表面润滑织构、压缩机零部件、压缩机和空调器的制作方法

本申请涉及机械配副摩擦学特性的技术领域，具体涉及一种表面润滑织构、压缩机零部件、压缩机和空调器。

背景技术：

压缩机长时间运行过程中，关键零部件摩擦副表面经常发生磨粒、黏着、疲劳等磨损形式，严重影响压缩机长寿命、稳定运行。为解决摩擦副表面摩擦磨损问题，传统摩擦学理论认为摩擦副表面一般越光滑，摩擦性能越好，而近年理论研究和工程实践也表明，摩擦副表面并非越光滑越好，一定的表面粗糙度反而有利于润滑油膜的形成从而减小摩擦磨损。适当在运动摩擦副表面加工出一系列大小、深度、面积比及排列方式不同的微观纹理织构，可起到储存润滑油及杂质颗粒作用，且通过织构动压效应，提升流体膜承载能力，改善端面润滑状态，提高摩擦学性能。但受工况参数变化影响，尤其在低转速、高负载情况下，织构动压效应不足以维持稳定流体润滑，长时间的摩擦作用会导致织构内储油被携带、挤压而排出润滑区域，造成织构内部储油急剧减少，迫使摩擦表面运行一段时间后处于边界润滑、混合润滑状态，出现摩擦系数增高，磨损严重等问题。

为了解决这一问题，现有技术中提出了多种解决方案，这些解决方案集中于从图案设计方向提高流体动压性能，且需外界供油系统持续提供润滑油以维持端面流体润滑状态，纹理织构本身无法达到长期储油目的，造成辅助系统复杂、润滑油消耗严重等问题。而当外界扰动引起操作工况变化，尤其在低转速、高载荷条件下，纹理织构动压效应微弱，润滑间隙油量不足，长时间的摩擦作用易引起织构内储油被携带、挤压而排出润滑区域，迫使摩擦表面处于边界润滑、混合润滑等状态，进而出现摩擦磨损等现象。

因此现有织构纹理不能在提供充足流体动压效应的同时，满足长期储油回油功能，无法保证摩擦副的可靠稳定运行与长寿命需求。

技术实现要素：

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种表面润滑织构、压缩机零部件、压缩机和空调器，能够在提供充足流体动压效应的同时，满足长期储油回油功能，有效保证摩擦副的可靠稳定运行与长寿命需求。

为了解决上述问题，本申请提供一种表面润滑织构，包括动压润滑表面，动压润滑表面上设置有孔结构，孔结构沿流体流动方向排布，孔结构包括第一孔和第二孔，第一孔和第二孔间隔排布，第一孔的孔深小于第二孔的孔深。

