泵体组件和流体机械的制作方法

文档序号:30590352发布日期:2022-07-01 19:27阅读:65来源:国知局
泵体组件和流体机械的制作方法

1.本发明涉及转缸压缩机相关技术领域,具体而言,涉及一种泵体组件和流体机械。


背景技术:

2.以转缸压缩机为例,转缸压缩机在运行频率升高时机械功耗的增幅要比转子压缩机更大,影响压缩机能效,同时转缸压缩机的泵体摩擦副较多,对流体润滑的要求也更高,润滑不良可能会出现可靠性等问题。
3.气缸安装在气缸套内部,气缸相对于气缸套做圆周运动。由于气缸与气缸套的接触面积大,在压缩机实际运行过程中,气缸与气缸套间会产生较大摩擦,机械功耗增加,增大气缸与气缸套间的磨损。同时气缸外周面与气缸套内周面均是构成密封压缩腔的密封面,气缸与气缸套间的摩擦会破坏密封面的密封性能。
4.由上可知,目前转缸压缩机的气缸与气缸套会产生较大摩擦,导致气缸与气缸套受损,且破坏气缸与气缸套间的密封性的问题。


技术实现要素:

5.本发明的主要目的在于提供一种泵体组件和流体机械,以解决现有技术中转缸压缩机的气缸与气缸套会产生较大摩擦,导致气缸与气缸套受损,且破坏气缸与气缸套间的密封性等问题。
6.为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种泵体组件包括气缸套,气缸套具有容积腔;气缸,气缸可转动地设置在容积腔内,且气缸的转动中心与容积腔的中心重合,气缸的外周面与气缸套的内表面相适配,气缸的外周面为第一接触面,气缸套的内表面为第二接触面,第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面,第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构。
7.进一步地,织构结构由多个间隔设置的织构凹槽组成;或者织构结构由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构。
8.进一步地,当织构结构由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种;当织构结构由多个交叉布置的织构凹槽组成时,各织构凹槽为直线槽、曲线槽、折线槽中的一种或多种。
9.进一步地,织构凹槽的槽口呈圆形时,织构凹槽的当量直径为0.02mm至0.5mm。
10.进一步地,当织构结构由多个交叉布置的织构凹槽组成时,织构凹槽的宽度为0.02mm至 0.5mm。
11.进一步地,织构凹槽的槽口呈椭圆形时,椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足:1.5≤b/a≤3.5。
12.进一步地,椭圆短轴a的取值范围为0.008mm≤a≤0.05mm;和/或椭圆长轴b的取值范围为0.016mm≤b≤0.1mm。
13.进一步地,织构凹槽的槽口呈椭圆形时,相邻两个椭圆形的中心距离k与椭圆形的
椭圆长轴b之间满足:2.5≤k/b≤5。
14.进一步地,第一接触面和第二接触面之间的摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h之间满足: h/l为0.4至0.8。
15.进一步地,摩擦副表面的面积s与织构结构所在的区域的总面积s1之间满足:s1/s为5%至15%。
16.进一步地,当织构结构由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构结构的中心线垂直于气缸的转动中心线。
17.进一步地,第一接触面具有织构结构,织构结构所在的区域至第一接触面在气缸的转动中心线方向上的边缘的距离l大于等于2.5mm。
18.进一步地,气缸上沿其径向开设有活塞孔,第一接触面上设置有织构结构,织构结构在活塞孔的边缘处的区域的半径rb与活塞孔的半径ra之间满足:rb-ra大于等于2.5mm。
19.进一步地,第一接触面的至少一部分上设置有织构结构;和/或第二接触面的至少一部分上设置有织构结构。
20.进一步地,第一接触面上各处均设置有织构结构;第二接触面的部分区域设置有织构结构。
21.进一步地,气缸套具有吸气通道和排气通道,吸气通道位于气缸套的吸气侧,排气通道位于气缸套的排气侧,且第二接触面位于吸气侧的区域上不设置织构结构。
22.根据本发明的另一方面,提供了一种流体机械包括泵体组件。
23.应用本发明的技术方案,泵体组件包括气缸套和气缸,气缸套具有容积腔;气缸可转动地设置在容积腔内,且气缸的转动中心与容积腔的中心重合,气缸的外周面与气缸套的内表面相适配,气缸的外周面为第一接触面,气缸套的内表面为第二接触面,第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面,第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构。
24.从以上的描述中,可以看出,本发明上述实施例中,通过在气缸和气缸套的接触面上设有织构结构,织构结构可减小气缸与气缸套间的摩擦面积,降低气缸与气缸套间的摩擦力,避免出现因气缸与气缸套间的摩擦导致零件受损且影响气缸与气缸套间密封性的问题。目前的泵体的气缸与气缸套的接触面积大,在压缩机实际运行过程中,气缸与气缸套间会产生较大摩擦,机械功耗增加,增大气缸与气缸套间的磨损。同时气缸外周面与气缸套内周面均是构成密封压缩腔的密封面,气缸与气缸套间的摩擦会破坏密封面的密封性能的问题。
25.具体地,气缸在气缸套的容积腔内圆周转动,气缸与气缸套构成摩擦副,在气缸与气缸套的接触面上开设织构结构,织构结构可减小气缸与气缸套的接触面积,在运动的过程中,摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构内部。在气缸与气缸套的相对运动过程中,油液形成的流体膜的承载能力加强,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦。形成的流体膜更加稳定,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了气缸与气缸套间的密封性。
附图说明
26.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
27.图1示出了本发明中的气缸与气缸套的安装关系示意图;以及
28.图2示出了图1中的气缸的第一接触面上开设织构结构的示意图;
29.图3示出了图2中气缸的第一接触面的展开结构示意图;
30.图4示出了图3中g0处的放大图;
31.图5示出了本发明中气缸套的第二接触面上开设织构结构的示意图;
32.图6示出了本发明中的限位板与气缸的安装关系示意图;以及
33.图7示出了本发明中气缸的限位凸环上开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为椭圆形;
34.图8示出了图7中w1-w1向剖视图;
35.图9示出了图7中z1处放大图;
36.图10示出了本发明中气缸的限位凸环上开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为圆形;
37.图11示出了图10中w2-w2向剖视图;
38.图12示出了图10中z2处放大图;
39.图13示出了本发明中上限位板的上限位孔的孔壁上开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为椭圆形;
40.图14示出了图13中w3-w3向剖视图;
41.图15示出了图14中z3处放大图;
42.图16示出了本发明中上限位板的上限位孔的孔壁上开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为圆形;
43.图17示出了图16中w4-w4向剖视图;
44.图18示出了图17中z4处放大图;
45.图19示出了本发明中下限位板的下限位孔的孔壁上开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为椭圆形;
46.图20示出了图19中w5-w5向剖视图;
47.图21示出了图20中z5处放大图;
48.图22示出了本发明中下限位板的下限位孔的孔壁上开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为圆形;
49.图23示出了图22中w6-w6向剖视图;
50.图24示出了图23中z6处放大图;
51.图25示出了本发明中气缸的端面开设织构结构的示意图,其中织构结构为螺旋槽;
52.图26示出了与图25配合使用的上限位板上开设织构结构的示意图,其中织构结构为螺旋槽;
53.图27示出了图26中w7-w7向剖视图;
54.图28示出了与图25配合使用的下限位板上开设织构结构的示意图,其中织构结构为螺旋槽;
55.图29示出了本发明中上限位板上开设织构结构的示意图,其中织构结构为圆弧槽;
56.图30示出了与图29配合使用的气缸的端面开设织构结构的示意图,其中织构结构
为圆弧槽;
57.图31示出了本发明中上限位板上开设织构结构的示意图,其中织构结构为直槽与微孔配合结构;
58.图32示出了本发明中气缸上开设织构结构的示意图,其中织构结构为直槽与微孔配合结构;
59.图33示出了图32中z7处放大图;
60.图34示出了根据本发明中的活塞与气缸的安装关系示意图;以及
61.图35示出了根据本发明中转轴与活塞和气缸的安装结构示意图;
62.图36示出了本发明中的活塞的第二接触面的整体区域均开设织构结构的示意图;
63.图37示出了与图36中的活塞配合的气缸的结构示意图,其中,气缸的第一接触面的整体区域均开设织构结构;
64.图38示出了图36中的活塞和图37中的气缸配合时的径向剖视图;
65.图39示出了图36中的活塞和图37中的气缸配合时的轴向剖视图;
66.图40示出了本发明中的活塞的第二接触面的第一区域表面与第三区域表面开设织构结构的示意图;
67.图41示出了与图40中的活塞配合的气缸的结构示意图,其中,气缸的第一接触面的第五区域表面与第七区域表面开设织构结构的示意图;
68.图42示出了本发明中的活塞的第二接触面的第二区域表面与第四区域表面开设织构结构的示意图;
69.图43示出了与图42中的活塞配合的气缸的结构示意图,其中,气缸的第一接触面的第六区域表面与第八区域表面开设织构结构的示意图;
70.图44示出了本发明中的泵体组件的爆炸图;以及
71.图45示出了图44中的转轴与活塞的安装关系示意图;
72.图46示出了本发明中的转轴的第二接触面开设织构结构的示意图,其中,织构结构为椭圆形;
73.图47示出了图46中的s0处的放大图;
74.图48示出了本发明中的转轴的第二接触面开设织构结构的示意图,其中,织构结构为圆形;
75.图49示出了图48中的s1处的放大图;
76.图50示出了本发明中的转轴的第二接触面开设织构结构的示意图,其中,织构结构为多边形;
77.图51示出了图50中的s2处的放大图;
78.图52示出了本发明中的活塞的俯视图;
79.图53示出了图52中c1-c1向剖视图,其中,织构结构为椭圆形;
80.图54示出了图53中s3处的放大图;
81.图55示出了本发明中的活塞的结构示意图;
