一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，将润滑流体注入测试装置进行测试，包括：将实际星轮齿面每个几何形态特征点S

【技术实现步骤摘要】
一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法
本专利技术属于润滑性能测试方法
，涉及一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法。
技术介绍
对于单螺杆压缩机和单螺杆膨胀机而言，其核心部件均为一个螺杆和两个与螺杆啮合的星轮(一个螺杆和一个星轮通常被称为一对啮合副)，如图1及图2所示。为了保证螺杆的运行寿命，星轮在选材时，其材料的耐磨损性能往往低于螺杆转子，因此星轮相对较易磨损。为了改善星轮齿的耐磨损性能，科研工作者相继开发出单直线型线，单直线二次包络型线、单圆柱(圆台)型线、单圆柱(圆台)二次包络型线、多直线型线、多圆柱型线、多圆柱非等长包络型线等各种啮合副型线。但由于单螺杆压缩机中的螺杆螺槽为螺旋槽结构，且一根螺杆上往往布置多个螺槽(4～8个)，而实际压缩机中星轮齿厚度较薄(6～10mm)，螺槽壁面和星轮齿壁面均无空间安装可测量啮合间隙内润滑液压力的压力测量装置。因此，现有技术中无法对螺杆与星轮啮合的润滑性能进行测试。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，解决了现有技术中存在的无法对螺杆与星轮啮合的润滑性能进行测试的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，将润滑流体注入测试装置进行测试，包括以下步骤：步骤1、将实际星轮齿面每个几何形态特征点S1(x1，y1，z1)转换为试验星轮齿面几何形态特征点S2(x2，y2，z2)，且转换前后星轮与螺杆啮合间隙几何形态相同；步骤2、根据试验星轮齿面几何形态特征点S2(x2，y2，z2)加工得到星轮；步骤3、将步骤2得到的星轮安装在测试装置上进行润滑性能测试，在测试过程中，使星轮与螺杆啮合间隙内润滑流体的雷诺数与实际星轮与螺杆啮合间隙内润滑流体的雷诺数相同，同时通过调节液体流量、气体流量得到与实际星轮与螺杆啮合间隙内气体体积含气率一致的润滑流体。本专利技术的特点还在于：步骤1中将实际星轮齿面每个几何形态特征点S1(x1，y1，z1)转换为试验星轮齿面几何形态特征点S2(x2，y2，z2)的方式如下：上式中，为坐标系S1和坐标系S2之间的x轴夹角，当转换星轮齿前侧的几何形态时：当转换星轮齿后侧的几何形态时：星轮齿前侧螺槽偏角αf的表达式如下：上式中，n1为螺杆头数，n2为星轮齿数，rf1为星轮齿前侧啮合点至螺杆回转轴线距离，rf2为星轮齿前侧啮合点至星轮回转轴线距离；星轮齿后侧螺槽偏角αb的表达式如下：上式中，rb1为星轮齿后侧啮合点至螺杆回转轴线距离，rb2为星轮齿后侧啮合点至星轮回转轴线距离。测试装置包括电机，电机通过联轴器连接有用于固定螺杆的转子轴，转子轴上套接有第一密封盖体、第二密封盖体，螺杆位于第一密封盖体、第二密封盖体之间，螺杆外套接有密封壳，密封壳两端分别与第一密封盖体、第二密封盖体连接，密封壳内壁设有密封板，密封板伸入螺杆螺槽内将其分隔；密封壳开设有安装孔，螺杆上设置有压力传感器；星轮通过星轮轴活动连接在星轮支架上，星轮轴上套接用于锁紧星轮的锁紧机构，星轮轴上方还设置有角位移传感器，星轮齿伸入安装孔与螺杆啮合，星轮上表面与密封板之间的密封壳上设置有进液孔，星轮下表面与密封板之间设置有回液孔。