整個(gè)壓縮機組的可靠性、壓縮功效

　　氣體壓縮(compression)機是石油和化工等領(lǐng)域重要的流體機械之一，其中閥片和填料密封(seal)等部件是壓縮機最關(guān)鍵的易損部件，其質(zhì)量和使用性能決定了整個(gè)壓縮機組(unit)的可靠性、壓縮功效和維護修理周期。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。高聚物基復合材料(Material)具有良好的自潤滑能力、優(yōu)異的耐磨性和強的耐腐蝕(preservative)能力，因此高聚物部件在壓縮機中的應用已越來(lái)越受到重視。但是，受摩擦(friction)溫升的影響，這類(lèi)部件的強度和耐磨性往往下降，從而影響其使用性能和壽命，為此，研究（research)和預測(predict)高聚物部件的摩擦溫升及其影響因素對研制開(kāi)發(fā)不同配方的復合材料摩擦部件、提高部件可靠性和增加使用壽命具有重要的實(shí)際意義。
　　鑒于上述研究目的，這里采用摩擦學(xué)領(lǐng)域(field)常用的銷(xiāo)-盤(pán)摩擦副作為研究對象，來(lái)分析(Analyse)材料性能和工作條件對復合材料摩擦部件溫升的影響。國內外的研究人員曾對單相材料組成的銷(xiāo)-盤(pán)摩擦副的溫升進(jìn)行過(guò)分析研究。Kar等和Yevtushenko等研究了金屬材料銷(xiāo)的一維溫度分布了摩擦熱流分配系數的解析式，但沒(méi)有考慮（consider)圓盤(pán)的對流換熱效應(effect)。對塑料（結構:合成樹(shù)脂、增塑劑、穩定劑、色料)銷(xiāo)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了穩態(tài)與非穩態(tài)分析，但沒(méi)有研究摩擦熱流分配系數的計算方法(method)以及復合材料組成所產(chǎn)生的影響?；谝环N新的對流換熱系數計算方法并綜合上述有關(guān)計算方法，本文分析了高聚物銷(xiāo)的摩擦溫升問(wèn)題，研究了銷(xiāo)在遭受溫度突變時(shí)不同導熱(Heat conduction)模型所預測的溫度場(chǎng)變化規律。
　　為了使問(wèn)題更加易于處理而不失去其實(shí)際意義，做出如下假設：（1）銷(xiāo)的整個(gè)摩擦(friction)端面均與盤(pán)周均勻接觸(contact)。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。
　?。?）在銷(xiāo)盤(pán)的接觸區內，摩擦熱流是勻強的，且為單方向即只沿銷(xiāo)軸方向傳導
　?。?）材料(Material)是均勻（jūn yún)致密的，其各處熱導率相等。
　?。?）與整體摩擦熱相比，磨屑帶走的熱量(Heat)很小，可忽略不計。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。
　?。?）遠離接觸區的銷(xiāo)端面溫度（temperature)為室溫(temperature)。
　?。?）摩擦表面不發(fā)生相變
　　對端面溫升的預測比數值方法更精確(accurate)，而遠離摩擦界面的地方由于熱邊界條件設立的局限性，兩種方法的預測結果與實(shí)驗（experiment)值之間產(chǎn)生了一定偏差。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 
　　拋物線(xiàn)型導熱(Heat conduction)模型(model)，設銷(xiāo)-盤(pán)摩擦(friction)界面溫度（temperature)為T(mén)w，并引入無(wú)量綱參數θ=（T-T2，給出銷(xiāo)的一維非穩態(tài)拋物線(xiàn)型導熱模型的無(wú)量綱形式如下這是一個(gè)拋物型偏微分方程，采用隱式差分格式是無(wú)條件穩定的，總可以得到穩定而可靠的解。將銷(xiāo)沿軸向(Axial)十等份，應用Gauss-Seidal迭(dié)代法進(jìn)行求解，其中邊界條件為：對i=10，由上式可得到它們之間的關(guān)系為：計算結果在拋物線(xiàn)型導熱控制（control)模型下，邊界溫度擾動(dòng)是以純擴散形式向材料內部傳播的，材料中間部分在開(kāi)始時(shí)的溫升幅度很??；當邊界溫度發(fā)生變化時(shí)，內部各點(diǎn)的溫度也開(kāi)始變化，且當時(shí)間足夠長(cháng)時(shí)，材料內部溫度達到平衡(balance)。
　　雙曲型導熱模型由給出雙曲型導熱模型如下：同樣地，采用隱式差分格式化為差分格式，則雙曲型導熱模型的全隱式方程為：求解方法仍采用Gauss-Seidal迭(dié)代法（邊界條件同拋物線(xiàn)模型）。計算結果如圖3所示。
　　從圖3可以看出，由于雙曲型導熱(Heat conduction)模型是一種波動(dòng)方程，因此在此模型下，材料(Material)內部溫度（temperature)的變化規律（rhythmical)與傅立葉導熱方程有很大不同：當材料的邊界上有一個(gè)溫度擾動(dòng)時(shí)，該溫度擾動(dòng)是以衰減的溫度波動(dòng)形式逐漸由邊界向材料內部傳遞的，但是對高聚物來(lái)說(shuō)，由于其具有與金屬材料同樣很短的松弛時(shí)間，熱容較生物材料和多孔材料小很多，所以溫度擾動(dòng)的衰減速度(speed)很慢。
　　雙曲型導熱模型(model)和拋物線(xiàn)型導熱模型對高聚物運動(dòng)部件摩擦溫升或溫度場(chǎng)的預測(predict)效果(xiàoguǒ)是一樣的，盡管在不同模型下開(kāi)始時(shí)刻的溫度變化規律（rhythmical)完全不同，但時(shí)間足夠大時(shí)兩種模型會(huì )得到同樣的結果，即達到溫度平衡。
　　結論（1）對壓縮機用高聚物復合材料部件的一維穩態(tài)溫度（temperature)場(chǎng)進(jìn)行了解析求解和數值求解，給出了新的熱流分配系數計算方法，計算結果與實(shí)驗數據有很好的一致性。
　?。?）比較了雙曲型導熱模型和常規拋物線(xiàn)(Parabola)型導熱模型對高聚物摩擦部件非穩態(tài)溫度（temperature)場(chǎng)的影響(influence)規律（rhythmical)，認為在部件在遭受溫度突變或高強熱流作用時(shí)，后者預測精度完全可以滿(mǎn)足工程實(shí)際要求