【壓縮機(jī)網(wǎng)】隨著技術(shù)的發(fā)展，壓縮機(jī)有關(guān)零件的粗糙度問(wèn)題也在不斷演變，出現(xiàn)了不同的觀點(diǎn)，探析不同的觀點(diǎn)有益于獲得該問(wèn)題較為正確的認(rèn)識(shí)。

 

　　我們都知道粗糙度與光潔度的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：
 

 

　　為了表述更準(zhǔn)確和兼顧歷史表述，作者在文中會(huì)交替使用粗糙度和光潔度兩種說(shuō)法中的一種，不至于與新國(guó)標(biāo)矛盾。

 

　　我們不妨對(duì)不同的壓縮機(jī)零件粗糙度進(jìn)行探究。

 

　　1、軸瓦與軸徑

 

　　軸瓦是一種滑動(dòng)軸承，軸瓦的作用是支撐軸，并使軸在潤(rùn)滑油的參與下，減少摩擦，減少此處產(chǎn)生的熱量和磨損。

 

　　過(guò)去要求軸瓦與軸的接觸面積不小于80%。

 

　　經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，人們普遍認(rèn)為軸瓦間隙的測(cè)量與調(diào)整方法如下：

 

　　即軸瓦的頂隙應(yīng)為軸徑的0.15%～0.2%，側(cè)隙應(yīng)為頂隙的60%～100%， 軸向間隙應(yīng)為1～3mm等。 表面硬度在HV40以下的鋁錫合金軸瓦內(nèi)表面粗糙度在國(guó)內(nèi)為：Ra=0.8μm；國(guó)外軸瓦專業(yè)生產(chǎn)廠對(duì)軸瓦內(nèi)表面加工是采用鏜、拉并用，加工后的表面粗糙度一般為：Ra=0.40～0.50μm。

 

　　也有人認(rèn)為：曲軸徑粗糙度應(yīng)為：Ra=1.40～0.8μm。并經(jīng)拋光，粗糙度降為Ra=0.1～1.2μm；軸瓦鏜削后Ra=1.4～0.8μm。此處，不同的觀點(diǎn)和不同的要求會(huì)呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。

 

　　我們不妨看看以下的例子：

 

　　濰坊鋼廠氧氣廠曾有一臺(tái)4M12制氧空氣壓縮機(jī)。不知什么原因，屢次出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象，雖然他們進(jìn)行了多次修理，但都開不起車來(lái)。他們到作者所在單位求援，作者單位派作者前去幫助解決問(wèn)題。作者對(duì)已拆開的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行了一番觀察分析，觀看了一下主軸和軸瓦情況，覺得問(wèn)題比較嚴(yán)重。作者回單位找了一位質(zhì)量檢查技師和一位機(jī)加工技師，他們也愿意同作者一起對(duì)這臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)行認(rèn)真的修理。我們發(fā)現(xiàn)該空氣壓縮機(jī)主軸徑嚴(yán)重磨損，曲軸的橢圓度和圓錐度已達(dá)0.07～0.08mm，最大一主軸徑橢圓度和圓錐度竟達(dá)0.17～0.18mm，粗糙度相當(dāng)差。因?yàn)槟菚r(shí)該氧氣廠要供轉(zhuǎn)爐煉鋼車間所需的氧氣，不可能更換曲軸，短期也買不到所需的曲軸，作者認(rèn)為只能把死馬當(dāng)活馬醫(yī)。

 

　　我們先從主軸徑下手，決定用麻繩纏繞紗布的拉磨方法進(jìn)行修理。三個(gè)人輪番拉磨，好不容易使主軸徑橢圓度和圓錐度度達(dá)到0.04～0.05mm，最差的主軸徑尺寸已達(dá)d-0.3mm。粗糙度達(dá)Ra 0.1～0.2μm，高于出廠值。我們并先后配好軸瓦并精心刮研。考慮到使用原廠配件時(shí)，最差主軸瓦側(cè)隙太大，無(wú)法調(diào)??；只好把此軸承座油孔及分油管直徑擴(kuò)大一倍。

 