82.图56示出了图55中c2-c2向剖视图,其中,织构结构为圆形;
83.图57示出了图56中s4处的放大图;
84.图58示出了发明中的泵体组件的爆炸图;以及
85.图59示出了图58中的转轴与法兰结构的安装关系示意图;
86.图60示出了本发明中的转轴的第二接触面的整体区域均开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为椭圆形;
87.图61示出了图60中b处的局部放大图;
88.图62示出了图60中c处的局部放大图;
89.图63示出了图60中a-a向的剖视图;
90.图64示出了图63中d处的局部放大图;
91.图65示出了本发明中的转轴的第二接触面的第二区域表面开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为椭圆形;
92.图66示出了图65中的e处的局部放大图;
93.图67示出了本发明中的转轴的第二接触面的第一区域表面开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为椭圆形;
94.图68示出了图67中f处的局部放大图;
95.图69示出了本发明中的转轴的第二接触面的整体区域均开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为圆形;
96.图70示出了图69中的g处的局部放大图;
97.图71示出了本发明中的转轴的第二接触面的第一区域表面开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为圆形;
98.图72示出了图71中j处的局部放大图;
99.图73示出了本发明中的转轴的第二接触面的第二区域表面开设织构结构的示意图,其中织构结构的开口为圆形;
100.图74示出了图73中o处的局部放大图;
101.图75示出了本发明中上法兰的俯视图,其中织构结构的开口为椭圆形;
102.图76示出了图75中k-k向剖视图;
103.图77示出了图76中m处放大图;
104.图78示出了本发明中上法兰的俯视图,其中织构结构的开口为圆形;
105.图79示出了图78中k1-k1向剖视图;
106.图80示出了图79中m1处的放大图;
107.图81示出了本发明中下法兰的俯视图,其中织构结构开口为椭圆形;
108.图82示出了图81中k2-k2向剖视图;
109.图83示出了图82中s处放大图;
110.图84示出了本发明中下法兰的俯视图,其中织构结构开口为圆形;
111.图85示出了图84中k3-k3向剖视图;
112.图86示出了图85中s1处放大图。
113.其中,上述附图包括以下附图标记:
114.10、气缸;1001、第一接触面;101、第五区域表面;102、第六区域表面;103、第七区域表面;104、第八区域表面;105、气缸织构结构;106、活塞孔;1011、限位凸环;20、活塞;2001、第一接触面;201、第一区域表面;202、第二区域表面;203、第三区域表面;204、第四区域表面;205、活塞织构结构;30、转轴;3001、第二接触面;301、第一区域表面; 302、第二区
域表面;40、气缸套;4001、容积腔;4002、第二接触面;50、上法兰;501、第三区域表面;60、下法兰;601、第四区域表面;70、上限位板;7001、上限位孔;80、下限位板;8001、下限位孔;100、织构结构。
具体实施方式
115.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
116.需要指出的是,除非另有指明,本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
117.在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,但上述方位词并不用于限制本发明。
118.为了解决现有技术中转缸压缩机的泵体组件在运行过程中会产生较大摩擦,导致泵体组件受损,且破坏泵体组件的密封性等问题,本技术提供了一种泵体组件和流体机械。
119.其中,流体机械包括下述的泵体组件。具体的,流体机械为压缩机。进一步地,压缩机是转缸压缩机。
120.为了解决现有技术中转缸压缩机的泵体组件在运行过程中会产生较大摩擦,导致泵体组件受损,且破坏泵体组件的密封性等问题,可以通过在气缸套40与气缸10的接触面上设置织构结构100,以减小气缸10与气缸套40间的摩擦力,提高气缸10与气缸套40间的密封性。
121.具体地,如图1至图5所示,泵体组件包括气缸套40和气缸10,气缸套40具有容积腔 4001;气缸10可转动地设置在容积腔4001内,且气缸10的转动中心与容积腔4001的中心重合,气缸10的外周面与气缸套40的内表面相适配,气缸10的外周面为第一接触面1001,气缸套40的内表面为第二接触面4002,第一接触面1001与第二接触面4002构成摩擦副表面,第一接触面1001和/或第二接触面4002上设置有织构结构100。
122.从以上的描述中,可以看出,通过在气缸10和气缸套40的接触面上设有织构结构100,织构结构100可减小气缸10与气缸套40间的摩擦面积,降低气缸10与气缸套40间的摩擦力,避免出现因气缸10与气缸套40间的摩擦导致零件受损且影响气缸10与气缸套40间密封性的问题。目前的泵体的气缸10与气缸套40的接触面积大,在压缩机实际运行过程中,气缸10与气缸套40间会产生较大摩擦,机械功耗增加,增大气缸10与气缸套40间的磨损。同时气缸10外周面与气缸套40内周面均是构成密封压缩腔的密封面,气缸10与气缸套40 间的摩擦会破坏密封面的密封性能的问题。
123.具体地,气缸10在气缸套40的容积腔4001内圆周转动,气缸10与气缸套40构成摩擦副,在气缸10与气缸套40的接触面上开设织构结构100,织构结构100可减小气缸10与气缸套40的接触面积,在运动的过程中,摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构100内部。在气缸10与气缸套40的相对运动过程中,油液形成的流体膜的承载能力加强,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦。形成的流体膜更加稳定,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了气缸10与气缸套40间的密封性。
124.需要说明的是,在图1至图5所示的具体实施例中,分别给出了在气缸10和气缸套40 上设置织构结构100的方案。在具体实施方式中,气缸10和气缸套40上可以同时设置织构结构100,也可以仅在气缸10和气缸套40二者之一上设置织构结构100,由于组合方式比较多,就不一一列举组合形式了。下面将根据织构结构100的形式不同,分别给出不同的附图加以说明。
125.如图1至图5所示,织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。具体地,织构结构 100可以是由间隔设置的即不连通的结构进行设置。
126.具体地,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构结构100的中心线垂直于气缸10的转动中心线。有利于加强气缸10与气缸套40间的动压效应,增加气缸10与气缸套40间的流体膜的承载能力和稳定性,减少气缸10与气缸套40间的磨损,增加润滑性能。
127.需要说明的是,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。
128.具体地,织构凹槽的槽口可以是椭圆形、圆形、多边形中的一种进行间隔分布设置,也可以是多种不同形状槽口的织构凹槽配合间隔进行分布。具体地,多边形为菱形。
129.下面,根据气缸10和气缸套40上开设的不同的织构凹槽的槽口形状,提供如图1至图5 的多种实施方式。
130.如图2至图4所示的具体实施方式中,织构结构100设置在气缸10上,当织构结构100 由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
131.如图4所示,椭圆短轴a的取值范围为0.008mm≤a≤0.05mm,椭圆长轴b的取值范围为 0.016mm≤b≤0.1mm。椭圆长轴与椭圆短轴的在上述范围内取值,且保持1.5≤b/a≤3.5。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过大时,由于椭圆织构凹槽过大,导致气缸10与气缸套40的强度降低,影响气缸10与气缸套40的使用寿命,同时过大的椭圆形织构凹槽内部会储存多余的油液,不利于流体膜强度且造成油液浪费。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量油液不利于改善润滑性能。
132.进一步地,织构凹槽的槽口呈椭圆形时,椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足:1.5≤b/a≤3.5。当椭圆的椭圆长轴与椭圆短轴间的比例在1.5至3.5的范围内,此时气缸10与气缸套40相对运动的过程中,织构区域的动压效果增强,气缸10与气缸套40的接触面的表面形成的流体膜的承载能力加强,使气缸10与气缸套40间的润滑性能提升,减小摩擦损耗
133.如图4所示,构凹槽的槽口呈椭圆形时,相邻两个椭圆形的中心距离k与椭圆形的椭圆长轴b之间满足:2.5≤k/b≤5。
134.具体地,两个相邻椭圆形的中心距离与椭圆形长轴的比例在2.5至5之间,通过控制相邻两个椭圆形的中心距离k,实现两个相邻椭圆形间隔的设置。通过控制两个椭圆形的中心距离与椭圆长轴的比例关系可进一步限制椭圆的大小与椭圆间隔间的关系。当两个椭圆形的中心距离k的值过大时,由于此时相邻间的椭圆形凹槽的间隙增大,织构结构100稀疏分布设置,由于织构结构100稀疏导致不能有效减少摩擦面积,同时气缸10与气缸套40间的流体膜的稳定性加强不明显,不能有效减小气缸10与气缸套40间的摩擦,也不利于增强
气缸10与气缸套40间的密封性。当椭圆形的椭圆长轴过大时,此时椭圆形的结构过大,会储存过多的油液且不利于加强流体膜的承载能力,无法减小气缸10与气缸套40间的摩擦力。
135.织构凹槽的槽口除了是椭圆形的以外,还可以是其他形状的。在一个未图示的具体实施方式中,织构结构100设置在气缸10上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈圆形。
136.具体地,织构凹槽的当量直径为0.02mm至0.5mm。织构凹槽的大小应控制在当量直径为 0.02mm至0.5mm的范围内,当量直径过小或者过大都会影响流体膜的形成以及流体膜的具体技术效果。具体地,当量直径过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。当量直径过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
137.除了在气缸10上设置织构结构100以外,还可以在气缸套40上设置织构结构100。具体的,在图5所示的具体实施方式中,织构结构100设置在气缸套40上,织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。同样的,织构凹槽的槽口也可以是圆形或椭圆形的,具体的设置参数可以参考前述的方案。
