往复式压缩机不同排气阀片厚度的结构建模与仿真设计.docx

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1、往复式压缩机不同排气阀片厚度的结构建模与仿真摘要我国人口众多，家电消费市场巨大，随着人民生活水平的不断提高，许多家庭的消费品也越来越高，对家用电器也提出了更高的要求，压缩机作为电冰箱的核心元件，其性能的好坏直接影响到产品的质量。当下，家电制造企业的技术人员仍然在不断推进往复式压缩机的就似乎革新，本次研究则根据这一技术趋势，尝试对往复式压缩机的舌簧阀的性能进行就，以此来提高制冷类家电的产品质量。研究中给出了明确的研究背景、意义，并对国内外在往复式压缩机、舌簧阀等方面的技术进展进行梳理；在此基础上，介绍了活塞式压缩机的基本结构、工作原理和阀门分类；介绍了管阀的工作和运动权利，分析了影响管阀工作的因

2、素；在此基础上，提出了一种新型的管阀式压缩机，流动机理方程和结构力学方程确定了液力偶合器的结构分析过程；搭建了压缩机气缸模型、吸气阀片处流动模型、吸气阀LL AL 占 *迂 二4| I I i-i 4 Z/l- - / I- -HF 方1 l二 L ml Tn 3土 iVm i LI 世AbstractMy country has a large population, which has supported my countrys huge homeappliance consumer market. With the continuous improvement of peoples li

3、vingstandards, the consumption quality of many families has become higher and higher, andhigher requirements have been placed on the quality of home appliances. Reciprocatingcompressor is the core component of refrigeration appliances, and its performancedirectly determines the quality of the produc

4、t. At present, the technicians of homeappliance manufacturing enterprises are still constantly promoting the innovation ofreciprocating compressors. This research is based on this technological trend, trying toimprove the performance of the reed valve of reciprocating compressors. The productquality

5、 of refrigeration appliances.The research gives a clear research background and significance, and combs thetechnical progress of reciprocating compressors and reed valves at home and abroad; atthe same time, introduces the basic structure, working principle and reciprocatingcompressor of reciprocati

6、ng compressors. Classification of compressor air valves;introduced the working principle and movement law of the reed valve, and analyzed thefactors affecting the performance of the reed valve; introduced the control equations offluid mechanics and structural mechanics, based on this, set The fluid-

7、structure couplinganalysis process is established; the compressor cylinder model, the flow model at thesuction valve plate, the unsteady flow model at the suction valve plate, the flow model atKeywords ： Reciprocating compressor; reed valve; valve plate; finite element;simulationill目录摘要IAbstractII1绪

8、论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 国内外研究现状21.3.1 国外研究现状21.3.2 国内研究现状31.4 设计内容42技术基础62.1 往复式压缩机的基本结构和工作原理62.1.1 往复式压缩机的基本结构62.1.2 往复式压缩机的工作原理62.1.3 往复式压缩机气阀的分类72.2 舌簧阀的工作原理和运动规律82.2.1 舌簧阀的工作原理82.2.2 舌簧阀的运动规律错误!未定义书签。2.3 舌簧阀工作性能的影响因素102.3.1 舌簧阀弹簧力102.3.2 气阀通流截面112.3.3 阀隙马赫数123往复式压缩机双向流固耦合模型133.1 计算方程133.1.1 流体力学

9、控制方程133.1.2 结构力学控制方程133.2 有限元模型的建立143.2.1 压缩机气缸模型的建立和模拟143.2.2 吸气阀片处流动模型的建立193.2.3 吸气阀片处非定常流动模型和模拟213.2.4 排气阀片处流动模型的建立和模拟253.2.5 排气阀片处非定常流动模型和模拟274吸气阀片性能分析30#4.1 计算方程304.1.1 声场计算304.1.2 模态计算314.1.3 强度计算324.2 不同阀片厚度的吸气阀组性能33421吸气阀组的流动分析334.2.2吸气阀组的强度分析375排气阀片性能分析435.1 不同阀片厚度的排气阀组性能435.1.1 排气阀组的流动分析43

10、5.1.2 排气阀组的强度分析445.2 不同限位板高度的排气阀组性能49521排气阀组的流动分析49522排气阀组的强度分析516结论53参考文献54v湖北理工学院 毕业设计（论文）1绪论1.1研究背景随着经济的快速发展，我国居民的收入水平不断提高，居民的生活质量在反映人民生活的同时也有了质的飞跃，各种各样的家用电器与人民生活息息相关，到处都是大型购物中心和网络平台。这些产品受冰箱、空调等电器产品影响较大，包括压缩机。根据2020年中国家电行业年度报告显示，2020年家电行业国内累计销售7297亿元（品类涉及彩电、白电、厨卫、小家电产品）。巨大的市场需求，也在家电行业引发了激烈的竞争。一些企

