涡旋压缩机簧片阀的有限元分析和实验研究

发布时间：2017-09-25 05:42

  本文关键词：涡旋压缩机簧片阀的有限元分析和实验研究

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【摘要】：簧片阀安装在涡旋压缩机的排气口,是压缩机的关键部件,直接影响到压缩机的性能和使用寿命。涡旋压缩机的电机转速高达每分钟7200转,阀片的开启频率为120赫兹,在这种高频作用下,阀片会因疲劳断裂而发生失效。研究阀片的弯曲应力,提高阀片的疲劳强度,对延长压缩机使用寿命有着重要的意义。因此本文以空调压缩机簧片阀为研究对象,利用ANSYS软件进行有限元分析,提出设计优化方案,并通过实验验证设计的可靠性。论文的主要研究内容如下：(1) 分析了簧片阀的结构特点和基本设计要求,比较了不同阀座设计的优缺点。以材料力学理论为基础,推导了阀片在打开和关闭时的应力计算公式,得到影响阀片静态弯曲应力的主要设计参数,为簧片阀的结构优化提供理论依据。(2) 利用ANSYS软件对簧片阀进行静力分析,得到了阀片打开和关闭时的应力分布和变形云图,其中应力集中位置和实际阀片疲劳断裂位置吻合,验证了有限元分析结果的可靠性。(3) 通过对不同尺寸设计的阀片进行静力分析,得到了不同设计参数对阀片应力和变形的影响趋势,并提出了簧片阀设计的优化方案。同时对优化后的簧片阀进行静力分析和模态分析,从理论上验证了阀片不存在疲劳失效风险和共振问题,为簧片阀的优化设计和阀片的疲劳破坏分析提供理论依据。(4) 通过阀片的应力测量实验,测得阀片在实际运行过程中根部的最大应力,并将有限元分析结果和实验结果对比,有很好的一致性,再次验证ANSYS有限元分析方法在分析阀片应力上的可行性和准确性。最后通过3台压缩机的加速寿命实验,验证了优化后的簧片阀满足压缩机10年使用寿命的要求。
【关键词】：涡旋压缩机 簧片阀 有限元 应力测量 寿命实验
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB652
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题的研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 涡旋压缩机研究现状10-12
• 1.2.2 簧片阀研究现状12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 第二章 涡旋压缩机和簧片阀的工作原理及结构特点15-22
• 2.1 涡旋压缩机的工作原理和结构特点15-20
• 2.1.1 涡旋压缩机的工作原理16-18
• 2.1.2 涡旋压缩机的结构特点18-20
• 2.2 簧片阀的工作原理和结构特点20-21
• 2.2.1 簧片阀的工作原理20-21
• 2.2.2 簧片阀的结构特点21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 簧片阀的基本设计要求与运动特性分析22-30
• 3.1 簧片阀的基本设计要求22-23
• 3.1.1 簧片阀的基本设计要求22
• 3.1.2 常见的阀座设计22-23
• 3.2 簧片阀的运动特性分析23-27
• 3.2.1 阀片的工作条件23-24
• 3.2.2 阀片的运动状态24-25
• 3.2.3 阀片的静态弯曲应力分析25-27
• 3.3 常见的阀片疲劳断裂现象27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 基于ANSYS的阀片静力分析和模态分析30-44
• 4.1 阀片的静力分析30-34
• 4.1.1 有限元模型的建立30-31
• 4.1.2 有限元结果分析31-34
• 4.2 关键尺寸对阀片应力和变形的影响34-39
• 4.2.1 阀片厚度对阀片应力和变形的影响34-35
• 4.2.2 排气孔直径对阀片应力和变形的影响35-36
• 4.2.3 阀座曲率半径对阀片应力和变形的影响36-37
• 4.2.4 排气孔形状对阀片应力和变形的影响37-39
• 4.3 簧片阀的设计优化和有限元分析39-43
• 4.3.1 簧片阀的设计优化方案39-40
• 4.3.2 阀片优化后的静力分析40-41
• 4.3.3 阀片优化后的模态分析41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第五章 簧片阀应力测量实验和加速寿命实验研究44-55
• 5.1 应力测量实验44-51
• 5.1.1 实验目的和内容44
• 5.1.2 实验参数44
• 5.1.3 实验原理44-46
• 5.1.4 实验步骤46-49
• 5.1.5 实验结果分析49-51
• 5.2 压缩机的加速寿命实验51-54
• 5.2.1 实验目的和内容51
• 5.2.2 实验参数51-52
• 5.2.3 实验原理52
• 5.2.4 实验步骤52
• 5.2.5 实验结果分析52-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 攻读学位期间公开发表的论文60-61
• 致谢61

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