基于分形理論的無油潤滑渦旋壓縮機端面摩擦問題研究.pdf

1、渦旋壓縮機是一種新型高效的容積式壓縮機,具有結構緊湊、運行平穩(wěn)、噪聲低等特點,其應用范圍目前已從空調制冷向醫(yī)藥、食品、燃料電池等需求無油污染的潔凈壓縮氣體的領域拓展。由于渦旋壓縮機特定的運動方式,存在較多摩擦副,其摩擦損耗在很大程度上影響著渦旋壓縮機的效率和性能。摩擦副的表面形貌對壓縮機的性能和摩擦副相互作用表面間的摩擦、磨損、混合潤滑特性及接觸剛度等都具有很大的影響。摩擦力和摩擦因數(shù)則是反映摩擦副摩擦磨損行為的重要參數(shù),所以,對摩擦副

2、材料初始表面形貌與其摩擦信號相關性的研究,將對零件的加工過程、質量控制以及提高零件的使用性能等具有重要的意義。無油潤滑渦旋壓縮機摩擦副摩擦特性不僅與壓縮機運行工況、負載有關,而且還與摩擦副對偶材料、表面初始特性以及運行過程中摩擦副端面分形特征有關,因此通過對摩擦副端面微觀接觸和受力分析,建立摩擦力數(shù)學模型,預測渦旋壓縮機摩擦學系統(tǒng)的摩擦行為,可為壓縮機動力學特性分析和理論設計提供參考。
　　 本研究基于摩擦學和分形理論,通過試驗

3、對自潤滑材料聚醚醚酮PEEK、聚酰亞胺PI、聚醚砜PES與渦旋壓縮機常用材料球墨鑄鐵QT對磨的摩擦性能進行了研究,并選用不同初始表面的PEEK,在觸針式表面輪廓儀上對初始表面輪廓進行采集,在JSM-5600LV掃描電子顯微鏡下觀察其表面形貌,在UMT-3MT摩擦試驗機上進行PEEK/QT摩擦副試樣試驗。運用分形理論對表面形貌及摩擦信號進行分形表征,并對PEEK初始表面形貌與其摩擦信號相關性進行研究。在試驗的基礎上,結合M-B分形模型和滑

4、動摩擦力分形預測模型,依據(jù)無油潤滑渦旋壓縮機的結構、運行方式及受力特點,在分析動靜渦旋摩擦副端面微觀接觸狀態(tài)及微觀接觸受力情況的基礎上,建立了無油潤滑渦旋壓縮機動靜渦旋端面摩擦副的摩擦力分形預測模型,并通過實例計算,對該模型進行了驗證與分析。結果表明,聚醚醚酮初始表面和摩擦信號均具有顯著的分形特征;在相同速度,相同初始表面下,摩擦信號的分形維數(shù)隨著載荷的增大而增大;在相同速度,不同載荷下,磨合初期摩擦信號的分形維數(shù)均與初始表面分形維數(shù)負