11、业为了获得更大的市场份额，不惜投入巨大的人力、物力成立研发中心，以此来提高产品的性能和整体竞争力。压缩机是一些家电产品的核心部件，直接影响产品的耐久性、噪声、能耗和环保性能。要使其产品长期处于市场的前列，就必须把重点放在压缩机的研发上。由于空气阀是压缩机的重要组成部分，当然也是研究和开发的重点。对于活塞式压缩机，良好的设计可以将流动阻力损失降低到压缩波功率的3-7%,反之则为15-20%。因此，提高压缩机效率首先取决于气阀。舌簧式自动气阀由于其结构简单、重量轻、容积间隙小，被广泛应用于中小型活塞式压缩机中。影响阀片运动主要设计参数为阀片刚度和曲轴转速，如果参数设计的不合理会引起颤振、关闭迟滞等

12、现象，导致额外载荷冲击加剧、阀片使用寿命缩短和流场流动阻力损失增加。考虑到舌簧阀的重要性，本次设计将通过对舌簧阀的工作机理进行深入探究，搭建往复式压缩机不同排气阀片厚度的结构模型，利用ANSYS软件分析设计参数对阀片运动失效和压力损失的影响，验证吸气舌簧阀薄片结构的流动特性。1.2研究意义由于活塞式压缩机在工作介质中起着间歇作用，因此气阀会持续关闭。阀门的湖北理工学院 毕业设计（论文）1.3国内外研究现状1. 3.1国外研究现状18世纪，英国首次研制出排气压力为1.38MPa的单活塞压缩机。经过长期的改进和完善，压缩机技术已逐渐成熟。比如美国布里斯托尔公司生产的TS系列,性能非常好，出口多个国

13、家，如图1.1所示。图1-1 BRISTOL公司的开启式压缩机丹麦的Danfoss公司，长期致力于压缩机控制领域的研究，拥有结构紧凑、能耗低、稳定性好的先进工艺技术和产品，处于世界领先地位。如图1-2所示#湖北理工学院 毕业设计(论文)图1-2 Danfoss公司研制的小型压缩机由于国外压缩机应用较早，计算机技术较为成熟，国外学者多注重于应用软件对往复式压缩机进行数值模拟、仿真分析。Hubert Bukac (2002)介绍了阀片动力学，并应用软件计算其建立的吸气阀片动力学模型(SVD),并与试验数据相比较，最后得出：阀片动力学模型软件SVD和DVD (排气阀片动力学模型)是一种帮助理解阀片振

14、动的有效的工具。JunhyunKim (2006)通过对小位移舌簧阀压缩机试验数据分析得出；阀片的自振频率影响着阀片的动力学表现，并且在工作过程中阀片的震动频率略高于其自振频率，由于流体刚度(stiffness of fluid)的影响，阀片在关闭时其震动频率有增加的趋势。舌簧阀本身是一个灵活的启动和关闭元件，类似于自动阀。自上世纪70年代以来，普渡大学的教授和科学家们对压缩机阀门进行了深入的研究，为管道阀门技术的迅速发展起到了重要作用。W.A.Glacscr (2006)给出了四个管瓣错误的例子，表明大多数管瓣错误可以诊断为碰撞和卷曲过程接触引起的自然疲劳。Scong-woo (2010)指

15、出，阀板锐边处的脆性材料是导致阀板失效的主要原因。经过一系列改进的加速疲劳试验，新压缩机的使用寿命可达12.6年，年失效率仅为 0.06%。计算机和有限元方法的普及对阀板的研究起到了重要的推动作用。以功能完善的计算机软件和性能可靠的硬件为基础，对设计的可靠性进行了全面的计算和组装,尽可能获得可靠的数据。1.3.2国内研究现状我国在建国之后，才开始启动压缩机的研究，要明显晚于国外。改革开放以来，压缩机行业发展迅速。与此同时，许多外国公司进入中国市场，以满足更先进的技术。在激烈的竞争中，庆安、日立、恩里科、斯科洛等公司积极引进先进技术，建立研发中心，建立公司市场，如图1-3所示。图1-3日立半封闭压缩机与国外先进技术相比，中国压缩机行业理论基础薄弱，研发起点低，新产品开发能力弱，检测设备相对不足。然而基于设备水平的限制，压缩机产品精度低，质量差，许多高科技产品不能满足市场的要求。由于改革开放的国策方针，国内诸多科研