间的磨损；本实用新型的泵体上设置耐磨结构，可以减低泵体零件的表面高加工精度要求，通过微凹储油结构，可以降低零件的摩擦系数，提高零件耐磨性和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型耐磨结构一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型耐磨结构第二种实施例的结构示意图；

图3是本实用新型耐磨结构第三种实施例的结构示意图。

图中1、凹坑；2、凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种耐磨结构，包括设置在相对运动部件的接触面上能减少接触面积的微凹结构。微凹结构采用激光加工成型，通过在两个相对运动部件的接触端面上设置微凹结构，相对于两光滑表面，微凹结构表面一方面能降低两运动表面的接触面积，接触面积越小，磨损程度越轻，同时微凹结构还可以起到储油的功能；另一方面微凹结构能产生明显的动压润滑效应，提高油膜承载性能，在高压高负荷情况下，油膜不破裂，从而阻碍两运动零件发生表面接触，从而降低泵体之间的磨损。

进一步的，微凹结构包括凹坑1和/或凹槽2。此处需要说明的是，凹坑1和凹槽2可以为不同角度和形状的凹坑1和凹槽2。凹坑1和凹槽2采用激光加工成型方式，激光加工是通过将光束聚焦，使焦点位置获得极高的能量密度和温度，使加工材料熔蚀的加工方法。与其他方法相比，该方法具有加工可控性好、加工速度快和加工精密高等优点。加工过程能量密度高，热影响区较小，加工变形较小，表面质量较高，且无噪声的特点。

进一步需要说明的是，凹坑1和凹槽2可以单独存在，也可以各自以一定的比例聚集设置。

进一步的，凹坑1或凹槽2是深度为微米级的凹坑1或凹槽2。凹坑1为圆形凹点，凹槽2为直线型凹槽。

进一步的，微凹结构布置在运动部件的部分或整个接触面上。也就是说，微凹结构可以仅设置在运动部件圆周方向的局部端面上，也可以设置在运动部件的整个圆周端面上，进一步的，微凹结构可以仅设置在运动部件端面径向宽度的局部范围内，也可以贯穿设置在运动部件端面径向宽度的整个范围内。

再此需要说明的是，微凹结构以规则布置方式或不规则布置方式设置。此处指的规则或不规则是指微凹结构在端面上的布置方式，如均匀间隔或不均匀间隔的设置。

凹坑1或凹槽2以点阵方式排列，形成一组或多组扇形、鱼鳞状、径向直线、正弦曲线或圆曲线形状的微凹结构；以上结构是指凹坑1或凹槽2以独立形式存在，也就是说部件端面上的微凹结构为凹坑1或者是凹槽2，二者择一设置；或者是，凹坑1和凹槽2以一定比例聚集，形成一组或多组扇形、鱼鳞状、径向直线、正弦曲线或圆曲线形状的微凹结构，以上结构是指凹坑1和凹槽2以一定比例混合设置，也就是说部件端面上的微凹结构包括凹坑1，也包括凹槽2，凹坑1和凹槽2同时设置。

微凹结构能有效改善摩擦副的摩擦性能，其主要作用机理主要包括3个方面：干摩擦条件下，微凹结构能存储摩擦过程中产生的微小磨粒，有效减少二次磨损对摩擦表面的破坏；流体润滑条件下，微凹结构能存储润滑介质，使润滑更加充分，而且能够产生额外的流体动压效应，增加摩擦表面承载力，有效提高摩擦副的承载性和稳定性；混合润滑条件下，微凹结构在抑制磨粒磨损的同时，又可以产生流体动压效应，改善摩擦副润滑条件。

根据流体动压效应形成的定义，当相对运动接触表面存在一定的楔形间隙，且流体的相对流动方向是从大间隙入口流向小间隙出口时，由于压力流和剪切流的存在，可以形成稳定的承载润滑油膜，即流体楔形动压效应；楔形间隙是指相对运动的两平面在压力的作用下，由于同一平面受力不一，导致两运动平面的间隙不是平行的直线。

