自潤(rùn)滑軸承在大型四通換向閥的應(yīng)用

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。