　　經(jīng)過(guò)三天三夜鏖戰(zhàn)，終于達(dá)到可以試車的要求。開車15分鐘后，廠長(zhǎng)請(qǐng)我們先回去休息。他說(shuō)：以前開車從未超過(guò)15秒，現(xiàn)在看來(lái)是沒(méi)有問(wèn)題了。

 

　　另一個(gè)蹊蹺軸瓦，發(fā)生在一臺(tái)6M50氮?dú)鋲嚎s機(jī)上。該新壓縮機(jī)投用不久，就發(fā)現(xiàn)9號(hào)軸承座燒瓦。用戶換了多次軸瓦，空載開車時(shí)，還是出現(xiàn)燒瓦?；蕪S請(qǐng)制造廠的服務(wù)人員協(xié)助修理，他們換了軸瓦并刮研后檢查裝機(jī)?？蛰d起動(dòng)開車時(shí)，未超過(guò)10分鐘就又出現(xiàn)燒瓦，其先后換了47付軸瓦。最后，制造商的一位技術(shù)人員說(shuō)：這個(gè)軸瓦不能刮研，把壓縮機(jī)找正搞好，把軸處理好后，把原廠拿來(lái)的軸瓦直接裝上就行。問(wèn)題就這么解決了。

 

　　這說(shuō)明新型鋁合金瓦要求軸頸橢圓度和圓錐度極小，表面光潔度高，瓦口和瓦底不用修刮，瓦口間隙不用特意修刮成油楔，以便增大實(shí)際接觸面積，以減小接觸應(yīng)力。

 

　　其實(shí)，一般曲軸徑粗糙度為：Ra=1.40～0.8μm，當(dāng)于7～8級(jí)光潔度；而經(jīng)合理的拋光后，粗糙度可降為Ra=0.1～1.2μm；當(dāng)于8～11級(jí)光潔度。在這種情況下，配上高技術(shù)高質(zhì)量的軸瓦，在壓縮機(jī)找正合格的情況下，在合理磨合和合理潤(rùn)滑條件下，軸瓦不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

 

　　2、活塞桿

 

　　活塞桿作為填充聚四氟乙烯密封件摩擦的偶件狀態(tài)，在很大程度上影響填充聚四氟乙烯零件的壽命。所謂的“碳纖密封件”還需要合適的偶件才能達(dá)到長(zhǎng)壽命或超長(zhǎng)壽命。

 

　　在這方面國(guó)內(nèi)外的學(xué)者認(rèn)識(shí)差異較大，對(duì)活塞桿的粗糙度有截然不同的說(shuō)法。這些說(shuō)法有些是國(guó)外供應(yīng)商的說(shuō)法在國(guó)內(nèi)的流傳。有的說(shuō)氣缸和活塞桿的粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.1～0.2；也有人說(shuō)活塞桿的粗糙度不應(yīng)太高，他們認(rèn)為原因在于磨合時(shí)要產(chǎn)生預(yù)涂敷作用，在氣缸和活塞桿的表面會(huì)形成預(yù)涂敷膜，以保證后續(xù)的低磨損量。

 

　　作者認(rèn)為正確的說(shuō)法應(yīng)是：填充聚四氟乙烯零件的摩擦偶件其粗糙度應(yīng)該是越低越好，即光潔度越高越好；低的活塞桿粗糙度配粒度小的聚四氟乙烯和填充劑制成的密封件壽命會(huì)更長(zhǎng)。

 

　　在化工壓縮機(jī)中，填料最外邊幾環(huán)往往是擔(dān)負(fù)著密封回氣腔的作用，里邊填料的漏氣在回氣腔漏至回收管，并排到回收裝置。維護(hù)好此處活塞桿的表面光潔度和密封環(huán)的狀態(tài)至關(guān)重要，這幾環(huán)填料的損壞會(huì)劃傷活塞桿，使應(yīng)該導(dǎo)往回收管的高壓化工氣體直接漏到中體，或直接漏入大氣，造成化工氣體嚴(yán)重流失并且污染環(huán)境或造成失火、中毒現(xiàn)象。

