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家用空调滚动转子压缩机舌簧阀工作特性研究

作　者: 姜辉
导　师: 潘树林
学　校: 广西大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 滚动转子压缩机舌簧阀卷绕模型运动规律瑞利-有限元法圆弧型升程限制器 ANSYS/LS-DYNA 冲击应力
分类号: TH45
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

滚动转子压缩机广泛应用于家用空调中,其排气阀通常采用结构简单、运行可靠的舌簧阀,升程限制器型线为单曲率圆弧型。由于滚动转子压缩机工作特性与往复压缩机不同,其排气阀的设计和工作特性也与普通簧片阀存在差异。圆弧型升程限制器能够改善阀片受力情况,但阀片运动近似为卷绕模型,采用等截面梁或平板模型对其工作特性进行分析时,其过程比较复杂。本文对家用空调滚动转子压缩机舌簧阀进行设计计算,推导了阀隙气流平均马赫数和流动阻力损失计算公式。对卷绕模型作静力分析,推导卷绕过程中阀片自由段长度、等效质量和弹力随阀片位移的变化关系,得到了阀片刚度变化曲线。采用单质点力学模型,结合阀片刚度变化曲线和排气过程流动微分方程,建立舌簧阀运动规律数学模型,比较了不同转速下圆弧型与直线型两种型线的升程限制器对阀片运动规律的影响,并对圆弧型升程限制器造成的阀片头部振动问题提出了改进意见。利用能量守恒原理将阀片卷绕升程限制器的弹性能近似等效为阀片撞击阀座的初始动能,得到阀片撞击阀座的初始速度。利用瑞利-有限元法建立阀片撞击阀座的冲击动态模型,计算了阀片等效质量系数、均布载荷等效集中载荷系数和冲击动荷系数,并得到阀片撞击阀座的冲击应力大致分布情况。最后利用非线性显式动力计算软件ANSYS/LS-DYNA对阀片撞击升程限制器和阀座的冲击过程进行模拟,验证了卷绕模型的特性和瑞利-有限元法的计算结果,并分析了转速较高时惯性力对阀片卷绕过程的影响。此外,本文还编写了阀片刚度变化曲线、阀片撞击阀座的初始速度、阀片运动规律和舌簧阀能耗的计算程序,有利于滚动转子压缩机舌簧阀的计算机辅助设计与工程实践应用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
符号说明  10-14
第一章绪论  14-21
  1.1 课题研究背景及意义  14-15
  1.2 国内外研究发展现状  15-20
    1.2.1 滚动转子制冷压缩机研究发展现状  15-17
    1.2.2 舌簧阀研究发展现状  17-20
  1.3 本文研究内容及所做工作  20-21
第二章制冷循环与滚动转子压缩机热力过程  21-28
  2.1 制冷循环  21-22
    2.1.1 制冷剂  21
    2.1.2 制冷工况  21-22
  2.2 滚动转子压缩机热力过程  22-26
    2.2.1 滚动转子压缩机工作原理  22-23
    2.2.2 滚动转子压缩机工作过程  23-24
    2.2.3 热力计算  24-26
  2.3 制冷量计算  26-27
  2.4 总结  27-28
第三章滚动转子制冷压缩机排气阀设计  28-37
  3.1 舌簧阀设计基本要求与一般步骤  28-29
  3.2 舌簧阀设计过程  29-36
    3.2.1 舌簧阀结构形式  29
    3.2.2 阀隙气流平均马赫数  29-32
    3.2.3 阀片升程  32-33
    3.2.4 气体力  33
    3.2.5 卷绕模型几何推导  33-35
    3.2.6 阀片厚度的确定  35-36
  3.3 总结  36-37
第四章舌簧阀运动规律研究  37-46
  4.1 舌簧阀工作过程数学模型  37-41
    4.1.1 数学模型假设条件  37-38
    4.1.2 排气过程流动微分方程  38
    4.1.3 排气阀运动微分方程  38-39
    4.1.4 初始条件与边界条件  39-41
  4.2 舌簧阀运动规律的影响因素  41-45
    4.2.1 变频工况的影响  41-42
    4.2.2 升程限制器型线的影响  42-43
    4.2.3 升程限制器型线的改进  43-45
  4.3 总结  45-46
第五章瑞利-有限元法计算阀片撞击阀座的冲击应力  46-53
  5.1 瑞利-有限元法  46-50
    5.1.1 冲击过程的单质点等效力学模型  47-48
    5.1.2 瑞利-有限元法  48-50
  5.2 阀片撞击阀座的冲击应力分析  50-52
    5.2.1 阀片撞击阀座初始速度  50-51
    5.2.2 阀片撞击阀座冲击应力  51-52
  5.3 总结  52-53
第六章 ANSYS/LS-DYNA分析舌簧阀冲击动态响应  53-65
  6.1 ANSYS/LS-DYNA软件介绍  53
  6.2 ANSYS/LS-DYNA分析流程  53-58
    6.2.1 问题规划  53-54
    6.2.2 前处理  54-57
    6.2.3 求解过程  57
    6.2.4 后处理  57-58
  6.3 ANSYS/LS-DYNA计算结果分析  58-64
    6.3.1 卷绕模型的模拟  58-59
    6.3.2 阀片与升程限制器碰撞过程模拟  59-63
    6.3.3 阀片与阀座碰撞过程模拟  63-64
    6.3.4 模拟过程沙漏能的比较  64
  6.4 总结  64-65
第七章结论与展望  65-67
  7.1 结论  65-66
  7.2 展望  66-67
参考文献  67-74
附录  74-80
致谢  80-81
攻读硕士期间发表学术论文  81

家用空调滚动转子压缩机舌簧阀工作特性研究

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