表面织构对压缩机能效比的影响

发布时间：2017-09-19 04:36

  本文关键词：表面织构对压缩机能效比的影响

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【摘要】：随着社会的不断发展,冰箱、空调和小型商用制冷设备等已经广泛存在于我们的日常生活和工业生产中,各种结构类型的压缩机是上述制冷设备当中的核心部件,被人们称为制冷系统的心脏,因而压缩机的各项机能对制冷设备的相应指标具有举足轻重的作用。在压缩机运行过程中,摩擦所消耗的功率占压缩机输入总功率的10%,目前压缩机应用广泛,其总体的能量损失令人触目惊心。当今世界,各国学者都在寻求一个有效地方法来降低压缩机不必要的能量损失,主要从压缩机结构和零部件材料及表面处理等方面来促进压缩机节能减排,减轻当今社会所承受的巨大能源负担。表面织构技术作为一种新型且发展成熟的表面处理技术,在发动机活塞、计算机硬盘、高尔夫球等多领域内得到广泛的应用,并取得了优异的效果,本文利用表面织构技术对压缩机关键零部件进行表面处理,通过改变零部件表面的摩擦学性能,达到降低压缩机摩擦损耗,提高其能效比和使用寿命的目的。本文主要通过光刻微细电解加工方法和干膜微细电解加工方法对压缩机零部件进行表面织构的加工,进行了摩擦学试验和装机试验,在摩擦学试验中,为缩短表面织构技术的开发周期,主要针对典型的压缩机零件进行表面织构技术的应用,并探索其摩擦学性能,为后期的装机试验做试验探索。因此,选择对滑片进行表面织构的加工并完成摩擦学试验,通过试验主要分析了表面织构微凹坑直径、深径比和面积率在不同速度下对滑片摩擦学性能的影响。结果发现微凹坑在直径100μm时,不同面积率和深径比试验参数的表面织构大都具有减摩效果;高面积率的直径为200μm的表面织构在试验转速范围内的摩擦系数随着转速的提高而下降;在直径为300μm时,在低面积率范围内,随着速度的增加,摩擦系数呈现出逐渐增大的趋势;高面积率范围内,摩擦系数随着速度的增加出现下降的情况。其中,微凹坑直径为200μm,面积率为40%,深径比为0.02的表面织构在曲柄转速为100rpm时对滑片的摩擦学性能具有显著的改善,其减摩率高达78.3%。在摩擦学试验的基础上,通过装机试验,本文分别研究了具有表面织构的滑片、曲轴、活塞对压缩机整机性能即能效比的影响。主要结论有:对于滑片,面积率应该较低,在低速时微凹坑直径和深度应该较小,高速时微凹坑直径和深度应该较大;在曲轴各部位加工表面织构,压缩机能效比均随着曲轴转速的提高出现先增大后减小的趋势,且均具有提高压缩机能效比的效果。对于活塞,无论在哪种曲轴转速下,应该选择中间水平的表面织构参数,可以获得最优的压缩机能效比。
【关键词】：压缩机 表面织构技术 滑片 曲轴 活塞 摩擦学性能 能效比
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB652
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 压缩机节能研究现状15-16
• 1.2.1 压缩机结构方面15-16
• 1.2.2 压缩机零部件的材料及表面处理方面16
• 1.3 表面织构技术的发展现状16-21
• 1.3.1 表面织构的研究现状17-19
• 1.3.2 表面织构的应用19-20
• 1.3.3 表面织构的加工方法20-21
• 1.4 本文研究的主要内容21-23
• 第二章 表面织构加工技术的研究23-36
• 2.1 试件的选择23-24
• 2.2 滑片侧面表面织构的加工方法24-30
• 2.2.1 光刻加工方法24-28
• 2.2.2 电解加工方法28-29
• 2.2.3 测量设备29-30
• 2.3 活塞端面、轴承端面和曲轴圆柱面表面织构的加工方法30-35
• 2.3.1 干膜贴覆工艺30-33
• 2.3.2 电解加工方法33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 摩擦学试验设计与结果讨论36-70
• 3.1 试验装置的优化设计与制造36-38
• 3.2 实验方案设计38-39
• 3.2.1 试验参数设置38
• 3.2.2 试验流程38-39
• 3.2.3 试验数据处理39
• 3.3 实验结果讨论39-68
• 3.3.1 表面织构深径比随着速度的增大对滑片摩擦学性能的影响39-47
• 3.3.2 表面织构面积率随着速度的增大对滑片摩擦学性能的影响47-56
• 3.3.3 表面织构直径随着速度的增大对滑片摩擦学性能的影响56-68
• 3.4 本章小结68-70
• 第四章 装机试验与结果讨论70-77
• 4.1 试验装置的选择70
• 4.2 实验方案设计70-71
• 4.2.1 试验参数设置70
• 4.2.2 试验流程70-71
• 4.2.3 试验数据处理71
• 4.3 试验结果与讨论71-76
• 4.3.1 滑片装机试验结果与讨论71-73
• 4.3.2 活塞装机试验结果与讨论73-75
• 4.3.3 曲轴装机试验结果与讨论75-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 总结与展望77-80
• 5.1 主要内容及其结论77-78
• 5.2 展望78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文84

【参考文献】

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本文编号：879536