实施例1：

如图1所示为耐磨结构设置滚子上下端面上的结构示意图，在本实施例中，微凹结构全部由圆形凹坑1组成，利用激光雕刻成型圆形凹坑1，每个凹坑1的规格为，直径100μm，深6μm；在本实施例中，微凹结构均匀间隔的设置在滚子的整个端面上，且为贯穿设置方式；在本实施例中，凹坑1以点阵方式排列形成四组扇形微凹结构，每组微凹结构之间间隔90度，且每组微凹结构中的凹坑1先沿滚子径向成排设置，然后设置多排，相邻两排凹坑1之间具有夹角，该夹角为20-70°且，每组扇形凹坑1的两端的两排凹坑1之间的夹角不大于90度，这样设计的原因主要是为了使微凹坑1阵列上相邻两凹坑的直线距离变得更大,从而使压力峰值具有更大的延续范围，使得油膜刚度变强。凹坑1的存在一方面可以储存液体润滑剂，另一方面滚子与法兰接触时存在一定的楔形间隙，且扇形结构凹坑1更有利于液体润滑剂的流动，使得在滚子和法兰间可以形成稳定的润滑膜。压缩机在不断运转过程中，对于光滑无微凹结构的泵体零件，一方面，由于高转速离心作用，更多的润滑剂被甩出试样表面，这样不利于泵体零件内部之间的润滑；另一方面因摩擦热使得薄的润滑油膜更易氧化和破坏，从而使得个泵体零件表面摩擦因数大幅度增加。而对于有微凹结构的零件，凹坑1可以有效的储存润滑剂，从而可以稳定的动压润滑效果，摩擦系数和磨损率与无微凹结构的零件相比，可以降低50％左右。凹坑1单个是圆形的，微凹结构是多个凹坑1按角度排列成扇形的形状，主要是凹坑1先按规定尺寸排列成一条直线，然后直线与直线间不是平行，而是20-70角度，这样就导致最终变成一个扇形了。凹坑1排列可以采用多种形式，不一定点阵结构，也不一定是扇形，正弦曲线，直线都可以。

实施例2：

如图2所示，为耐磨结构设置在上下法兰端面上的结构示意图，在本实施例中，微凹结构全部为凹槽2组成，且凹槽2贯穿设置在法兰的径向宽度上，也就是在法兰端面开设径向的直线微凹槽2，当然也可以设置成微凹坑1，凹槽2的深度为微米级，可以保证零件之间较好的密封性；优选凹槽2深度hp与润滑油膜厚度比为0.75，槽深过大泄漏率会增大；在本实施例中，微凹结构均匀间隔的设置在法兰的整个端面上，且，凹槽2以阵列方式排列形成五组扇形微凹结构，相邻两组扇形微凹结构之间间隔相等，每组微凹结构均包括四条凹槽2。

当然，也可以设置成，每组微凹结构中的凹槽2数量不等。

实施例3：

如图3所示，为耐磨结构设置在一环形部件端面上的结构示意图，且该图中，仅示意出环形部件的一部分，沿环形部件径向仅设置一条凹槽2的结构示意图，在本实施例中，凹槽2一端延伸到环形部件外沿，另一端位于环形部件端面中部，具体的，凹槽2长度与运动部件接触面的径向长度比小于0.5，也就是L＝l0/l<0.5。随着凹槽2长度比增加，作用区域越大，减摩效果增强，但是与此同时，泄漏通道面积也会增加，密封效果变差，优选设计凹槽2长度比L＜0.5，综合条件下油膜刚度最大，密封、减摩效果最好。

滚子、法兰摩擦副在摩擦过程中主要产生沿运动方向的犁沟状磨痕和表面磨粒磨损，相对于光滑表面，微凹织构表面能有效存储润滑油和磨粒，给摩擦副提供更好的润滑条件，润滑油膜能有效持续地产生，明显提高摩擦副表面的摩擦性能。因此，表面具有微凹结构的零件表面在粗糙度高的情况下也能表现出较好的耐磨性和密封效果。

本实用新型提供的一种泵体，包括上述的耐磨结构，具体的可在泵体相对运动部件的泵体气缸、隔板、滑片平面上设置微凹结构，其微凹结构形式可以随意搭配。

本实用新型的泵体上设置耐磨结构，可以减低泵体零件的表面高加工精度要求，通过微凹储油结构，可以降低零件的摩擦系数，提高零件耐磨性和使用寿命。

这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1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，而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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种耐磨结构，其特征在于，包括设置在相对运动部件的接触面上能减少接触面积的微凹结构。

2.根据权利要求1所述的耐磨结构，其特征在于，所述微凹结构包括凹坑和/或凹槽。

3.根据权利要求2所述的耐磨结构，其特征在于，所述凹坑或所述凹槽是深度为微米级的凹坑或凹槽。

4.根据权利要求2或3所述的耐磨结构，其特征在于，所述微凹结构布置在运动部件的部分或整个接触面上。

5.根据权利要求4所述的耐磨结构，其特征在于，所述微凹结构以规则布置方式设置。

6.根据权利要求5所述的耐磨结构，其特征在于，所述凹坑或所述凹槽以点阵方式排列，形成一组或多组扇形、鱼鳞状、径向直线、正弦曲线或圆曲线形状的微凹结构；或者是，所述凹坑和所述凹槽以一定比例聚集，形成一组或多组扇形、鱼鳞状、径向直线、正弦曲线或圆曲线形状的微凹结构。

7.根据权利要求6所述的耐磨结构，其特征在于，当所述微凹结构设置成扇形时，相邻两排所述微凹结构之间具有20-70°的夹角。

8.根据权利要求3所述的耐磨结构，其特征在于，所述凹坑为圆形凹坑，规格为直径100μm，深6μm。

9.根据权利要求3所述的耐磨结构，其特征在于，所述凹槽深度hp与润滑油膜厚度比为0.75；所述凹槽长度与运动部件接触面的径向长度比小于0.5。

10.一种泵体，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一所述的耐磨结构。

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