优选地，第一孔垂直于动压润滑表面，第二孔相对于动压润滑表面倾斜。

优选地，第一孔垂直于动压润滑表面，第二孔垂直于动压润滑表面。

优选地，第一孔的孔深为1～50μm；和/或，第一孔的孔径为10～1000μm。

优选地，第二孔的孔深为0.1～1mm，第二孔的孔深和孔径之比为1～10。

优选地，第二孔相对于动压润滑表面的倾斜角度为10～80°。

优选地，在远离动压润滑表面的方向上，第二孔的倾斜方向与流体流动方向相反。

优选地，第二孔沿着靠近动压润滑表面的方向截面面积递增。

优选地，第一孔和/或第二孔的截面形状为圆形、椭圆形、三角形、菱形、正方形或矩形。

优选地，第一孔为多个，至少两个第一孔的截面形状不同；和/或，第二孔为多个，至少两个第二孔的截面形状不同。

优选地，第一孔和第二孔均为多个，沿着流体流动方向，第一孔和第二孔交错间隔排布，或，第一孔和第二孔平行间隔排布。

优选地，第一孔和第二孔的开口面积之和占动压润滑表面面积的比例为0.05～0.5。

优选地，第二孔包括两个斜孔，在远离动压润滑表面的方向上，其中一个斜孔的倾斜方向与流体的第一流动方向相反，另一个斜孔的倾斜方向与流体的第二流动方向相反。

优选地，一个斜孔和另一个斜孔共用同一个开口。

优选地，一个斜孔和另一个斜孔对称设置。

根据本申请的另一方面，提供了一种压缩机零部件，包括上述的表面润滑织构。

优选地，压缩机为转子压缩机时，压缩机零部件包括下列至少之一：

滚子、法兰、隔板、滑片、曲轴、以及缸体。

优选地，压缩机为涡旋压缩机时，压缩机零部件包括下列至少之一：

动静涡旋盘、十字滑块、以及轴承。

优选地，压缩机为活塞压缩机时，压缩机零部件包括下列至少之一：

活塞、缸体、曲轴、轴承。

根据本申请的另一方面，提供了一种压缩机，包括上述的表面润滑织构。

根据本申请的再一方面，提供了一种空调器，包括上述的表面润滑织构。

本申请提供的表面润滑织构，包括动压润滑表面，动压润滑表面上设置有孔结构，孔结构沿流体流动方向排布，孔结构包括第一孔和第二孔，第一孔和第二孔间隔排布，第一孔的孔深小于第二孔的孔深。通过在动压润滑表面形成深度不同的第一孔和第二孔，可以利用孔深较小的第一孔在动压润滑表面提供充足动压效应，提升流体膜承载能力；同时可以利用孔深较深的第二孔，使得流体介质在惯性或离心作用流出时，在深孔底部产生负压空腔，与端面润滑油膜之间形成与流体介质流出方向相反的压差作用，迫使润滑油回流，达到储油目的，满足长期储油回油功能，同时可以利用深孔结构使得流体介质处于涡流状态，增加润滑表面阻尼作用，与第一孔相配合，进一步提高流体动压效应，有效保证摩擦副的可靠稳定运行与长寿命需求。

附图说明

图1为本申请第一实施例的表面润滑织构的结构示意图；

图2为本申请第一实施例的表面润滑织构的第二孔的流体流动原理图；

图3为本申请第一实施例的表面润滑织构的立体结构示意图；

图4为本申请第一实施例的表面润滑织构的深孔内流体流动示意图；

图5为本申请第二实施例的表面润滑织构的结构示意图；

图6为本申请第三实施例的表面润滑织构的结构示意图。

附图标记表示为：

1、动压润滑表面；2、第一孔；3、第二孔。

具体实施方式

结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，表面润滑织构包括动压润滑表面1，动压润滑表面1上设置有孔结构，孔结构沿流体流动方向排布，孔结构包括第一孔2和第二孔3，第一孔2和第二孔3间隔排布，第一孔2的孔深小于第二孔3的孔深。该表面润滑织构应用于摩擦副的润滑表面之间的润滑，用于改善摩擦副之间的润滑效果。

通过在动压润滑表面1形成深度不同的第一孔2和第二孔3，可以利用孔深较小的第一孔2在动压润滑表面1提供充足动压效应，提升流体膜承载能力；同时可以利用孔深较深的第二孔3，使得流体介质在惯性或离心作用流出时，在深孔底部产生负压空腔，与端面润滑油膜之间形成与流体介质流出方向相反的压差作用，迫使润滑油回流，达到储油目的，满足长期储油回油功能，同时可以利用深孔结构使得流体介质处于涡流状态，增加润滑表面阻尼作用，与第一孔2相配合，进一步提高流体动压效应，有效保证摩擦副的可靠稳定运行与长寿命需求。

在本实施例中，第一孔2为直径小于1mm的微孔，第二孔3为深度大于第一孔2的深孔。

微孔与深孔配合提供的流体动压开启力，促使配合表面迅速分离，形成流体润滑，保证非接触运行状态，避免摩擦磨损。第二孔3采用深孔结构，可以容纳磨屑或杂质颗粒，阻止磨粒的连续磨损。第二孔3还可以存储润滑液，存储的润滑液会随剪切运动被挤压、携带或渗透到配合表面，起到二次润滑的作用。

