往复式压缩机气阀弹性元件设计研究.pdf

《往复式压缩机气阀弹性元件设计研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、冶金／矿山通用机械僦、GMinMetallurgical＆MineIndusto'I往复式压缩机气阀弹性元件设计研究山东潍坊生建压缩机厂科研所(2610”)孙品同【摘要l以压缩机气阀为研究对象，提出了压缩机气阀弹性元件设计原则，总结出优良弹性元件的设计方法，以提高压缩机气阀运行的经济性和可靠性。【关键词】往复式压缩机弹性元件设计一．前言往复式压缩机广泛地应用于国防、机械、冶金和化工等各行各业。气阀是控制气体进出压缩机的关键件。气阀的工作条件非常恶劣，如高频率冲击负荷、高压力、高温度和介质腐蚀等，因此气阀也是

2、压缩机三大易损件之一。气阀寿命是压缩机质量的重要指标之一，气阀的可靠性与经济性直接决定压缩机的可靠性与经济性，进而对社会经济效益具有重大影响。压缩机气阀的可靠性很大程度上取决于气阀阀片的运动规律，气阀运动规律的好坏则取决于气阀弹性元件的设计是否合理。设计合理的气阀弹性元件，其寿命能超过8000h，而设计不合理的气阀弹性元件，现发现的最短寿命仅十几小时。可见弹性元件的设计对压缩机气阀和整台压缩机都是非常重要的。=．弹性元件的重要性气阀弹性元件设计得好与坏，取决于其弹性元件是否适宜。压缩机气阀良好的运动规律是其

3、具有良好经济性及可靠性的首要条件，因此气阀弹性元件设计尤为重要。到目前为止，绝大多数往复式压缩机气阀都采用环状气阀和网状气阀，其典型特征是阀片下面带有弹簧，通常为螺旋弹簧，这些螺旋弹簧构成了环状气阀的弹性元件和网状气阀弹性元件的一部分(气阀工作原理如图1所示)。阀片在阀座与升程限制器之间来回运动，形成气阀的开启和关闭。图1气阀工作原理图1．阀座2阀片3．弹簧4．升程限制器气阀的运动部件是阀片，在气流推力和气阀弹簧力共同作用下(忽略阀片自身的重力作用)，随着压缩机曲轴的转动，周期性地开启与闭合。当气阀内外压力

4、差大于弹簧力，阀片离开阀座，气阀开启，流经气阀的气流推力大于弹簧作用力时，使阀片继续向升程限制器运动，最终停留在升程限制器上，气阀完全开启。反之，当流经气阀的气流推力小于弹簧力时，阀片便离开升程限制器，向阀座运动，直至气阀完全关闭。阀片全开时的最大弹簧力必须根据阀片所受的气体推力值的大小来确定，如图2所示，令阀片全开时的弹簧力与气流最大推力之比为∥，即∥=老式中忍一气流推力；只——阀片所受弹弹力。‘V／／／／／／／／／／／／^图2阀片受力示意图201哞第2罴ww遁w黎n誓et；53哞第2期．研x．；UV、G

5、M冶金／矿山通用机械lGMinMetallurgical＆MineIndustry∥的理论取值范围为01时，弹簧力将超过阀片全开时可能有的最大气体推力，阀片无法贴在升程限制器上，出现严重颤振现象，如图3所示。萋日萋HDQ图4气阀的延迟型工作过程弹簧弹力过强，在活塞速度达到最大值时，气流的推力也不足以克服气阀的弹力，则阀片出现在阀座和升程限制器之『日J来同跳动，呈现颤振现象。阀片来回撞击阀座和升程限制器，使阀片和弹簧的寿命缩短，气阀可靠性F降。并且，由于弹簧力过大，阀片开启时，气阀两侧压力差增

6、大，开启拖后，再加上气阀完全开启时产牛颤振，使得气阀开启的时间截面大大减小，阻力损失相应大幅增加，能耗增大，经济性F降。气阀的弹簧力过小，则阀片停留在升程限制器上的时I．日J延长，当活塞接近止点时，气阀弹力不足以及时将气阀关闭，只有在活塞更接近止点位置气流速度达到更低、气流推力更小时，阀片才开始关闭，以至于活塞到达止点位置时，阀片未及时落到阀座上，出现滞后关闭现象。此时，活塞已经由止点返回，开始压缩气体，进气阀仍未关闭，造成一部分吸入气缸的气体又从进气阀回窜出去，从而使排气量减少，气阀经济性下降；阀54；然

7、忠詈‰黼片将在弹簧力和回窜气流的共同作用下撞向阀座，造成严重的敲击，致使阀片的应力增加，阀片和阀座的磨损加剧，由此导致气阀提前损坏，造成气阀可靠性下降；严重的敲击会使阀片与阀座发出剧烈撞击声音，加大噪声污染。所以，理想的气阀弹性元件要求是：气阀处于关闭状态时，弹性元件的弹力很小，这样阀片开启时所需要的压力差较小，阀片能够迅速打开；气阀处于开启状态时，弹力要求较大，阀片能够迅速关闭，但不能大于最大气体推力。但在实际设计过程中，在升程范围内，很难同时保证气阀开启时弹性元件弹力小，关闭时弹力大。三，气阀弹性元件改

8、进设计随着现代工业技术的发展，对压缩机的要求越来越高，压缩机的转速不断提高，这就增加了气阀阀片碰撞的频率，同样的阀片，相应的寿命同比下降，这对气阀、尤其是气阀弹性元件设计提出了更高的要求。在现代气阀设计过程中，为了提高气阀的可靠性，必须将气阀的升程降低，以减小阀片撞击速度。但是，这更增加了弹性元件的设计难度：气阀升程降低，弹性元件工作时伸缩范围变小，弹力变化范围小，即开启时弹力小，关闭弹力也不会太大；关闭时弹力大