往复压缩机网状簧片阀工作特性研究

摘要

大、中型往复压缩机转速提高能在保证容积流量不变的情况下降低压缩机体积;实现变频不仅能使电机软启动，降低启动电流对电网的冲击，还能根据用气量自动调节电机转速，提高功率因数，大大减少压缩机运行功耗。大、中型往复压缩机多采用网状阀、气垫阀及环状阀，气阀运动元件运动等效质量较大，随着转速的提高，阀片冲击应力显著增大，气阀可靠性下降;在变频时，气阀运动元件惯性力变化大，不易匹配，气阀经济性和可靠性均较差。可见研究新型气阀以适应大、中型往复压缩机的高转速与变频工况显得尤为重要。
　　提出新型结构压缩机气阀——网状簧片阀，以适应大、中型往复压缩机的高转速与变频工况。其特征是阀片为网状簧片，升程限制器与网状簧片接触碰撞面为旋转曲面，旋转曲面的旋转轴为连接螺钉轴线，旋转曲面的母线由直线段和与直线相切的圆弧段组成。新型气阀网状簧片根部固定，工作过程无摩擦，能同时适应有油和无油压缩机;升程限制器不设弹簧孔，作为吸气阀时升程限制器能设计的较薄，气阀余隙容积较小。
　　通过对网状簧片进行静态和模态分析，求取了网状簧片初始刚性系数、初始运动等效质量、根部应力和自振频率与变形;其次采用板振动力学模型，结合ANSYS前处理技术和MATLAB编程软件，对网状簧片阀工作过程进行数值模拟，得到了网状簧片在压缩机各转速下的运动规律;忽略应力波的传播过程，运用ANSYS/LS-DYNA软件对气阀工作过程进行冲击动态响应求解，得到各转速下的网状簧片应力情况，并分析了升程限制器圆弧段半径、网状簧片连接筋数目与宽度对其危险点应力的影响。计算结果均表明网状簧片阀相对于传统网状阀、气垫阀及环状阀能更好的适应大、中型往复压缩机的高转速与变频工况。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究发展现状

1．3 本文研究内容及所做工作

第二章 往复压缩机网状簧片阀结构研究

2．1 引言

2．2 往复压缩机网状簧片阀结构

2．2．1 升程限制器

2．2．2 网状簧片

2．2．3 阀座

2．3 网状簧片阀结构几何关系计算

2．4 本章小结

第三章 网状簧片静态及模态分析

3．1 引言

3．2 网状簧片初始刚性系数与初始运动等效质量

3．2．1 初始刚性系数

3．2．2 初始运动等效质量

3．3 网状簧片载荷——变形关系

3．3 网状簧片根部应力

3．4 网状簧片在最大静压下的应力

3．5 网状簧片模态分析

3．6 本章小结

第四章 网状簧片阀工作过程数学模型

4．1 引言

4．2 网状簧片阀吸排气过程流动微分方程

4．3 网状簧片阀板振动力学模型

4．3．1 板振动力学模型的建立

4．3．2 初始条件与边界条件

4．3．3 板振动力学模型程序设计

4．4 结果分析

4．5 本章小结

第五章 ANSYS／LS-DYNA分析网状簧片阀冲击动态响应

5．1 引言

5．2 ANSYS／LS-DYNA介绍

5．3 ANSYS／LS-DYNA求解网状簧片阀冲击动态响应分析流程

5．3．1 问题规划

5．3．2 前处理

5．3．3 求解与求解控制

5．3．4 后处理

5．4 ANSYS／LS-DYNA计算结果分析

5．4．1 ANSYS／LS-DYNA计算结果

5．4．2 升程限制器圆弧段半径对量大应力的影响

5．4．3 连接筋数对最大应力的影响

5．4．4 连接筋宽度对量大应力的影响

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表学术论文