 

　　所以采用拋光活塞桿，并設(shè)法維護(hù)好此摩擦面的狀態(tài)就很重要。

 

　　3、氣缸

 

　　我們不妨從一些特殊的氣缸情況開始了解：

 

　　一種特殊的氣缸鏡面

 

　　人們稱之為蛇皮或銼皮現(xiàn)象。早年作者在研制L3.5-20/7時(shí)，發(fā)現(xiàn)一級(jí)氣缸屢次出現(xiàn)蛇皮鏡面，為了解決這種現(xiàn)象，作者曾調(diào)整了活塞環(huán)的配方和活塞環(huán)的彈力數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，均不能見效。歷經(jīng)多次試驗(yàn)，并請(qǐng)教過(guò)國(guó)內(nèi)一些頂尖的學(xué)者，他們也無(wú)能為力。后來(lái)，作者與幾個(gè)技師同事研究解決該問(wèn)題，作者提出了一種解決方案，但同事們不以為然。作者還是堅(jiān)持試驗(yàn)，要求試驗(yàn)人員把活塞環(huán)外圓摩擦面中間切一道槽，以便儲(chǔ)一些油。后來(lái)發(fā)現(xiàn)還真正解決了問(wèn)題。在以后，作者也發(fā)現(xiàn)過(guò)，有些壓縮機(jī)某級(jí)氣缸會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

 

　　作者經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為是某些高速壓縮機(jī)的活塞環(huán)尺寸與活塞速度不匹配，在行程中間瞬時(shí)速度峰值時(shí)，發(fā)生了極短時(shí)間的局部高溫，產(chǎn)生了燒蝕。呈現(xiàn)在氣缸鏡面處的是直徑約2～3mm的不連續(xù)淺坑，雖然不至于形成拉缸，對(duì)壓縮機(jī)性能也沒(méi)有明顯的影響，但不好看。

 

　　壓縮機(jī)氣缸的進(jìn)一步探究

 

　　壓縮機(jī)的氣缸鏡面或缸套應(yīng)是鑄態(tài)材料。有些人試圖用氮化鋼制作壓縮機(jī)缸套與PEEK活塞環(huán)配合，結(jié)果不理想。

 

　　作者認(rèn)為：用氮化鋼制作壓縮機(jī)缸套應(yīng)該用鑄態(tài)氮化鋼，而軋制的氮化鋼容易產(chǎn)生分層磨損。

 

　　現(xiàn)在，有些新的材料觀與經(jīng)典材料觀不同，它們不是軋制，而是粉末冶金、納米粉末冶金、彈性球和彈性管類，類似于碳納米管的聚合，這些材料在航空航天領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域不斷發(fā)展。壓縮機(jī)應(yīng)該借鑒上述有關(guān)新材料，運(yùn)用到壓縮機(jī)氣缸與活塞環(huán)的實(shí)踐中。

 

　　同樣，作者也認(rèn)為壓縮機(jī)氣缸鏡面光潔度越高越好，高光潔度的壓縮機(jī)氣缸鏡面，容易形成氣力懸浮效果，使鏡面與活塞環(huán)磨損量極小。那種認(rèn)為聚四氟乙烯密封件初期在較低光潔度的氣缸鏡面摩擦中產(chǎn)生預(yù)涂覆而得到延長(zhǎng)活塞環(huán)壽命的理論值得商榷。

 

　　一種新的潤(rùn)滑理論是彈性潤(rùn)滑和懸浮潤(rùn)滑

 

　　我們不妨從“共晶滾球”談起，“共晶滾球”曾經(jīng)風(fēng)靡潤(rùn)滑界一段時(shí)間。雖然一段時(shí)間遭熱捧和冷遇，但其不失是一種彈性潤(rùn)滑的創(chuàng)始，其打破了均質(zhì)潤(rùn)滑的束縛。就在深圳超美科技網(wǎng)頁(yè)上不遺余力的宣傳“共晶滾球”時(shí)，刊載了北京的一位博士導(dǎo)師在電子顯微鏡下觀察到：共晶滾球是一種懸浮的液體球在均質(zhì)潤(rùn)滑劑中的存在。到底“共晶滾球”是顆粒狀還是凝膠狀懸浮球？對(duì)此，深圳超美科技并未深究，看來(lái)是默認(rèn)了。凝膠狀懸浮球不同于納米金剛石、納米碳化鎢、納米銅、納米鈦等微粒說(shuō)，應(yīng)該屬于一種彈性潤(rùn)滑或懸浮潤(rùn)滑。

