隔膜压缩机膜片层间作用机理及耐磨强化研究

发布时间：2017-06-19 19:08

  本文关键词：隔膜压缩机膜片层间作用机理及耐磨强化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：膜片是隔膜压缩机稳定运行的关键零部件,其工作性能直接影响压缩机的可靠性,气腔曲面形状及膜片层间摩擦磨损是影响膜片可靠性主要因素。鉴于国内外专家已对前者进行了广泛而深入地研究,本文将针对膜片层间摩擦磨损进行研究,理论实验相结合,深入探究膜片层间摩擦磨损作用机理,用于指导膜片的设计与制造,提出合理的耐磨强化措施,进一步提高膜片的可靠性。根据隔膜压缩机膜片的受力分析,建立了三层膜片层间接触力学模型。通过理论计算得出膜片在不同挠度情况下的挠度曲线、径向应力、周向应力及主剪切应力值。分析了膜片层间发生滑移的区域,获得了膜片接触面黏着、滑移区域分布的影响因素。利用ANSYS有限元软件计算得出膜片在不同挠度情况下各项应力值的分布,分析了膜片最易发生破损的区域,并与理论计算值进行对比,二者变化趋势相同,数值差异较小,结果表明有限元计算方法可信度高;同时获得了膜片层间接触面上滑移区的滑移距离,以减小膜片上等效应力与滑移距离为目标,通过改变膜片材料、厚度进行有限元分析,实现膜片的优化设计。建立了隔膜压缩机膜片动态应变测量实验系统,对膜片不同位置的径向、周向应变值进行了测量,结果表明实验测量结果与理论计算结果相一致。利用工业检验显微镜对膜片磨损表面进行了微观形貌分析,获得了膜片层间的黏着区与滑移区的分布特征,发现在黏着区内膜片表层不锈钢组织在较低接触压力作用下出现轻微塌陷,而滑移区的表层不锈钢组织产生了片状滑移、剥落,且滑移边缘出现裂纹。详细分析了膜片层间的摩擦磨损机制。对不同厚度膜片在同等工况下进行对比实验研究,表明在同等条件及运行周期下,改进后的膜片上磨痕明显减小,短时间内膜片寿命有所提升。理论实际相结合,探索了新的耐磨强化方案。研究表明,在膜片接触表面,中心位置及边缘位置存在较大的等效应力,中心位置在运动过程中处于黏着区域,而边缘位置处于滑移区域。主剪切力是导致膜片层间滑移最重要的因素,而主剪切力过大会导致材料晶体发生塑性滑移,其首先会存在于接触面内部,然后才延伸至接触区域表面,由于膜片边缘区域存在最大主剪切应力,故此处最有可能为第一裂纹发生及延伸的位置。而膜片的中心区域存在接触压力,是第二裂纹最有可能发生及延伸的位置。
【关键词】：隔膜压缩机 膜片 应力分布 摩擦磨损 耐磨强化
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 变量注释表18-19
• 1 绪论19-22
• 1.1 研究背景及意义19-20
• 1.2 课题的来源20
• 1.3 研究的主要内容20-22
• 2 文献综述22-28
• 2.1 隔膜压缩机概述22-23
• 2.2 隔膜压缩机存在的主要问题23-24
• 2.3 隔膜压缩机的国内外研究现状24-27
• 2.4 关于隔膜压缩机的其他相关研究27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 隔膜压缩机膜片受力变形理论分析28-47
• 3.1 气腔与油腔的压力分析28-29
• 3.2 膜片受力变形分析29-38
• 3.3 G-5/0.5-10型隔膜压缩机的三层薄膜力学分析并求解38-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 基于ANSYS的隔膜压缩机三层膜片有限元分析47-66
• 4.1 ANSYS Workbench中的接触非线性分析模型47-48
• 4.2 建立隔膜压缩机三层膜片有限元分析模型48-50
• 4.3 模型计算结果分析50-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 实验研究66-80
• 5.1 实验目的66
• 5.2 实验设计66-67
• 5.3 实验条件67-68
• 5.4 实验系统搭建及测量方法68-70
• 5.5 实验结果分析70-79
• 5.6 本章小结79-80
• 6 膜片耐磨强化方案80-83
• 6.1 改进膜片厚度以减轻膜片层间磨损程度80-81
• 6.2 提出改进中层膜片材料的设计方案81
• 6.3 提出耐磨涂层设计方案81
• 6.4 提出对三层膜片导电以减小接触面积的设计方案81-82
• 6.5 本章小结82-83
• 7 结论与展望83-86
• 7.1 研究结论83-84
• 7.2 创新点84
• 7.3 展望84-86
• 参考文献86-90
• 作者简介90-92
• 学位论文数据集92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王兴国;吴立志;肖云锋;;隔膜压缩机金属膜片受力变形的分析[J];北京石油化工学院学报;2008年01期

2 陈金;隔膜式压缩机金属膜片结构的改进[J];流体机械;1999年12期

3 陈卫华;刘杰;王连德;;隔膜压缩机补偿油泵压盖被顶起的故障分析和排除[J];深冷技术;2009年01期

4 吴波;吴立志;王兴国;肖云锋;;隔膜压缩机膜腔型线的分析研究[J];压缩机技术;2008年04期

5 朱卫平,黄黔;FINITE ELEMENT DISPLACEMENT PERTURBATION METHOD FOR GEOMETRIC NONLINEAR BEHAVIORS OF SHELLS OF REVOLUTION OVERALL BEDING IN A MERIDIONAL PLANE AND APPLICATION TO BELLOW (Ⅱ)[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2002年12期

6 马栖林,邓怀超;高压隔膜压缩机密封结构的改造[J];压缩机技术;1998年01期

  本文关键词：隔膜压缩机膜片层间作用机理及耐磨强化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：463469