整個(gè)壓縮機(jī)組的可靠性、壓縮功效

　　氣體壓縮(compression)機(jī)是石油和化工等領(lǐng)域重要的流體機(jī)械之一，其中閥片和填料密封(seal)等部件是壓縮機(jī)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(jī)組(unit)的可靠性、壓縮功效和維護(hù)修理周期。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。高聚物基復(fù)合材料(Material)具有良好的自潤滑能力、優(yōu)異的耐磨性和強(qiáng)的耐腐蝕(preservative)能力，因此高聚物部件在壓縮機(jī)中的應(yīng)用已越來越受到重視。但是，受摩擦(friction)溫升的影響，這類部件的強(qiáng)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(yù)測(cè)(predict)高聚物部件的摩擦溫升及其影響因素對(duì)研制開發(fā)不同配方的復(fù)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-盤摩擦副作為研究對(duì)象，來分析(Analyse)材料性能和工作條件對(duì)復(fù)合材料摩擦部件溫升的影響。國內(nèi)外的研究人員曾對(duì)單相材料組成的銷-盤摩擦副的溫升進(jìn)行過分析研究。Kar等和Yevtushenko等研究了金屬材料銷的一維溫度分布了摩擦熱流分配系數(shù)的解析式，但沒有考慮（consider)圓盤的對(duì)流換熱效應(yīng)(effect)。對(duì)塑料（結(jié)構(gòu):合成樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、色料)銷的溫度場(chǎng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)分析，但沒有研究摩擦熱流分配系數(shù)的計(jì)算方法(method)以及復(fù)合材料組成所產(chǎn)生的影響?；谝环N新的對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算方法并綜合上述有關(guān)計(jì)算方法，本文分析了高聚物銷的摩擦溫升問題，研究了銷在遭受溫度突變時(shí)不同導(dǎo)熱(Heat conduction)模型所預(yù)測(cè)的溫度場(chǎng)變化規(guī)律。
　　為了使問題更加易于處理而不失去其實(shí)際意義，做出如下假設(shè)：（1）銷的整個(gè)摩擦(friction)端面均與盤周均勻接觸(contact)。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。
　?。?）在銷盤的接觸區(qū)內(nèi)，摩擦熱流是勻強(qiáng)的，且為單方向即只沿銷軸方向傳導(dǎo)
　?。?）材料(Material)是均勻（jūn yún)致密的，其各處熱導(dǎo)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(jì)。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。
　?。?）遠(yuǎn)離接觸區(qū)的銷端面溫度（temperature)為室溫(temperature)。
　?。?）摩擦表面不發(fā)生相變
　　對(duì)端面溫升的預(yù)測(cè)比數(shù)值方法更精確(accurate)，而遠(yuǎn)離摩擦界面的地方由于熱邊界條件設(shè)立的局限性，兩種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)（experiment)值之間產(chǎn)生了一定偏差。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 
　　拋物線型導(dǎo)熱(Heat conduction)模型(model)，設(shè)銷-盤摩擦(friction)界面溫度（temperature)為Tw，并引入無量綱參數(shù)θ=（T-T2，給出銷的一維非穩(wěn)態(tài)拋物線型導(dǎo)熱模型的無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條件穩(wěn)定的，總可以得到穩(wěn)定而可靠的解。將銷沿軸向(Axial)十等份，應(yīng)用Gauss-Seidal迭(dié)代法進(jìn)行求解，其中邊界條件為：對(duì)i=10，由上式可得到它們之間的關(guān)系為：計(jì)算結(jié)果在拋物線型導(dǎo)熱控制（control)模型下，邊界溫度擾動(dòng)是以純擴(kuò)散形式向材料內(nèi)部傳播的，材料中間部分在開始時(shí)的溫升幅度很??；當(dāng)邊界溫度發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)部各點(diǎn)的溫度也開始變化，且當(dāng)時(shí)間足夠長時(shí)，材料內(nèi)部溫度達(dá)到平衡(balance)。
　　雙曲型導(dǎo)熱模型由給出雙曲型導(dǎo)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(dǎo)熱模型的全隱式方程為：求解方法仍采用Gauss-Seidal迭(dié)代法（邊界條件同拋物線模型）。計(jì)算結(jié)果如圖3所示。
　　從圖3可以看出，由于雙曲型導(dǎo)熱(Heat conduction)模型是一種波動(dòng)方程，因此在此模型下，材料(Material)內(nèi)部溫度（temperature)的變化規(guī)律（rhythmical)與傅立葉導(dǎo)熱方程有很大不同：當(dāng)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(nèi)部傳遞的，但是對(duì)高聚物來說，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(dǎo)熱模型(model)和拋物線型導(dǎo)熱模型對(duì)高聚物運(yùn)動(dòng)部件摩擦溫升或溫度場(chǎng)的預(yù)測(cè)(predict)效果(xiàoguǒ)是一樣的，盡管在不同模型下開始時(shí)刻的溫度變化規(guī)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(jié)果，即達(dá)到溫度平衡。
　　結(jié)論（1）對(duì)壓縮機(jī)用高聚物復(fù)合材料部件的一維穩(wěn)態(tài)溫度（temperature)場(chǎng)進(jìn)行了解析求解和數(shù)值求解，給出了新的熱流分配系數(shù)計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有很好的一致性。
　　（2）比較了雙曲型導(dǎo)熱模型和常規(guī)拋物線(Parabola)型導(dǎo)熱模型對(duì)高聚物摩擦部件非穩(wěn)態(tài)溫度（temperature)場(chǎng)的影響(influence)規(guī)律（rhythmical)，認(rèn)為在部件在遭受溫度突變或高強(qiáng)熱流作用時(shí)，后者預(yù)測(cè)精度完全可以滿足工程實(shí)際要求