结合参见图1至图4所示，根据本申请的第一实施例，第一孔2垂直于动压润滑表面1，第二孔3相对于动压润滑表面1倾斜。

在本实施例中，第一孔2为一个微孔，第二孔3为一个斜孔，微孔和斜孔在动压润滑表面1上密集排布，从而能够在动压润滑表面1的不同位置处均能够实现微孔和深孔的配合，同时，由于深孔为斜孔，因此在流体介质流体流动方向与斜孔的倾斜方向相匹配时，在流体流动作用下，斜孔内储存的润滑油的流出阻力更小，更加容易沿着斜孔的斜面流出斜孔外，从而更加方便在动压润滑表面1上形成润滑流体膜，同时斜孔底部因介质流出形成负压空腔，能够达到储油回油的目的。

优选地，第一孔2的孔深为1～50μm，可以使得第一孔2的深度较浅，从而保证流体介质能够沿着摩擦副的间隙通道流动进入织构润滑区域，并在第一孔2内富集积累，产生显著动压效应。

优选地，第一孔2的孔径为10～1000μm。

第一孔2可以为圆柱孔，也可以为变截面孔，例如沿着远离动压润滑表面1的方向，第一孔2的截面面积递减，从而形成下小上大的凹槽，更加便于流体介质进入和流出第一孔2，提高流体流动性，提高流体动压效应。

在本实施例中，第二孔3的孔深为0.1～1mm，第二孔3的孔深和孔径之比为1～10。通过限定第二孔3的孔深和孔径之比，能够根据第二孔3的孔深合理设置孔径，在流体介质流动过程中形成负压效应，从而保证第二孔3的储油回油效果。织构的动压润滑表面1利用倾斜深孔的负压效应，达到端面储油回油作用，同时利用微孔的动压效应以及深孔的阻尼作用，提升流体膜的承载能力，维持摩擦副表面流体润滑状态，从而达到流体动压润滑目的。

第二孔3相对于动压润滑表面1的倾斜角度θ为10°～80°。优选地，该倾斜角度θ为30°至60°。

在本实施例中，在远离动压润滑表面1的方向上，第二孔3的倾斜方向与流体流动方向相反。参见图2所示，流体介质在摩擦副运动过程中的剪切作用下沿摩擦副间隙通道流动进入织构润滑区域，在微孔收敛侧，流体富集累积，产生显著动压效应。而在深孔处，一方面，在远离动压润滑表面1的方向上，流体运动方向与织构倾斜方向相反，流体沿深孔倾斜面流出孔区，在端面形成润滑流体膜，而深孔底部因介质流出形成负压空腔，端面流体膜压力与空腔负压作用形成与流体运动反方向的压差力，随介质继续流出深孔，空腔负压作用逐渐增强，当压差力大于剪切力时，就迫使流体介质回流进入深孔，从而达到储油回油目的。

第一孔2和/或第二孔3的截面形状为圆形、椭圆形、三角形、菱形、正方形或矩形。一般而言，对于摩擦副应用环境的不同，孔的截面形状的选择也不相同，对于高速运动的摩擦副而言，可以优先选择圆形的孔结构，对于低速运动的摩擦副而言，可以优先选择菱形的孔结构。对于应用于多种不同转速工况的摩擦副而言，可以根据需要将多种不同形状的孔结构混合使用，从而使得表面润滑织构能够在各种转速工况下均具有良好的适应能力，更加有效地提高表面润滑织构的适应性，提高动压润滑效果和性能。

在其中一个实施例中，第一孔2为多个，至少两个第一孔2的截面形状不同。

在另外一个实施例中，第二孔3为多个，至少两个第二孔3的截面形状不同。

优选地，第一孔2和第二孔3均为多个，沿着流体流动方向，第一孔2和第二孔3交错间隔排布。此处的交错间隔排布是指，每一排孔结构均包括第一孔2和第二孔3，且第一孔2和第二孔3沿着流体流动方向交错间隔排布。

在另外一个实施例中，第一孔2和第二孔3平行间隔排布。此处的平行间隔排布是指，沿着流体的流动方向，一排孔结构均为第一孔2，另一排孔结构均为第二孔3，两排孔结构交替排布，每排孔结构的排布方向相同，使得各排孔结构的排布方向相互平行，每一排孔结构的各个孔之间间隔设置。

优选地，第一孔2和第二孔3的开口面积之和占动压润滑表面1面积的比例为0.05～0.5，既能够保证表面润滑织构的动压润滑效果，同时避免孔结构面积过大造成的动压润滑表面1的结构强度不足的问题。