138.织构结构100除了上述的实施方式外,还可以由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构(图中未示出)。
139.其中,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,各织构凹槽为直线槽、曲线槽、折线槽中的一种或多种。具体的,织构结构100呈交叉设置的织构凹槽结构时,织构凹槽同一采用直线槽、曲线槽、折线槽中的一种,或者也可以是直线槽、曲线槽、折线槽中的多种配合设置。
140.可选地,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,织构凹槽的宽度为0.02mm 至0.5mm。具体地,织构凹槽的宽度过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时宽度过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。织构凹槽的宽度过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
141.需要说明的是,织构结构100的排布方式不限于上述情况,织构结构100的排布还可以是其他能到达减小摩擦力增加密封性的技术效果的技术方案。
142.第一接触面1001和第二接触面4002之间的摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h之间满足: h/l为0.4至0.8。其中,摩擦副间隙l大于织构凹槽的深度h。若摩擦副间隙l的间隙过小,会使得第一接触面1001和第二接触面4002之间的摩擦加剧;若织构凹槽的深度h过小,会使得第一接触面1001和第二接触面4002的润滑度降低,使得难以存储润滑油;若摩擦副间隙l的间隙过大,会降低流体油膜的承载能力,若织构凹槽的深度h过大,会影响第二接触面4002的结构强度,同时降低动压润滑效应。若摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h的差异过大,反而会影响摩擦副表面的润滑效果。
143.摩擦副表面的面积s与织构结构100所在的区域的总面积s1之间满足:s1/s为5%至 10%。其中,织构结构100所在的区域的总面积包括所有的织构结构100的面积,织构结构 100只在一个区域的总面积为该区域的织构结构100的总面积,织构结构100在多个区域的,总面积为多个区域的织构结构100的总和。其中,s1/s为5%至10%,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过大,会影响气缸套40或气缸10的整体结构强度,同时织构孔过小,达不到降低摩擦的效果,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过小,
在负载条件下会增大摩擦,增加损耗,同时增大了间隙尺寸,影响密封性。
144.如图3所示,第一接触面1001具有织构结构100,织构结构100所在的区域至第一接触面1001在气缸10的转动中心线方向上的边缘的距离l大于等于2.5mm。当距离l小于2.5mm 时,此时织构结构100开设面积不利于气缸10的使用强度,且当距离l小于2.5mm时不利于安装。
145.如图1至图3所示,气缸10上沿其径向开设有活塞孔106,第一接触面1001上设置织构结构100,织构结构100在活塞孔106的边缘处的区域的半径rb与活塞孔106的半径ra之间满足:rb-ra大于等于2.5mm。具体地,当rb-ra小于2.5mm时,不利于气缸10与气缸套 40间的使用和气缸10的使用强度,同时增加加工工艺,浪费加工成本。
146.需要说明的是,气缸套40具有吸气通道和排气通道,吸气通道位于气缸套40的吸气侧,排气通道位于气缸套40的排气侧,且第二接触面4002位于吸气侧的区域上不设置织构结构 100,气缸10相对于气缸套40相对圆周运动,在气缸10转动的过程中,通过吸气通道连通或者排气通道连通实现吸气和排气过程。
147.从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
148.本发明上述实施例中,通过在气缸10和气缸套40的接触面上设有织构结构100,织构结构100可减小气缸10与气缸套40间的摩擦面积,降低气缸10与气缸套40间的摩擦力,避免出现因气缸10与气缸套40间的摩擦导致零件受损且影响气缸10与气缸套40间密封性的问题。目前的泵体的气缸10与气缸套40的接触面积大,在压缩机实际运行过程中,气缸10 与气缸套40间会产生较大摩擦,机械功耗增加,增大气缸10与气缸套40间的磨损。同时气缸10外周面与气缸套40内周面均是构成密封压缩腔的密封面,气缸10与气缸套40间的摩擦会破坏密封面的密封性能的问题。
149.具体地,气缸10在气缸套40的容积腔4001内圆周转动,气缸10与气缸套40构成摩擦副,在气缸10与气缸套40的接触面上开设织构结构100,织构结构100可减小气缸10与气缸套40的接触面积,在运动的过程中,摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构100内部。在气缸10与气缸套40的相对运动过程中,油液形成的流体膜的承载能力加强,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦。形成的流体膜更加稳定,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了气缸10与气缸套40间的密封性。
150.为了解决现有技术中转缸压缩机的泵体组件在运行过程中会产生较大摩擦,导致泵体组件受损,且破坏泵体组件的密封性等问题,还可以通过在气缸10与限位板间设置织构结构,以减小气缸10与限位板间的摩擦力,提高气缸10与限位板间的密封性。
151.具体地,如图6至图33所示,泵体组件包括气缸10和限位板,限位板位于气缸10的轴向的一侧,气缸10与限位板接触的表面为第一接触面,限位板具有与第一接触面配合的第二接触面,第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面,第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构100。
152.从以上的描述中,可以看出,本发明上述实施例中,通过在气缸10和限位板间开设织构结构100,使得织构结构100区域动压效应增强,增加气缸10与限位板间的润滑性能,降低气缸10与限位板间的摩擦力,避免出现气缸10与限位板间出现的磨损导致零件寿命降低和气缸10倾斜的问题。同时开设织构结构100可增强气缸10与限位板间的密封性,避免出现气体沿气缸10端面与限位板端面泄漏,造成冷量损失的问题。
153.具体地,限位板与气缸10相对转动,通过在限位板与气缸10的接触面上开设织构结构 100,在气缸10相对于限位板运动的过程中,限位板与气缸10间织构区域的动压效应增强,织构区域的流体膜的承载能力提升,流体膜使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦功耗,改善限位板与气缸10的润滑性能,促进限位板与气缸10间的稳定运行,增加限位板与气缸10的使用寿命。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了限位板与气缸10间的密封性。
154.如图6所示,气缸10沿其轴向具有限位凸环1011,限位板具有限位孔,限位凸环1011 嵌入限位孔内。
155.具体地,在气缸10转动的过程中,气缸10的轴向上的端面与限位板上垂直于气缸10的端面构成摩擦副,同时限位凸环1011的外环面与限位孔的孔壁面构成摩擦副。
156.进一步地,限位板包括沿气缸10轴向设置的上限位板70和下限位板80,上限位板70上设有上限位孔7001,下限位板80均开设有下限位孔8001,气缸10的轴向上的两个端面均设有限位凸环1011,上限位板70和下限位板80固定不动,但气缸10相对于二者转动,从而使得气缸10与上限位板70和下限位板80之间构成摩擦副。
157.需要说明的是,在图7至图33的具体实施例中,分别给出了在气缸10和限位板上设置织构结构100的方案。在具体实施方式中,气缸10与限位板可以同时开设织构结构100,也可以仅在二者之一上开设织构结构100,由于组合方式比较多,就不一一列举组合形式。
158.在本发明中,织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。织构结构100可以是由间隔设置的即不连通的结构进行设置。
159.具体地,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构结构100的中心线与气缸10旋转方向之间的夹角为10
°
至60
°
。织构结构100的中心线与气缸10旋转方向相对倾斜设置,在气缸10相对于限位板转动的过程中,有利于增强气缸10与限位板间动压效应,加强流体膜的承载能力,增加气缸10与限位板间的润滑性能,降低磨损,增强密封性。需要说明的是,在后面具体限定织构凹槽的槽口呈椭圆形时,夹角α与前述的织构结构100的中心线与气缸10旋转方向之间的夹角是相同的,只是表述方式不一致而已。
160.需要说明的是,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口可以呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种;织构凹槽也可以是间隔设置的弧形槽,并相对于气缸10的径向具有预设的偏转角度。下面根据织构结构100的形式不同,分别给出不同视图加以说明。
161.根据在气缸10和限位板上开设不同的织构结构100,提供了图7至图33的多种实施方式。在图7至图24示出的具体实施例中,主要是在气缸10的限位凸环1011上或限位板的限位孔内设置织构结构。而在图25至图33示出的具体实施例中,主要是在气缸10的端面或法兰结构朝向气缸10的端面的表面上设置织构结构。
162.如图7至图9所示的具体实施方式中,织构结构100开设在气缸10的限位凸环1011上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
163.具体地,椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足:1.5≤b/a≤3.5。当椭圆的椭圆长轴与椭圆短轴间的比例在1.5至3.5的范围内,此时气缸10和限位板相对运动的过程中,织构区域的动压效果增强,气缸10和限位板接触面的表面形成的流体膜的承载能力加强,使气缸10和限位板间的润滑性能提升,减小摩擦损耗。