供液回液系统包括供液箱、低压气罐、液气分离器，供液箱出口依次连接有液泵、第一调节阀、第一流量计、混合器，低压气罐出口依次连接有压缩机、减压阀、第二调节阀、第二流量计、单向阀，单向阀出口与混合器连通，混合器出口与进液孔连通；回液孔与液气分离器进口连通，液气分离器出口分别与供液箱、低压气罐进口连通。第一密封盖体包括依次套接在转子轴上的前密封盖、轴承座，前密封盖与转子轴之间设置有第一骨架密封，轴承座与转子轴之间设置有第一深沟球轴承，第一深沟球轴承靠近第一骨架密封一侧设置有第一轴承锁紧件；第二密封盖体包括依次套接在转子轴上的定位轴承座、后密封盖，定位轴承座与转子轴之间设置有双列角接触轴承，双列角接触轴承靠近后密封盖一侧设置有第二轴承锁紧件，后密封盖与转子轴之间设置有第二骨架密封；密封壳两端分别与轴承座、定位轴承座连接。锁紧机构包括自下而上依次套接在星轮轴上的压盖、锁紧螺母，压盖与星轮紧密接触。星轮支架包括支撑架，支撑架上连接有第一挂环、第二挂环，星轮轴两端分别活动连接在第一挂环、第二挂环内。星轮轴下端与第二挂环之间自上而下依次设置有四点角接触轴承、第二深沟球轴承，第二深沟球轴承通过下轴承端盖与第二挂环固定；星轮轴上端与第一挂环之间设置有第三深沟球轴承，第三深沟球轴承通过上轴承端盖与第一挂环固定。步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、启动液泵、压缩机、电机，增压后的润滑液和气体在混合器内混合，通过第一调节阀、第二调节阀分别调节液体流量、气体流量形成与实际星轮与螺杆啮合间隙内气体体积含气率一致的高压气液混合物；步骤3.2、高压气液混合物通过进液孔进入高压密封腔，控制电机转速使星轮与螺杆啮合间隙内流体的雷诺数与实际星轮与螺杆啮合间隙内流体的雷诺数相同；步骤3.3、压力传感器测量高压气液混合物从星轮齿上表面泄入星轮齿下表面的压力分布值；同时通过角位移传感器测量星轮的偏转角度，得到星轮与螺杆啮合的润滑性能；然后低压密封腔内的气液混合物通过回液孔进入液气分离器，分离后的液体、气体分别返回供液箱、低压气罐。步骤3.1中液体流量、气体流量与混合器与进液孔之间管路中气体体积含气率λ的关系如下：上式中，Pm为混合器出口管路压力，Tm为混合器出口管路温度，Rg为气体常数，β为混合器与进液孔之间管路中质量含气率，ρ1为液相密度；上式中，mg为气体质量流量，m1为液体质量流量；m1＝ρ1q1(5)；上式中，q1为液体体积流量；上式中，qg为气体体积流量，Pg为气体压力，Tg为气体温度。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，通过第一密封盖体、第二密封盖体及密封壳为螺杆与星轮啮合提供密封环境，测量润滑液从星轮齿上表面泄入星轮齿下表面的压力分布值，同时测量星轮的偏转角度，通过压力分布值及偏转角度得出星轮齿与螺槽壁面的润滑状态；能实现对不同润滑介质、不同压缩工质、及不同型线的单螺杆压缩机/膨胀机啮合副润滑状态进行测试。附图说明图1是单螺杆压缩机的结构示意图；图2是实际螺杆与星轮啮合状态图；图3是本专利技术一种啮合副的润滑性能测试装置的结构示意图；图4是本专利技术一种啮合副的润滑性能测试装置的主剖视图；图5是本专利技术一种啮合副的润滑性能测试装置的侧剖图；图6是本专利技术一种啮合副的润滑性能测试装置内供液回液系统的结构示意图；图7是实际星轮与本专利技术中试验星轮的对比图；图8是实际螺杆与本专利技术中试验螺杆的对比图；图9是本专利技术一种啮合副的润滑性能测试装置内啮合副的结构示意图；图10是本专利技术一种啮合副的润滑性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，将润滑流体注入测试装置进行测试，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、将实际星轮齿面每个几何形态特征点S