 

　　為了提高壓縮機(jī)氣缸的耐磨性和減小摩擦力，壓縮機(jī)氣缸都進(jìn)行珩磨

 

　　用機(jī)械拋光方式提高摩擦零件的表面光潔度是最常用的技術(shù)手段，其不僅能提高表面光潔度，而且，在拋光過(guò)程中也隨之產(chǎn)生一定的表面硬化作用。

 

　　內(nèi)燃機(jī)氣缸套珩磨要求與壓縮機(jī)不同，其要求呈現(xiàn)網(wǎng)紋：1、珩磨網(wǎng)紋在缸套中心方向的夾角120°±20°；2、微觀不平度的算術(shù)平均值(Ra)：對(duì)于100mm、95mm缸套平均值0.5～0.90μm范圍0.4～1.0μm，對(duì)于135mm、130mm缸套平均值0.5～1.1μm范圍0.4～1.1μm；3、網(wǎng)紋溝槽深度平均值0.0034～0.0063mm范圍0.0025～0.0075mm。

 

　　由于壓縮機(jī)氣缸直徑大，行業(yè)普遍沒(méi)有要求呈現(xiàn)珩磨網(wǎng)紋。當(dāng)壓縮機(jī)氣缸或氣缸套采用高強(qiáng)度鑄鐵時(shí)，在精磨階段采用高硬度大目數(shù)油石，配以合適的珩磨頭轉(zhuǎn)速，潤(rùn)滑冷卻合理時(shí)，氣缸鏡面會(huì)出現(xiàn)烏黑、發(fā)亮的高表面光潔度。雖然也有人提出網(wǎng)紋說(shuō)和拉削氣缸說(shuō)，但主流還是普通珩磨。

 

　　也有人提出過(guò)，珩磨氣缸的最后工序應(yīng)用填充聚四氟乙烯制成的磨條，以便在氣缸鏡面形成預(yù)涂覆聚四氟乙烯微觀薄膜。這種說(shuō)法堅(jiān)持的時(shí)間也不長(zhǎng)。

 

　　4、螺桿

 

　　螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的光潔度決定著螺桿壓縮機(jī)的性能和穩(wěn)定性能的持久性，螺桿轉(zhuǎn)子的表面光潔度的高低程度是一種壓縮機(jī)檔次的象征。作者從螺桿壓縮機(jī)吸氣口就可以看到其光潔度如何。諸如GHH、凱撒、阿特拉斯·科普柯的轉(zhuǎn)子光潔度都很好。有些螺桿壓縮機(jī)主機(jī)在使用20年后，仍能保持性能的穩(wěn)定。

 

　　單螺桿壓縮機(jī)的蝸桿的表面光潔度也是越高越好，高到一定程度，會(huì)抵消單螺桿空壓機(jī)的抱軸現(xiàn)象。

 

　　另外，JPLUS2000高效抗磨節(jié)能潤(rùn)滑油添加劑是一種新的潤(rùn)滑技術(shù)，其對(duì)于受傷的摩擦面具有一定的修復(fù)作用。作者在東風(fēng)柴油機(jī)車和SS4電動(dòng)機(jī)車的螺桿空壓機(jī)中，多次用于修復(fù)強(qiáng)烈異音的空壓機(jī)，收到奇異的效果。這些發(fā)生異音的螺桿空壓機(jī)都是用的進(jìn)口空壓機(jī)油，在有些特殊工況下，還是會(huì)發(fā)生異音。只有JPLUS2000高效抗磨節(jié)能潤(rùn)滑油添加劑可以救贖這些空壓機(jī)，否則，只好從機(jī)車上拆下，換一臺(tái)備用機(jī)上去，這臺(tái)機(jī)器就須返廠，這會(huì)產(chǎn)生品牌的負(fù)面影響，產(chǎn)生機(jī)會(huì)損失和機(jī)器損失。

