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(zhuān)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)。

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(kāi)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(jiàn)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(lèi)，類(lèi)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(chē)和SS4電動(dòng)機(jī)車(chē)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(chē)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。