164.如图7至图9所示,椭圆短轴a的取值范围为0.008mm≤a≤0.05mm,椭圆长轴b的取值范围为0.016mm≤b≤0.1mm。椭圆长轴与椭圆短轴的在上述范围内取值,且保持1.5≤b/a≤ 3.5。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过大时,由于椭圆织构凹槽过大,导致气缸10和限位板的强度降低,影响气缸10和限位板的使用寿命,同时过大的椭圆形织构凹槽内部会储存多余的油液,不利于流体膜强度且造成油液浪费。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量油液不利于改善润滑性能。
165.如图7至图9所示,椭圆长轴的轴线与气缸10的中心线之间的夹角α的取值范围为10
°
≤α≤60
°
。在气缸10相对限位板相对运动的过程中,倾斜设置的椭圆形织构凹槽与流体膜的运动方向相反。当α的取值范围为10
°
≤α≤60
°
能保证在气缸10相对限位板相对运动的过程中具有较强的动压效应。
166.如图10至图12所示的具体实施方式中,织构结构100开设在气缸10的限位凸环1011 上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈圆形。
167.具体地,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈圆形,织构凹槽的半径为0.01mm至0.08mm。织构凹槽的大小应控制在半径为0.01mm至0.08mm的范围内,当量直径过小或者过大都会影响流体膜的形成以及流体膜的具体技术效果。具体地,当量直径过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力。当量直径过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
168.如图13至图15所示的具体实施方式中,织构结构100开设在上限位板70的上限位孔7001 的孔壁上,此与图7至图9所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
169.如图16至图18所示的具体实施方式中,织构结构100开设在上限位板70的上限位孔7001 的孔壁上,与图10至图12所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈圆形。
170.如图19至图21所示的具体实施方式中,织构结构100开设在下限位板80的下限位孔8001 的孔壁上,与图7至图9所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
171.如图22至图24所示的具体实施方式中,织构结构100开设在下限位板80的下限位孔8001 的孔壁上,与图10至图12所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈圆形。
172.如图25所示的具体实施方式中,织构结构100开设在气缸10的端面上,当织构结构100 由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽为弧形槽,具体地,弧形槽为具有预设角度的螺旋形槽。
173.具体地,气缸10端面上开设的织构凹槽为间隔排列的弧形槽,弧形槽内部朝向旋转中心的一侧为低压端,弧形槽内部远离旋转中心的一侧为高压端,在气缸10转动的过程中,油液从低压一端流向高压一端,即流体膜的运动方向,ω为流体膜。在气缸10旋转过程中油液由低压端流向高压端有利于加强流体膜的强度。
174.需要说明的是,弧形槽的偏转方向与气缸10的转动方向相同,即弧形槽的偏转方向与流体膜的转动方向相反。
175.如图25所示,螺旋线为对数螺旋线且满足:
176.对数螺旋线:
177.r=r2e
θtanδ

178.式中,r和θ为螺旋线点坐标,r2为螺旋槽内径,δ为螺旋角;
179.槽径比β:
180.β=(r
1-r2)/(r
0-r2),
181.式中,r1为螺旋槽外径,r0为气缸10外径,r2为螺旋槽内径;
182.槽宽比γ:
183.γ=lw/lg
184.式中,lw为螺旋槽宽度,lg为螺旋槽宽度;
185.螺旋角、槽径比、槽宽比的参数范围分别为:
186.10
°
≤δ≤30
°
,0.25≤β≤0.65,0.2≤γ≤0.7。
187.具体地,通过在气缸10的端面开设对数螺旋线形的织构结构100,增强流体膜的承载能力,同时密封性,减少气缸10与限位板间的磨损,避免出现气缸10倾斜的问题。
188.如图25所示,气缸10的外圆直径r与织构结构100所在区域的半径r1之间满足:0.4 ≤r1/r≤0.6。
189.具体地,织构结构100的区域半径与气缸10外圆直径的比值范围在0.4至0.6之间,其中织构区域的半径小于气缸10外圆的半径,气缸10外圆的半径为r0。织构结构100的区域半径过小时,织构结构100过小,不利于形成较强的流体膜,不能有效的降低气缸10与限位板间的摩擦力;织构结构100的区域半径过大时,会降低流体膜的承载能力,同时会影响气缸10端面的强度,会降低气缸10的使用寿命。
190.如图26至图27所示的具体实施方式中,织构结构100开设在上限位板70上,与图20 所示的具体实施方式相似,织构凹槽为螺旋槽。且织构凹槽的深度ha为0.002mm至0.08mm。
191.如图28所示的具体实施方式中,织构结构100开设在下限位板80上,与图20所示的具体实施方式相似,织构凹槽为螺旋槽。
192.如图29所示的具体实施方式中,织构结构100开设在上限位板70的端面上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽为弧形槽,具体地,弧形槽为具有预设角度的圆弧形槽。
193.如图30所示的具体实施方式中,织构结构100开设在气缸10的端面上,与图24所示的具体实施方式相似,织构凹槽为圆弧形槽。
194.具体地,圆弧形槽与螺旋槽达到的技术效果相似,均通过旋转使气缸10与限位板间的油液由低压位流向高压位,以增强流体膜的承载能力,增加气缸10与限位板间的润滑性能,减少气缸10与限位板间的磨损。
195.如图31所示的具体实施方式中,织构结构100开设在上限位板70的端面上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽为直槽与微孔配合组成。
196.具体地,微孔为圆形结构且直径范围为0.02mm至0.05mm,织构深度的范围为0.002mm 至0.08mm,微孔设置在直槽的周测,并与直槽配合使用,在气缸10相对于限位板旋转的过程中,油液在直槽内部移动,微孔内部的油液有利于加强流体膜的生成和加提升流体膜的承载能力,提高气缸10与限位板间的润滑性能,降低气缸10与限位板间的磨损。
197.需要说明的是,微孔设有多个且圆周阵列设置在直槽远离气缸10旋转中心的周侧。
198.如图32至图33所示的具体实施方式中,织构结构100开设在气缸10的端面上,与图31 所示的具体实施方式相似,织构凹槽为直槽与微孔配合形成。
199.织构结构100除了上述的实施方式外,织构结构100开设在气缸10的端面上,还可以由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构(图中未示出)。
200.具体的,织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构。
201.其中,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,各织构凹槽为直线槽、曲线槽、折线槽中的一种或多种。具体的,织构结构100呈交叉设置的织构凹槽结构时,织构凹槽同一采用直线槽、曲线槽、折线槽中的一种,或者也可以是直线槽、曲线槽、折线槽中的多种配合设置。
202.可选地,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,织构凹槽的宽度为0.02mm 至0.16mm。具体地,织构凹槽的宽度过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时宽度过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。织构凹槽的宽度过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
203.需要说明的是,织构结构100的排布方式不限于上述情况,织构结构100的排布还可以是其他能到达减小摩擦力增加密封性的技术效果的技术方案。
204.第一接触面和第二接触面之间的摩擦副间隙l与织构凹槽的深度ha之间满足:ha/l为0.4 至0.8。其中,摩擦副间隙l大于织构凹槽的深度ha。若摩擦副间隙l的间隙过小,会使得第一接触面和第二接触面之间的摩擦加剧;若织构凹槽的深度ha过小,会使得第一接触面和第二接触面的润滑度降低,使得难以存储润滑油;若摩擦副间隙l的间隙过大,会降低流体油膜的承载能力,若织构凹槽的深度ha过大,会影响第二接触面的结构强度,同时降低动压润滑效应。若摩擦副间隙l与织构凹槽的深度ha的差异过大,反而会影响摩擦副表面的润滑效果。
205.摩擦副表面的面积s与织构结构100所在的区域的总面积s1之间满足:s1/s为5%至 40%。其中,织构结构100所在的区域的总面积包括所有的织构结构100的面积,织构结构 100只在一个区域的总面积为该区域的织构结构100的总面积,织构结构100在多个区域的,总面积为多个区域的织构结构100的总和。其中,s1/s为5%至40%,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过大,会影响限位板或气缸10的整体结构强度,同时织构孔过小,达不到降低摩擦的效果,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过小,在负载条件下会增大摩擦,增加损耗,同时增大了间隙尺寸,影响密封性。
206.本发明中的泵体组件还包括气缸套40、活塞20和转轴30,气缸10可转动地设置在气缸套40内,气缸10上沿其径向开设有活塞孔106,活塞20滑动设置在活塞孔106内,转轴30 穿过活塞20并驱动活塞20沿活塞孔106的延伸方向往复运动,气缸10转动以带动活塞20 转动,限位板位于气缸10的轴向上的端部。
207.具体地,气缸套40、气缸10、限位板、活塞20和转轴30配合组成泵体组件,通过在气缸10与限位板间开设织构结构100降低气缸10与限位板间的磨损,避免出现气缸10因倾斜影响活塞20和转轴30的现象。
208.从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
209.本发明上述实施例中,通过在气缸10和限位板间开设织构结构100织构结构100区域动压效应增强,增加气缸10与限位板间的润滑性能,降低气缸10与限位板间的摩擦力,避
免出现气缸10与限位板间出现的磨损导致零件寿命降低和气缸10倾斜的问题。同时开设织构结构100可增强气缸10与限位板间的密封性,避免出现气体沿气缸10端面与限位板端面泄漏,造成冷量损失的问题。