工作时，流体介质在摩擦副运动过程中的剪切作用下沿摩擦副间隙通道流动进入织构润滑区域，在微孔的楔形收敛侧，流体富集累积，产生显著动压效应，提升流体膜承载能力，促使摩擦端面迅速分离，到达非接触运行状态。而在深孔处，一方面，在远离动压润滑表面的方向上，流体运动方向与织构倾斜方向相反，沿深孔倾斜面流出孔区，在端面形成润滑流体膜，而深孔底部因介质流出形成负压空腔，端面流体膜压力与空腔负压作用形成与流体运动反方向的压差力，随介质继续流出深孔，空腔负压作用逐渐增强，当压差力大于剪切力时，就迫使润滑介质回流进入深孔，从而达到储油回油目的；另一方面，由于深孔的深度与润滑间隙尺寸比值较大形成的尺寸突变效应，使得进入或流出深孔的流体介质产生涡流现象，如图4所示，涡流的产生增加介质的流动阻力，显著增大端面阻尼作用，与微孔结构相配合，能够进一步提升流体动压效应。因此，通过深孔与微孔的共同作用，能够保证摩擦副长时间处于流体动压润滑状态，避免表面摩擦磨损，且不需外界持续供油。

本申请第一实施例的表面润滑织构尤其适用于单向滑动的摩擦副之间的动压润滑改善。

结合参见图5所示，根据本申请的第二实施例，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，第二孔3沿着靠近动压润滑表面1的方向截面面积递增。

在本实施例中，倾斜孔采用了横截面渐变的孔结构，深孔的孔径由表面向底层逐渐减小，变截面深孔更易引起孔内负压产生，且使储油不易流出孔外，因此能够具有更加良好的储油效果。

结合参见图6所示，根据本申请的第三实施例，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，第二孔3包括两个斜孔，在远离动压润滑表面1的方向上，其中一个斜孔的倾斜方向与流体的第一流动方向相反，另一个斜孔的倾斜方向与流体的第二流动方向相反。

优选地，一个斜孔和另一个斜孔共用同一个开口，能够简化开孔结构，减小开口面积，更加方便地实现孔结构的布置，避免造成摩擦副结构的强度不足的问题。

优选地，一个斜孔和另一个斜孔对称设置。本实施例中的第二孔3为双向对称分布的深孔结构，除具有负压储油效应外，对称分布结构不限制摩擦端面的运动方向，允许双向运动，可以适用于往复运动的摩擦副。

在图中未示出的一个实施例中，第一孔2垂直于动压润滑表面1，第二孔3垂直于动压润滑表面1。在本实施例中，第二孔3的中心轴线是垂直于动压润滑表面1的，由于第二孔3为深孔，因此也可以起到有效的储油作用。为了减小第二孔3采用垂直于动压润滑表面1的孔结构对于出油所造成的阻力，优选地，第二孔3可以采用上大下小的倾斜侧面结构，从而使得流体介质能够在动压润滑表面1上的流体流动作用下，更加方便地由第二孔3内被带出，参与到摩擦副之间的润滑过程中。

根据本申请的实施例，压缩机零部件包括上述的表面润滑织构。

压缩机为转子压缩机时，压缩机零部件包括下列至少之一：

滚子、法兰、隔板、滑片、曲轴、以及缸体。

压缩机为涡旋压缩机时，压缩机零部件包括下列至少之一：

动静涡旋盘、十字滑块、以及轴承。

压缩机为活塞压缩机时，压缩机零部件包括下列至少之一：

活塞、缸体、曲轴、轴承。

对于活塞压缩机而言，由于活塞在运动过程中为往复运动，因此，对于与活塞共同构成摩擦副的零部件而言，可以与活塞一同采用双向对称分布的深孔结构，来有效保证表面润滑织构的动压润滑效果和储油效果。

根据本申请的实施例，压缩机包括上述的表面润滑织构，还可以包括上述的压缩机零部件。

根据本申请的实施例，空调器包括上述的表面润滑织构，还可以包括上述的压缩机零部件或者压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上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。