涡旋压缩机簧片阀的有限元分析和实验研究

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。
　　本研究主要内容包括：⑴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。⑵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。⑶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。⑷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。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 涡旋压缩机和簧片阀的工作原理及结构特点

2.1 涡旋压缩机的工作原理和结构特点

2.2 簧片阀的工作原理和结构特点

2.3 本章小结

第三章 簧片阀的基本设计要求与运动特性分析

3.1 簧片阀的基本设计要求

3.2 簧片阀的运动特性分析

3.3常见的阀片疲劳断裂现象

3.4 本章小结

第四章 基于ANSYS的阀片静力分析和模态分析

4.1阀片的静力分析

4.2关键尺寸对阀片应力和变形的影响

4.3簧片阀的设计优化和有限元分析

4.4 本章小结

第五章 簧片阀应力测量实验和加速寿命实验研究

5.1 应力测量实验

5.2 压缩机的加速寿命实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