210.具体地,限位板与气缸10相对转动,通过在限位板与气缸10的接触面上开设织构结构 100,在气缸10相对于限位板运动的过程中,限位板与气缸10间织构区域的动压效应增强,织构区域的流体膜的承载能力提升,流体膜使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦功耗,改善限位板与气缸10的润滑性能,促进限位板与气缸10间的稳定运行,增加限位板与气缸10的使用寿命。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了限位板与气缸10间的密封性。
211.为了解决现有技术中转缸压缩机的泵体组件在运行过程中会产生较大摩擦,导致泵体组件受损,且破坏泵体组件的密封性等问题,还可以通过在气缸10与活塞20的接触面上设置织构结构100,以减小气缸10与活塞20间的摩擦力,提高气缸10与活塞20间的密封性。
212.具体地,如图34至图43所示,泵体组件包括气缸套40、气缸10和活塞20,气缸10可转动地设置在气缸套40内,气缸10上沿其径向开设有活塞孔106;活塞20滑动设置在活塞孔106内且沿活塞孔106的延伸方向往复运动,气缸10转动以带动活塞20转动,活塞孔106 的表面为第一接触面,活塞20具有与第一接触面配合的第二接触面,第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面,第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构100。
213.从以上的描述中,可以看出,本发明上述实施例中,通过在气缸10和活塞20的接触面上设有织构结构100,织构结构100可减小气缸10与活塞20间的摩擦力,降低活塞20与气缸10间的摩擦温度,避免因温度过高导致零件变形,可避免出现因活塞20与气缸10接触面不平整导致的冷媒泄露的问题。目前现有的泵体的摩擦副较多,对流体润滑的要求较高。目前的泵体的活塞20与气缸10在运行过程中,零件由于受热和受力会产生微量变形,增加接触面间的摩擦力,使零件产生磨损,由于零件的微变形导致零件外表面凹凸不平,会出现因间隙不平整导致冷媒泄露的问题。
214.具体地,活塞20在气缸10的活塞孔106内沿活塞孔106的延伸方向往复运动,气缸10 与活塞20构成摩擦副,在气缸10和活塞20的接触面上开设织构结构100,织构结构100可减小气缸10与活塞20的接触面积,在运动的过程中,摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构100内部。同时活塞20与气缸10相对运动过程中,油液形成的流体膜的承载能力加强,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了活塞20与气缸10间的密封性。织构结构100具有储存油液的功能,也可以储存微量的磨屑及油液带来的杂质,促进活塞20与气缸10间的稳定运行,增加活塞20与气缸10的使用寿命。
215.需要说明的是,在图36至图43所示的具体实施例中,活塞20和气缸10上均设置有织构结构100。但在实际的产品中,也可以仅在二者之一上设置有织构结构100,由于仅在二者之一上设置织构结构100也同样能够实现上述的效果,这里就没有再另行给出更多的具体实施例进行说明了。
216.如图36和图39所示,织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。具体地,织构结构100可以是由间隔设置的即不连通的结构进行设置。
217.如图36至图43所示,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。具体地,多边形为菱形。
218.具体地,织构凹槽的槽口可以是椭圆形、圆形、多边形中的一种进行间隔分布设置,也可以是多种不同形状槽口的织构凹槽配合间隔进行分布。
219.如图36和图39所示,织构凹槽的槽口呈圆形时,织构凹槽的当量直径为0.02mm至 0.5mm。织构凹槽的大小应控制在当量直径为0.02mm至0.5mm的范围内,当量直径过小或者过大都会影响流体膜的形成以及流体膜的具体技术效果。具体地,当量直径过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。当量直径过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
220.在一个未图示的具体实施例中,织构结构100的布置形式与图36至图43给出的方式不同。
221.具体的,织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构。
222.其中,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,各织构凹槽为直线槽、曲线槽、折线槽中的一种或多种。具体的,织构结构100呈交叉设置的织构凹槽结构时,织构凹槽同一采用直线槽、曲线槽、折线槽中的一种,或者也可以是直线槽、曲线槽、折线槽中的多种配合设置。
223.可选地,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,织构凹槽的宽度为0.02mm 至0.5mm。具体地,织构凹槽的宽度过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时宽度过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。织构凹槽的宽度过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
224.需要说明的是,织构结构100的排布方式不限于上述情况,织构结构100的排布还可以是其他能到达减小摩擦力增加密封性的技术效果的技术方案。
225.如图36和图43所示,第一接触面和第二接触面之间的摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h 之间满足:h/l为0.4至0.8。其中,摩擦副间隙l大于织构凹槽的深度h。若摩擦副间隙l 的间隙过小,会使得第一接触面和第二接触面之间的摩擦加剧;若织构凹槽的深度h过小,会使得第一接触面和第二接触面的润滑度降低,使得难以存储润滑油;若摩擦副间隙l的间隙过大,会降低流体油膜的承载能力,若织构凹槽的深度h过大,会影响第二接触面的结构强度,同时降低动压润滑效应。若摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h的差异过大,反而会影响摩擦副表面的润滑效果。
226.如图36和图43所示,摩擦副表面的面积s与织构结构100所在的区域的总面积s1之间满足:s1/s为5%至10%。其中,织构结构100所在的区域的总面积包括所有的织构结构100 的面积,织构结构100只在一个区域的总面积为该区域的织构结构100的总面积,织构结构 100在多个区域的,总面积为多个区域的织构结构100的总和。其中,s1/s为5%至10%,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过大,会影响活塞20或气缸10的整体结构强度,同时织构孔过小,达不到降低摩擦的效果,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过小,在负载条件下会增大摩擦,增加损耗,同时增大了间隙尺寸,影响密封性。
227.如图36和图43所示,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成、且织构凹槽的槽口呈椭圆形时,织构结构100的中心线与轴相对滑动方向之间的夹角为60
°
至90
°
。其中,通过调整织构结构100的中心线与轴相对滑动方向之间的夹角,可以增加动压润滑效应,增强密封性。
228.需要说明的是,这里的轴相对滑动方向是指转轴30相对于活塞20运动时的滑动方向。由于在实际的运行中,转轴30仅转动,是活塞20在旋转的同时相对于转轴30滑动,因此,轴相对滑动方向也可以理解为是活塞20的滑移孔的延伸方向。具体的,在安装时,转轴30 是穿过滑移孔的,转轴30转动时,看起来转轴30是在滑移孔内来回滑动的,但实际上并不是为了限定转轴30本身是能够滑动的。此外,织构结构100的中心线是指图中,椭圆形的长轴所在的方向。另外,织构结构100的中心线与轴相对滑动方向之间的夹角实际上类似其他实施例中的夹角α,这里就不赘述了。
229.本发明中的织构结构100包括活塞织构结构205和气缸织构结构105,活塞20的第二接触面的至少一部分开设活塞织构结构205,气缸10的第一接触面的至少一部分开设气缸织构结构105,活塞织构结构205与气缸织构结构105对应设置。
230.具体地,活塞20的第二接触面和气缸10的第一接触面上均全部开设活塞织构结构205,增大织构结构100的面积。在活塞20与气缸10相对滑动的过程中,活塞20与气缸10的表面上均开设活塞织构结构205和气缸织构结构105,有效减少活塞20与气缸10滑动过程中的摩擦力,降低活塞20与气缸10的工作损耗。
231.除了前述的第一接触面上均全部开设活塞织构结构205的具体实施例以外,活塞20的第一接触面的部分区域设置活塞织构结构205,气缸10的第二接触面的部分区域设置气缸织构结构105,部分区域设置活塞织构结构205与气缸织构结构105可以减少加工工艺,同时也能降低活塞20与气缸10间的摩擦力,在气缸10与活塞20运动的过程中起到润滑防磨,降低磨损的效果。
232.如图34至图43的具体实施中,本发明中的泵体组件还包括转轴30,转轴30的至少一部分穿设在活塞20内并驱动活塞20运动,且转轴30的至少一端由气缸套40内向外伸出,第二接触面包括顺次连接的第一区域表面201、第二区域表面202、第三区域表面203和第四区域表面204,其中,第一区域表面201与第三区域表面203相对设置并垂直于转轴30;第一区域表面201、第二区域表面202、第三区域表面203和第四区域表面204中至少一个表面上设置有织构结构100。
233.具体地,第二接触面由第一区域表面201、第二区域表面202、第三区域表面203和第四区域表面204配合形成,并且第一区域表面201、第二区域表面202、第三区域表面203和第四区域表面204中至少一个表面上设置有织构结构100,第一区域表面201、第二区域表面202、第三区域表面203和第四区域表面204中,不同区域上的织构结构100的大小可以相同也可以不同。
234.如图34至图43的具体实施中,第一接触面包括顺次连接的第五区域表面101、第六区域表面102、第七区域表面103和第八区域表面104,其中,第五区域表面101与第七区域表面 103相对设置并垂直于转轴30;第五区域表面101、第六区域表面102、第七区域表面103和第八区域表面104中至少一个表面上设置有织构结构100。
235.具体地,第一接触面包括顺次连接的第五区域表面101、第六区域表面102、第七区
域表面103和第八区域表面104,第五区域表面101、第六区域表面102、第七区域表面103和第八区域表面104的至少一个表面上设置有织构结构100,第五区域表面101、第六区域表面102、第七区域表面103和第八区域表面104中,不同区域上的织构结构100的大小可以相同也可以不同。