 

　　實(shí)際上，這是高效抗磨節(jié)能潤(rùn)滑油添加劑修復(fù)了螺桿壓縮機(jī)的軸承，從而保護(hù)了螺桿壓縮機(jī)的螺桿，使其免遭破壞。

 

　　5、總結(jié)

 

　　表面粗糙度對(duì)壓縮機(jī)有關(guān)零件的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

 

　　a 表面粗糙度影響零件的耐磨性：表面粗糙度越大，表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，真實(shí)比壓越大，摩擦阻力越大，磨損就越快；

 

　　b 表面粗糙度影響配合的穩(wěn)定性：對(duì)間隙配合來(lái)說(shuō)，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過(guò)程中間隙逐漸增大；對(duì)過(guò)盈配合來(lái)說(shuō)，由于裝配時(shí)將微觀凸峰擠平，減小了實(shí)際有效過(guò)盈，降低了連接強(qiáng)度；

 

　　c 表面粗糙度影響零件的疲勞強(qiáng)度：表面粗糙度大的零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強(qiáng)度；

　　d 表面粗糙度影響零件的耐腐蝕性：粗糙的零件表面，易使腐蝕性氣體或液體通過(guò)表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕；

 

　　e 影響密封性：表面粗糙度差的零件表面之間無(wú)法嚴(yán)密地貼合，氣體或液體通過(guò)接觸面間的縫隙滲漏。

 

　　作者觀點(diǎn)

 

　　1）實(shí)際影響壓縮機(jī)粗糙度的因素多種多樣，有制造過(guò)程中形成的，裝在機(jī)器上就形成了靜態(tài)的粗糙度問(wèn)題；在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粗糙度變化是動(dòng)態(tài)的；

 

　　2）壓縮機(jī)零件的表面光潔度有4種情況：第一種情況是原始表面光潔度裝機(jī)經(jīng)磨合（自磨合和加磨合促進(jìn)劑）后一直保持較佳的狀態(tài)；第二種情況是雖經(jīng)磨合，由于這種或那種原因，一直不是理想的狀態(tài)但是也能使用；第三種情況是由于某些原因，表面光潔度出現(xiàn)較嚴(yán)重的問(wèn)題，需要修理；第四種情況是零件表面光潔度發(fā)生問(wèn)題后又得到抗磨修復(fù)劑作用，使其狀態(tài)得到好的保持；

 

　　3）將靜態(tài)或初始粗糙度問(wèn)題和動(dòng)態(tài)的粗糙度問(wèn)題一并考慮的話，會(huì)得到事半功倍的效果；

 

　　4）氣缸套類零件適合鑄態(tài)材料，更適合于粉末冶金材料，這些材料經(jīng)過(guò)一定的后處理，包括拋光等，會(huì)使零件更適合于承受摩擦，具有軋鋼材料所不及的優(yōu)點(diǎn)；

 

　　5）對(duì)承受摩擦類的零件，應(yīng)盡量提高其表面光潔度，加以有效的特殊潤(rùn)滑，磨損會(huì)很??；當(dāng)達(dá)到氣體懸浮或氣液懸浮時(shí)，磨損更?。?/div>

 

　　6）彈性潤(rùn)滑和懸浮潤(rùn)滑是一種新的潤(rùn)滑理論，凝膠狀懸的浮球不同于納米金剛石、納米陶瓷、納米碳化鎢、納米銅、納米鈦等微粒說(shuō)，其具有不可替代的作用；

 

　　7）粒度極?。ɑ瘜W(xué)純級(jí)別的）的納米減磨材料極易附著在摩擦零件表面，起到提高表面光潔度和減磨的作用。而有不少制造商用碳粉或石墨代替碳纖維粉劑制造填加碳纖維的密封件，其結(jié)果是大幅度地降低了其耐磨性和可靠性。

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