【技术特征摘要】
1.一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，将润滑流体注入测试装置进行测试，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将实际星轮齿面每个几何形态特征点S1(x1,y1,z1)转换为试验星轮齿面几何形态特征点S2(x2,y2,z2)，且转换前后星轮与螺杆啮合间隙几何形态相同；
步骤2、根据所述试验星轮齿面几何形态特征点S2(x2,y2,z2)加工得到星轮；
步骤3、将步骤2得到的所述星轮安装在测试装置上进行润滑性能测试，在测试过程中，使所述星轮与螺杆啮合间隙内润滑流体的雷诺数与实际星轮与螺杆啮合间隙内润滑流体的雷诺数相同，同时通过调节液体流量、气体流量得到与实际星轮与螺杆啮合间隙内气体体积含气率一致的润滑流体。


2.根据权利要求1所述的一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，其特征在于，步骤1中所述将实际星轮齿面每个几何形态特征点S1(x1,y1,z1)转换为试验星轮齿面几何形态特征点S2(x2,y2,z2)的方式如下：



上式中，为坐标系S1和坐标系S2之间的x轴夹角，当转换星轮齿前侧的几何形态时：当转换星轮齿后侧的几何形态时：


3.根据权利要求1所述的一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，其特征在于，所述测试装置包括电机(1)，所述电机(1)通过联轴器(2)连接有用于固定螺杆(4)的转子轴(3)，所述转子轴(3)上套接有第一密封盖体、第二密封盖体，所述螺杆(4)位于第一密封盖体、第二密封盖体之间，所述螺杆(4)外套接有密封壳(5)，所述密封壳(5)两端分别与第一密封盖体、第二密封盖体连接，所述密封壳(5)内壁设有密封板(6)，所述密封板(6)伸入螺杆(4)螺槽内将其分隔；所述密封壳(5)开设有安装孔(7)，所述螺杆(4)上设置有压力传感器(8)；所述星轮(11)通过星轮轴(9)活动连接在星轮支架(10)上，所述星轮轴(9)上套接用于锁紧星轮(11)的锁紧机构，所述星轮轴(9)上方还设置有角位移传感器(12)，所述星轮(11)齿伸入安装孔(7)与螺杆(4)啮合，所述星轮(11)上表面与密封板(6)之间的密封壳(5)上设置有进液孔(13)，所述星轮(11)下表面与密封板(6)之间设置有回液孔(15)。


4.根据权利要求3所述的一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，其特征在于，所述供液回液系统包括供液箱(33)、低压气罐(34)、液气分离器(35)，所述供液箱(33)出口依次连接有液泵(36)、第一调节阀(37)、第一流量计(38)、混合器(39)，所述低压气罐(34)出口依次连接有压缩机(40)、减压阀(41)、第二调节阀(42)、第二流量计(43)、单向阀(44)，所述单向阀(44)出口与混合器(39)连通，所述混合器(39)出口与进液孔(13)连通；所述回液孔(15)与液气分离器(35)进口连通，所述液气分离器(35)出口分别与供液箱(33)、低压气罐(34)进口连通。


5.根据权利要求3所述的一种螺杆与星轮啮合的润滑性能的测试方法，其特征在于，所述第一密封盖体包括依次套接在转子轴(3)上的前密封盖(17)、轴承座(18)，所述前密封盖(17)与转子轴(3)之间设置有第一骨架密封(19)，所述轴承座(18)与转子轴(3)之间设置有第一深沟球轴承(20)，所述第一深沟球轴承(20)靠近第一骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄锐，赵博阳，陈国庆，夏天，张洁，张浩，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61