236.在图36和图37所示的具体实施例中,活塞20上的第二接触面即第一区域表面201、第二区域表面202、第三区域表面203和第四区域表面204均开设有活塞织构结构205,气缸10 的第一接触面即第五区域表面101、第六区域表面102、第七区域表面103和第八区域表面104 均开设有气缸织构结构105,活塞织构结构205和气缸织构结构105配合呈全织构结构100,且活塞织构结构205与气缸织构结构105对应设置。活塞20在气缸10内沿活塞孔106延伸方向往复运动的过程中,由于全织构结构100的区域总面积最大,因此在活塞织构结构205 与气缸织构结构105之间形成的流体油膜的承载能力最强,即最大程度的减少气缸10与活塞 20相对运动中的摩擦力,此时的织构结构100可储存更多的油液,以保证气缸10与活塞20 间的密封性,促进活塞20与气缸10间的稳定运行,增加活塞20与气缸10的使用寿命。
237.在图40和图41所示的具体实施例中,活塞20的第二接触面的第一区域表面201和第三区域表面203上开设有活塞织构结构205,气缸10的第一接触面的第五区域表面101和第七区域表面103上开设有气缸织构结构105,活塞织构结构205与气缸织构结构105对应设置,在气缸10与活塞20相对运动的过程中,气缸织构结构105和活塞织构结构205之间形成的流体油膜的承载力增强,降低了第一区域表面201和第五区域表面101之间的摩擦力,也降低了第三区域表面203和第七区域表面103之间的摩擦力,减少气缸10与活塞20间的磨损。需要说明的是,第一接触面和第二接触面的部分区域开设织构结构100有利于减少加工工艺,降低加工成本。
238.在图42和图43所示的具体实施例中,活塞20的第二接触面的第二区域表面202和第四区域表面204上开设有活塞织构结构205,气缸10的第一接触面的第六区域表面102和第八区域表面104上开设有气缸织构结构105,活塞织构结构205与气缸织构结构105对应设置,在气缸10与活塞20相对运动的过程中,气缸织构结构105和活塞织构结构205之间形成的流体油膜的承载力增强,降低了第二区域表面202和第六区域表面102之间的摩擦力,同时降低了第四区域表面204和第八区域表面104之间的摩擦力,减少气缸10与活塞20间的磨损。需要说明的是,第一接触面和第二接触面的部分区域开设织构结构100有利于减少加工工艺,降低加工成本。
239.从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
240.本发明上述实施例中,通过在气缸10和活塞20的接触面上设有织构结构100,织构结构100可减小气缸10与活塞20间的摩擦力,降低活塞20与气缸10间的摩擦温度,避免因温度过高导致零件变形,可避免出现因活塞20与气缸10接触面不平整导致的冷媒泄露的问题。目前现有的泵体的摩擦副较多,对流体润滑的要求较高。目前的泵体的活塞20与气缸10在运行过程中,零件由于受热和受力会产生微量变形,增加接触面间的摩擦力,使零件产生磨损,由于零件的微变形导致零件外表面凹凸不平,会出现因间隙不平整导致冷媒泄露的问题。
241.具体地,活塞20在气缸10的活塞孔106内沿活塞孔106的延伸方向往复运动,气缸
10 与活塞20构成摩擦副,在气缸10和/或者活塞20的接触面上开设织构结构100,织构结构100 可减小气缸10与活塞20的接触面积,在运动的过程中,摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构100内部。同时活塞20与气缸10相对运动过程中,油液形成的流体膜的承载能力加强,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了活塞20与气缸10间的密封性。织构结构100具有储存油液的功能,也可以储存微量的磨屑及油液带来的杂质,促进活塞20与气缸10间的稳定运行,增加活塞20与气缸10的使用寿命。
242.为了解决现有技术中转缸压缩机的泵体组件在运行过程中会产生较大摩擦,导致泵体组件受损,且破坏泵体组件的密封性等问题,还可以通过在活塞20与转轴30的接触面上设置织构结构100,以减小活塞20与转轴30间的摩擦力,提高活塞20和转轴30间的密封性。
243.具体地,如图44至图57所示,泵体组件包括转轴30和活塞20,活塞20具有滑移孔,滑移孔至少具有一组相对设置的滑移孔壁,滑移孔壁为平面并作为第一接触面2001,转轴30 的至少一部分穿设在滑移孔内并具有与滑移孔壁滑动接触的滑移配合面,滑移配合面为第二接触面3001,第一接触面2001与第二接触面3001构成摩擦副表面,第一接触面2001和/或第二接触面3001上设置有织构结构100。
244.从以上的描述中,可以看出,通过在转轴30和活塞20的接触面上设置织构结构100,织构结构100区域动压效应增强,增强转轴30与活塞20间的润滑性能,避免出现轴和活塞20 间出现磨损、不胶合等问题。目前现有的泵体的转轴30为泵体提供动力来源,转轴30将电机输出的扭矩传递给活塞20实现冷媒压缩,转轴30在转动的过程中会与活塞20产生摩擦,尤其是泵体组件在重工况高频运行时,转轴30与活塞20的摩擦会加剧,转轴30与活塞20 间会出现磨损、胶合不可靠等问题。
245.具体地,转轴30穿过活塞20上的滑移孔,在转轴30转动的过程中,活塞20跟随气缸 10转动的同时活塞20相对转轴30沿垂直转轴30的方向往复运动,转轴30与活塞20配合构成摩擦副,通过在转轴30和/或者活塞20的接触面上开设织构结构100,织构结构100可减小转轴30与活塞20的接触面积,在活塞20相对转轴30运动的过程中,织构区域的动压效应增强,提升了流体膜的承载能力,流体膜更加稳定,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦功耗,改善转轴30与活塞20间的润滑性能。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了转轴30与活塞20间的密封性,促进活塞20与转轴30 间的稳定运行,增加活塞20与转轴30的使用寿命。
246.需要说明的是,参考图47所示,流体膜的运动方向为u所示的方向,织构结构100的中心线的倾斜方向与流体膜的运动方向相反,有利于加强织构区域的动压效应,提高流体膜的承载能力,减小转轴30与活塞20间的摩擦力,降低摩擦损耗。
247.需要说明的是,在图46至图57所示的具体实施例中,分别给出了在活塞20和转轴30 上设置有织构结构100的方案。在具体的实施方式中,活塞20和转轴30上可以同时设置有织构结构100,也可以仅在二者之一上设置有织构结构100,由于组合方式比较多,就不一一列举组合形式了。下面将根据织构结构100的形式不同,分别给出不同的附图加以说明。
248.如图46至图57所示,织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。具体地,织构结构100可以是由间隔设置的即不连通的结构进行设置。
249.需要说明的是,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。
250.具体地,多边形为菱形。
251.下面,根据在转轴30或活塞20上开设不同的织构结构100,提供了图46至图57的多种实施方式。
252.在图46和图47所示的具体实施方式中,织构结构100开设在转轴30上。当织构结构100 由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
253.具体的,椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足:1.5≤b/a≤3.5。当椭圆的椭圆长轴与椭圆短轴间的比例在1.5至3.5的范围内,此时转轴30与活塞20相对运动的过程中,织构区域的动压效果增强,转轴30与活塞20接触面的表面形成的流体膜的承载能力加强,使转轴30与活塞20间的润滑性能提升,减小摩擦损耗。
254.如图46至图47所示,椭圆短轴a的取值范围为0.008mm≤a≤0.05mm,椭圆长轴b的取值范围为0.016mm≤b≤0.1mm。椭圆长轴与椭圆短轴的在上述范围内取值,且保持1.5≤b/a ≤3.5。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过大时,由于椭圆织构凹槽过大,导致转轴30与活塞20 的强度降低,影响转轴30和活塞20的使用寿命,同时过大的椭圆形织构凹槽内部会储存多余的油液,不利于流体膜强度且造成油液浪费。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量油液不利于改善润滑性能。
255.如图46至图47所示,椭圆长轴的轴线与转轴30的中心线之间的夹角α的取值范围为10
°
≤α≤60
°
。在转轴30相对活塞20相对运动的过程中,倾斜设置的椭圆形织构凹槽与流体膜的运动方向相反。当α的取值范围为10
°
≤α≤60
°
能保证在转轴30相对活塞20相对运动的过程中具有较强的动压效应。
256.如图46至图47所示,沿转轴30的轴向,相邻两个椭圆形的短轴之间的距离为q;沿转轴30的周向,相邻两个椭圆形的长轴之间的距离为p;其中,q与p满足:1.5≤q/p≤3。
257.具体地,通过控制相邻两个椭圆形的短轴之间的距离和长轴之间的距离,实现控制两个椭圆形凹槽的距离。当两个相邻的椭圆形凹槽过近时,椭圆形凹槽的数量过多导致转轴30和活塞20的强度降低,影响转轴30和活塞20的使用寿命。当两个相邻的椭圆形凹槽过远时,不利于加强流体膜的强度,不利于降低转轴30与活塞20之间的摩擦力。需要注意的是,当q 与p的取值合适且满足1.5≤q/p≤3时,有利于加强流体膜的承载能力,且不影响转轴30和活塞20的强度。
258.需要说明的是,q与p和a与b间应满足,b与q满足:5b≤q≤15b,a与p满足:5a≤p ≤15a。通过限定椭圆形的长轴和椭圆形的短轴以及周间距使织构结构100能够达到最佳的技术效果,即转轴30与活塞20间的流体膜的承载能力最强,有效提高了转轴30与活塞20间的润滑性能。
259.在图48和图49所示的具体实施方式中,织构结构100开设在转轴30上。当织构结构100 由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈圆形。
260.当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈圆形,织构凹槽的当量直径为0.008mm至0.05mm。织构凹槽的大小应控制在当量直径为0.008mm至0.05mm 的范围内,当量直径过小或者过大都会影响流体膜的形成以及流体膜的具体技术
效果。具体地,当量直径过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。当量直径过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
261.在图50和图51所示的具体实施方式中,织构结构100开设在转轴30上。当织构结构100 由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈多边形。其中,图示的为菱形。
