曹克龍
摘 要:隨大型四通閥作為大型熱泵空調(diào)的核心部件之一,在系統(tǒng)里起制冷制熱切換的作用,通過(guò)切換制冷制劑流動(dòng)方向,改變換熱器的換熱方向,達(dá)到夏天制冷、冬天制熱的目的,四通閥中活塞容易卡死,維修較為困難。
關(guān)鍵詞:四通閥;卡死;維修;難點(diǎn)
目前,活塞流道交叉式大容量四通閥,分析其結(jié)構(gòu)、工作原理,換向時(shí)活塞受壓差力偏向閥體一側(cè),使該側(cè)受大的摩擦力且在無(wú)油情況下干磨,拉毛閥體與活塞配合面,雖然對(duì)閥體內(nèi)部進(jìn)行注入油脂增加潤(rùn)滑性,但空調(diào)應(yīng)用環(huán)境工況復(fù)雜,每個(gè)客戶(hù)機(jī)型設(shè)計(jì)工況不一致,最終導(dǎo)致活塞卡死情況,使熱泵空調(diào)無(wú)法正常工作;卡死產(chǎn)品壽命維持在20~5000次不等,無(wú)法滿足客戶(hù)空調(diào)使用周期1萬(wàn)次要求,長(zhǎng)期以來(lái)設(shè)備維修是一個(gè)難題。
1.原因分析
1.1 四通閥在換向時(shí)因管理系統(tǒng)壓力,迫使活塞單邊受力;
1.2 活塞與閥體表面無(wú)油膜,活塞來(lái)回運(yùn)動(dòng)時(shí)表面摩擦力大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生拉毛卡死情況;因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)定型,難以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)源頭做改善,那么需要考慮在表面摩擦力上做工作。
在不影響客戶(hù)使用情況下,優(yōu)選自潤(rùn)滑軸承來(lái)解決潤(rùn)滑問(wèn)題,通過(guò)軸承自潤(rùn)滑性來(lái)改善應(yīng)用工況問(wèn)題,通過(guò)組合應(yīng)用,消除了外接管路,提高了產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化,同時(shí)提升了產(chǎn)品壽命。
2.現(xiàn)狀分析
現(xiàn)有技術(shù)工藝。筒體材料:20#鋼;加工工藝:車(chē)筒體毛坯內(nèi)外圓、端面、四接管焊機(jī)、筒體部件人工時(shí)效(420℃退火處理)、精加工內(nèi)孔、內(nèi)圓磨、珩磨?;钊牧希呵蚰T鐵;加工工藝:粗車(chē)活塞外圓及端面、活塞淬火、外圓磨。閥體和活塞加工完成后通過(guò)配合加工,進(jìn)行裝配,裝配雙邊間隙尺寸一般控制在0.025~0.06mm范圍內(nèi)。
在當(dāng)前大環(huán)境下,各空調(diào)廠家盡力提升系統(tǒng)能效比,其中系統(tǒng)管理中的油脂對(duì)空調(diào)能效有直接影響,為此系統(tǒng)廠家想盡辦法減少系統(tǒng)管路中的殘留油量;這樣直接影響四通閥活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所需要的潤(rùn)滑力;進(jìn)而造成粘著磨損型研傷和磨粒磨損型研傷問(wèn)題;促使活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)致使磨擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽,進(jìn)而造成活塞卡死在閥體內(nèi)部。
3.改善方案
為了解除粘著磨損型研傷,就要破壞兩種相磨擦材料的互溶性,避免粘著;解除磨粒磨損型研傷,就要增加一種材料的可嵌入性,提高另一種材料的抗嵌入性。分別選用三種自潤(rùn)滑軸承進(jìn)行驗(yàn)證:
3.1碳鋼無(wú)油表面涂氟自潤(rùn)滑軸承
碳鋼無(wú)油表面涂氟自潤(rùn)滑軸承,其特點(diǎn):無(wú)油潤(rùn)滑或油潤(rùn)滑,適用于無(wú)法加油或較難加油的場(chǎng)合,可以在使用時(shí)不保養(yǎng)或少保養(yǎng);耐磨性能好,摩擦系數(shù)小,使用壽長(zhǎng);可在-195度-+280度范圍內(nèi)使用;無(wú)吸水、吸油性,熱脹系數(shù)小,散熱性好,尺寸穩(wěn)定。
缺點(diǎn),由于表面是涂聚四氟乙烯等材料,活塞在過(guò)孔時(shí)容易將涂層帶出,自潤(rùn)滑效果失效。
3.2 固體自潤(rùn)滑軸承
固體自潤(rùn)滑軸承,其特點(diǎn):可長(zhǎng)時(shí)間在無(wú)油潤(rùn)滑條件下工作;適合于重載低速工況條件,具有很好的耐磨性和極低的磨擦系數(shù);適合于往復(fù)、旋轉(zhuǎn)和間歇運(yùn)動(dòng)等油膜難以形成的場(chǎng)合;耐腐蝕和抗化學(xué)性,適用于-40度---+300度的溫度范圍。
缺點(diǎn),由于加工件,與筒體配合加工較難,成本高。
3.3 鋼基金屬襯底復(fù)合軸承
鋼基金屬襯底復(fù)合軸承,該產(chǎn)品以?xún)?yōu)質(zhì)低碳鋼為基體,中間燒結(jié)球形青銅層,表面軋制改性聚四氟乙烯(PTFE)和銅的混合物。具有斷油條件下潤(rùn)滑能力強(qiáng)、耐磨性能好,保持油膜的特點(diǎn)。
4.裝配工藝
鑲襯套工藝如圖1所示。
5. 試驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)論
5.1 試驗(yàn)驗(yàn)證情況如表1所示
5.2 試驗(yàn)結(jié)論
試驗(yàn)結(jié)論:以上每組產(chǎn)品經(jīng)耐久性后仍可正常換向,且綜合性能變化很小,復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)及客戶(hù)需求。壽命試驗(yàn)后內(nèi)部磨損效果見(jiàn)圖2、圖3所示。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)將自潤(rùn)滑軸承在四通閥中的應(yīng)用,有效解決四通閥換向時(shí)閥體與活塞干磨引起劃傷而造成四通閥換向卡死問(wèn)題,大大降低大容量四通閥客戶(hù)品質(zhì)反饋,可直接節(jié)省市場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用20萬(wàn)元/年,有利于爭(zhēng)奪同類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng),提高品牌形象和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。