262.图52至图54所示的具体实施方式中,织构结构100开设在了活塞20上。与图46和图 47所示的具体实施方式相似,织构结构100为织构凹槽的槽口呈椭圆形。
263.图55和图57所示的具体实施方式中,织构结构100开设在了活塞20上。与图48和图 49所示的具体实施方式相似,织构结构100为织构凹槽的槽口呈圆形。
264.织构结构100除了上述的实施方式外,还可以由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构(图中未示出)。
265.其中,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,各织构凹槽为直线槽、曲线槽、折线槽中的一种或多种。具体的,织构结构100呈交叉设置的织构凹槽结构时,织构凹槽同一采用直线槽、曲线槽、折线槽中的一种,或者也可以是直线槽、曲线槽、折线槽中的多种配合设置。
266.可选地,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,织构凹槽的宽度为0.008mm 至0.05mm。具体地,织构凹槽的宽度过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时宽度过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。织构凹槽的宽度过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
267.需要说明的是,织构结构100的排布方式不限于上述情况,织构结构100的排布还可以是其他能到达减小摩擦力增加密封性的技术效果的技术方案。
268.如图46和图57所示,第一接触面2001和第二接触面3001之间的摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h之间满足:h/l为0.4至0.8。其中,摩擦副间隙l大于织构凹槽的深度h。若摩擦副间隙l的间隙过小,会使得第一接触面2001和第二接触面3001之间的摩擦加剧;若织构凹槽的深度h过小,会使得第一接触面2001和第二接触面3001的润滑度降低,使得难以存储润滑油;若摩擦副间隙l的间隙过大,会降低流体油膜的承载能力,若织构凹槽的深度h过大,会影响第二接触面3001的结构强度,同时降低动压润滑效应。若摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h的差异过大,反而会影响摩擦副表面的润滑效果。
269.如图46和图57所示,摩擦副表面的面积s与织构结构100所在的区域的总面积s1之间满足:s1/s为5%至40%。其中,织构结构100所在的区域的总面积包括所有的织构结构100 的面积,织构结构100只在一个区域的总面积为该区域的织构结构100的总面积,织构结构 100在多个区域的,总面积为多个区域的织构结构100的总和。其中,s1/s为5%至40%,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过大,会影响活塞20或活塞20的整体结构强度,同时织构孔过小,达不到降低摩擦的效果,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过小,在负载条件下会增大摩擦,增加损耗,同时增大了间隙尺寸,影响密封性。
270.在图46至图51所示的具体实施例中,在转轴30的第二接触面3001上开设织构结构100。活塞20相对于转轴30沿着转轴30垂直方向往复运动的过程中,由于转轴30上开设织构结构100,因此转轴30与活塞20间形成的流体油膜的承载能力增强,减少转轴30与活塞20相
对运动中的摩擦力,此时的织构结构100形成的流体膜可提高转轴30与活塞20间的密封性,促进活塞20与转轴30间的稳定运行,减少活塞20与转轴30的摩擦损耗,同时仅在转轴30 的第二接触面3001上开设织构结构100,有利于减少加工工艺,降低加工成本。
271.在图52至图57所示的具体实施例中,在活塞20的第一接触面2001上开设织构结构100,活塞20相对于转轴30沿着转轴30垂直方向往复运动的过程中,由于活塞20上开设织构结构100,因此转轴30与活塞20间形成的流体油膜的承载能力增强,减少转轴30与活塞20相对运动中的摩擦力,此时的织构结构100形成的流体膜可提高转轴30与活塞20间的密封性,促进活塞20与转轴30间的稳定运行,减少活塞20与转轴30的摩擦损耗,同时仅在转轴30 的第二接触面3001上开设织构结构100,有利于减少加工工艺,降低加工成本。
272.如图44所示,本发明中的泵体组件还包括气缸套40、气缸10可转动地设置在气缸套40 内,气缸10上沿其径向开设有活塞孔,活塞20滑动设置在活塞孔内,转轴30穿过活塞20 并驱动活塞20沿活塞孔的延伸方向往复运动,气缸10与活塞20同步转动。
273.具体地,泵体在运行过程中,气缸10在气缸套40内转动,活塞20跟随气缸10旋转,活塞20沿活塞孔延伸方向做往复运动,即活塞20沿转轴30垂直方向往复运动,转轴30在转动的过程提供泵体组件动力,转轴30将电机输出的扭矩传递给活塞20实现冷媒压缩,气缸套40、气缸10、活塞20和法兰结构配合组成泵体组件,在转轴30和活塞20上开设织构结构100,以减小转轴30与活塞20间的摩擦损耗。
274.为了解决现有技术中转缸压缩机的泵体组件在运行过程中会产生较大摩擦,导致泵体组件受损,且破坏泵体组件的密封性等问题,还可以通过在转轴30和法兰结构的接触面上设置织构结构100,以减小转轴30与法兰结构的摩擦力,同时加强转轴30与法兰结构的密封性。
275.具体地,如图58至图86所示,泵体组件包括转轴30和法兰结构,法兰结构具有法兰孔,转轴30穿过法兰孔,法兰孔具有第一接触面,转轴30位于法兰孔内的部分具有第二接触面,第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面,第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构 100。
276.从以上的描述中,可以看出,通过在转轴30和法兰结构的接触面上设置织构结构100,织构结构100区域动压效应增强,增强转轴30与法兰结构间的润滑性能,避免出现转轴30 磨损、转轴30断裂以及法兰结构磨损等问题。目前现有的泵体的转轴30为泵体提供动力来源,法兰结构支撑转轴30,转轴30在运转过程中会与法兰结构产生摩擦,尤其是泵体组件在重工况高频运行时,转轴30与法兰结构的摩擦会加剧,导致出现转轴30磨损、断裂,法兰轴孔磨损等问题。
277.具体地,转轴30穿过法兰结构上的法兰孔,且转轴30相对法兰结构转动,转轴30与法兰结构配合构成摩擦副,通过在转轴30和/或者法兰结构的接触面上开设织构结构100,织构结构100可减小转轴30与法兰结构的接触面积,在运动的过程中,织构区域的动压效应增强,提升了流体膜的承载能力,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦功耗,改善轴与法兰内孔的润滑性能。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了转轴30与法兰结构间的密封性,促进转轴30与法兰结构间的稳定运行,增加转轴30与法兰结构的使用寿命。
278.需要说明的是,在图60至图86所示的具体实施例中,分别给出了在法兰结构和转
轴30 上设置有织构结构100的方案。在具体的实施方式中,法兰结构和转轴30上可以同时设置有织构结构100,也可以仅在二者之一上设置有织构结构100,由于组合方式比较多,就不一一列举组合形式了。下面将根据织构结构100的形式不同,分别给出不同的附图加以说明。
279.如图60和图86所示,织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。具体地,织构结构100可以是由间隔设置的即不连通的结构进行设置。
280.需要说明的是,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。
281.具体地,织构凹槽的槽口可以是椭圆形、圆形、多边形中的一种进行间隔分布设置,也可以是多种不同形状槽口的织构凹槽配合间隔进行分布。具体地,多边形为菱形。
282.如图60至图86所示的具体实施方式中,法兰结构包括上法兰50和下法兰60,上法兰50和下法兰60均具有法兰孔,转轴30具有长轴段和短轴段,长轴段穿过上法兰50的法兰孔,短轴段穿过下法兰60的法兰孔;第一接触面的至少一部分上设置有织构结构100,第二接触面的至少一部分上设置有织构结构100。
283.具体地,在转轴30与法兰结构相对转动的过程中,法兰结构与转轴30间开设织构结构 100,可增强流体膜的承载能力,增强的流体膜有效减少转轴30与法兰结构转动过程中的摩擦力,降低转轴30与法兰结构转动过程中的工作损耗,且增加转轴30与法兰结构间的润滑性能。
284.如图60至图86所示,第二接触面包括与长轴段对应设置的第一区域表面301和与短轴段对应设置的第二区域表面302;第一接触面包括与上法兰50对应设置的第三区域表面501 和与下法兰60对应设置的第四区域表面601。其中,第一区域表面301与第三区域表面501 对应设置,第二区域表面302与第四区域表面601对应设置。
285.下面,根据在转轴30或法兰结构上开设不同的织构结构100,提供了图60至图86的多种实施方式。
286.如图60至图64所示的具体实施方式中,织构结构100开设在转轴30上,且转轴30的第一区域表面301和第二区域表面302均开设织构结构100,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
287.具体地,椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足:1.5≤b/a≤3.5。当椭圆的椭圆长轴与椭圆短轴间的比例在1.5至3.5的范围内,此时转轴30与法兰结构相对运动的过程中,织构区域的动压效果增强,转轴30与法兰结构接触面的表面形成的流体膜的承载能力加强,使转轴30与法兰结构间的润滑性能提升,减小摩擦损耗。
288.具体地,椭圆短轴a的取值范围为0.008mm≤a≤0.05mm,椭圆长轴b的取值范围为 0.016mm≤b≤0.1mm。椭圆长轴与椭圆短轴的在上述范围内取值,且保持1.5≤b/a≤3.5。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过大时,由于椭圆织构凹槽过大,导致转轴30与法兰结构的强度降低,影响转轴30和法兰结构的使用寿命,同时过大的椭圆形织构凹槽内部会储存多余的油液,不利于流体膜强度且造成油液浪费。当椭圆短轴和椭圆长轴取值过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量油液不利于改善润滑性能。
289.如图61所示,椭圆长轴的轴线与转轴30的中心线之间的夹角α的取值范围为10
°

α≤60
°
。在转轴30相对法兰结构相对运动的过程中,倾斜设置的椭圆形织构凹槽与流体膜的运动方向相反。当α的取值范围为10
°
≤α≤60
°
能保证在转轴30相对法兰结构相对运动的过程中具有较强的动压效应。
290.如图62所示,沿转轴30的轴向,相邻两个椭圆形的短轴之间的距离为q;沿转轴30的周向,相邻两个椭圆形的长轴之间的距离为p;其中,q与p满足:1.5≤q/p≤3。
291.具体地,通过控制相邻两个椭圆形的短轴之间的距离和长轴之间的距离,实现控制两个椭圆形凹槽的距离。当两个相邻的椭圆形凹槽过近时,椭圆形凹槽的数量过多导致转轴30和法兰结构的强度降低,影响转轴30和法兰结构的使用寿命。当两个相邻的椭圆形凹槽过远时,不利于加强流体膜的强度,不利于降低转轴30与法兰结构之间的摩擦力。需要注意的是,当 q与p的取值合适且满足1.5≤q/p≤3时,有利于加强流体膜的承载能力,且不影响转轴30和法兰结构的强度。
292.在图65至图66所示的具体实施例中,织构结构100开设在转轴30上,且转轴30上的第二接触面仅第二区域表面302上设置织构结构100,转轴30上的第二接触面的第一区域表面301上不设置织构结构100,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图60 和图64所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈椭圆形。具体的参数设置情况可以参考前述方案,这里就不在赘述了。
293.如图67至图68所示的具体实施例中,织构结构100开设在转轴30上,且转轴30上的第二接触面仅第一区域表面301上设置织构结构100,转轴30上的第二接触面的第二区域表面302上不设置织构结构100,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图60 和图64所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈椭圆形。具体的参数设置情况可以参考前述方案,这里就不在赘述了。
294.如图69至图70所示的具体实施方式中,织构结构100开设在转轴30上,且转轴30的第一区域表面301和第二区域表面302均开设织构结构100,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,织构凹槽的槽口呈圆形。
295.在本实施方式中,织构凹槽的圆形的半径r的取值范围为0.01mm≤r≤0.08mm。具体地,织构凹槽的半径大小应控制在0.01mm至0.08mm的范围内,半径过小或者过大都会影响流体膜的形成以及流体膜的具体技术效果。具体地,当量半径过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。当量半径过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
296.如图71至图72所示的具体实施例中,织构结构100开设在转轴30上,且转轴30上的第二接触面仅第一区域表面301上设置织构结构100,转轴30上的第二接触面的第二区域表面302上不设置织构结构100,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图69 和图70所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈圆形。
297.如图73至图74所示的具体实施例中,织构结构100开设在转轴30上,且转轴30上的第二接触面仅第二区域表面302上设置织构结构100,转轴30上的第二接触面的第一区域表面301上不设置织构结构100,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图69 和图70所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈圆形。
298.如图75至图77所示的具体实施例中,织构结构100开设在法兰结构的上法兰50的第三区域表面501上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图60和图64所
示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
299.如图78至图80所示的具体实施例中,织构结构100开设在法兰结构的上法兰50的第三区域表面501上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图69和图70所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈圆形。
300.如图81至图83所示的具体实施例中,织构结构100开设在法兰结构的下法兰60的第四区域表面601上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图60和图64所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈椭圆形。
301.如图84至图86所示的具体实施例中,织构结构100开设在法兰结构的下法兰60的第四区域表面601上,当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时,与图69和图70所示的具体实施方式相似,织构凹槽的槽口呈圆形。
302.织构结构100除了上述的实施方式外,还可以由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构(图中未示出)。
303.具体的,织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成,多个交叉布置的织构凹槽形成网状织构结构。
304.其中,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,各织构凹槽为直线槽、曲线槽、折线槽中的一种或多种。具体的,织构结构100呈交叉设置的织构凹槽结构时,织构凹槽同一采用直线槽、曲线槽、折线槽中的一种,或者也可以是直线槽、曲线槽、折线槽中的多种配合设置。
305.可选地,当织构结构100由多个交叉布置的织构凹槽组成时,织构凹槽的宽度为0.02mm 至0.16mm。具体地,织构凹槽的宽度过小时,织构凹槽内部的储油量少,不利于加强流体膜的承载能力,同时宽度过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。织构凹槽的宽度过大时,导致泵体的强度降低,使用寿命和安全性降低。
306.需要说明的是,织构结构100的排布方式不限于上述情况,织构结构100的排布还可以是其他能到达减小摩擦力增加密封性的技术效果的技术方案。
307.法兰结构的第一接触面和转轴30的第二接触面之间的摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h 之间满足:h/l为0.4至0.8。其中,摩擦副间隙l大于织构凹槽的深度h。若摩擦副间隙l 的间隙过小,会使得第一接触面和第二接触面之间的摩擦加剧;若织构凹槽的深度h过小,会使得第一接触面和第二接触面的润滑度降低,使得难以存储润滑油;若摩擦副间隙l的间隙过大,会降低流体油膜的承载能力,若织构凹槽的深度h过大,会影响第二接触面的结构强度,同时降低动压润滑效应。若摩擦副间隙l与织构凹槽的深度h的差异过大,反而会影响摩擦副表面的润滑效果。
308.摩擦副表面的面积s与织构结构100所在的区域的总面积s1之间满足:s1/s为5%至 40%。其中,织构结构100所在的区域的总面积包括所有的织构结构100的面积,织构结构 100只在一个区域的总面积为该区域的织构结构100的总面积,织构结构100在多个区域的,总面积为多个区域的织构结构100的总和。其中,s1/s为5%至40%,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过大,会影响转轴30或法兰结构的整体结构强度,同时织构孔过小,达不到降低摩擦的效果,若织构结构100所在的区域的总面积s1所占的比例过小,在负载条件下会增大摩擦,增加损耗,同时增大了间隙尺寸,影响密封性。
309.如图62所示,第二接触面具有织构结构100,织构结构100所在的区域至第二接触
面在转轴30的轴向上的边缘的距离c的取值范围为0.3mm≤c≤2mm。织构区域与转轴30的第二接触面的边缘区域的距离过大时,不利于加强流体膜的承载能力。织构区域与转轴30的第二接触面的边缘区域的距离过小时,不利于转轴30的强度。
310.如图58所示,泵体组件还包括气缸套40、气缸10和活塞20,气缸10可转动地设置在气缸套40内,气缸10上沿其径向开设有活塞孔;活塞20滑动设置在活塞孔内,转轴30穿过活塞20并驱动活塞20沿活塞孔的延伸方向往复运动,气缸10转动以带动活塞20转动,法兰结构位于气缸套40的轴向上的端部。
311.具体地,泵体在运行过程中,气缸10在气缸套40内转动,活塞20沿活塞孔延伸方向做往复运动,同时活塞20跟随气缸10旋转,转轴30在转动的过程提供泵体组件动力,法兰结构用于限定支撑转轴30,并与转轴30相对转动,气缸套40、气缸10、活塞20和法兰结构配合组成泵体组件,在转轴30和法兰结构上开设织构结构100,以减小转轴30与法兰结构间的摩擦损耗。
312.从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
313.通过在转轴30和法兰结构的接触面上设置织构结构100,织构结构100区域动压效应增强,增强转轴30与法兰结构间的润滑性能,避免出现转轴30磨损、转轴30断裂以及法兰结构磨损等问题。目前现有的泵体的转轴30为泵体提供动力来源,法兰结构支撑转轴30,转轴 30在运转过程中会与法兰结构产生摩擦,尤其是泵体组件和流体机械在重工况高频运行时,转轴30与法兰结构的摩擦会加剧,导致出现转轴30磨损、断裂,法兰轴孔磨损等问题。
314.具体地,转轴30穿过法兰结构上的法兰孔,且转轴30相对法兰结构转动,转轴30与法兰结构配合构成摩擦副,通过在转轴30和/或者法兰结构的接触面上开设织构结构100,织构结构100可减小转轴30与法兰结构的接触面积,在运动的过程中,织构区域的动压效应增强,提升了流体膜的承载能力,使两个接触面的表面呈现分离趋势,减小摩擦功耗,改善轴与法兰内孔的润滑性能。由于形成了更加稳定的流体膜,流体膜紧密贴合两接触面的表面,提高了转轴30与法兰结构间的密封性,促进转轴30与法兰结构间的稳定运行,增加转轴30与法兰结构的使用寿命。
315.显然,上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
316.需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
317.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
318.以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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