舌簧阀升程限制器线型设计方法.pdf

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1、178化工机械2016正舌簧阀升程限制器线型设计方法4丁兴宇”米小珍王枫(大连交通大学交通运输工程学院)摘要为了对升程限制器的线型设计方法进行系统分析，对比了悬臂梁法、振动力学法和有限元法3种理论线型设计方法。为了保证理论线型的精度，同时又便于实际加工，对比分析了直线型和单曲率直线型升程限制器理论线型拟合方法。实验结果表明：单曲率直线拟舍的有限元法升程限制器理论线型既能保证理论线型的精度，又能有效减小应力集中，提高阀片使用寿命。关键词舌簧阀升程限制器理论线型设计线型拟合中图分类号T0055．8+l文献标识码A文章编

2、号0254-6094(2016)02-0178-05气阀工作时，如果阀片撞击升程限制器的运动规律与升程限制器的线型贴合较好，则二者之间的接触附加应力较小，可以减少阀片磨损，提高阀片的使用寿命。另外，升程限制器还影响工质的有效通流面积，增加升程可以增大气阀的通流截面，降低功率损失，但是升程过大将使阀片与升程限制器的撞击速度增大，降低阀片的使用寿命。因此，升程限制器的设计不仅要确定合理的升程，满足阀片开启流通面积的需求，而且要确定合理的线型，这样才能既保证气阀的效率，又满足使用寿命和可靠性的需求¨1。国内早有学者对升程

3、限制器进行了研究，陈天及提出了一种增大舌簧阀有效通流面积、减小阀片变形的单衄率直线型升程限制器和条状簧片阀升程限制器曲率的工程计算方法¨1。郑学鹏等利用数值计算方法比较了圆弧型和斜面型舌簧阀升程限制器，发现斜面型升程限制器的阀片根部应力远大于圆弧型升程限制器，而斜面型升程限制器更可靠、不易变形H’。张春安通过数值计算方法得出在曲柄角速度、阀片等效质量等因素不变的情况下，阀片的撞击速度主要取决于阀片的升程，并推荐了舌簧阀升程和撞击速度的取值范围‘4。。覃凤敏通过有限元分析，对传统的往复式压缩机网状阀的阀座和升程限制器

4、计算公式进行了修正，修正后的公式能较好地考虑升程限制器径向筋相对宽度的影响"。。袁秀玲等对环状阀的吸排气阀片厚度、气阀升程及阀弹簧刚度等结构参数进行了优化设计，采用改进的Swift法，缩短了计算时间，改善了解的稳定性一3。KwonYK等在考虑材料韧性和可靠性的基础上，对Sand．vik20C材料的升程限制器进行了金相分析，对往复式压缩机和阀片进行了设计分析，发现升程限制器的长度越短，在稳定性方面的表现越好，升程限制器的长度越长，在压缩机运行上的表现越好¨‘。KimJY等通过ADINA仿真，运用接触分析方法计算了某排

5、气阀片升程限制器的最大接触应力，为升程限制器的结构稳定性分析提供了新的分析方法¨。。冯爱玉和刘浩提出增大气阀通流面积可以使阀隙马赫数下降，从而提高微型压缩机舌簧阀的寿命。但是增大升程又增加了阀片撞击速度，反而会增大阀片的磨损∽J。上述研究虽涉及到升程限制器．但并未针对其线型设计方法进行系统分析，也缺乏考虑工程实际应用和加工对升程限制器线型设计的需求。为此，笔者针对实际加工的需求，采用单曲率直线对升程限制器理论线型进行拟合，在保证理论线型精度的同时，减小应力集中，提高阀片使用寿命。$国家自然科学基金资助项目(5120

6、5035)，辽宁省教育厅资助项目(L2013173)。¨丁兴宇，男，i990年7月年，硕士研究生。辽宁省大连市，116028。第43卷第2期化工机械1791升程限制器理论线型设计方法舌簧阀构成的气阀组件结构示意图如图l所示，其中，日为最大升程，fos为阀片特征升程，L。为阀孑L中心到定位螺栓的距离，￡、为阀片顶端到定位螺栓的距离。当气缸内压强大于外界压强与阀片刚度时阀片开启，此时阀片受到的外力可以近似为集中载荷，．。为了减少阀片与限制器撞击时的附加载荷，限制器的线型应尽量与阀片运动规律相吻合，因此限制器线型设计首先

7、要进行阀片受力分析。常用的阀片受力分析方法有悬臂梁法mj、振动力学法12和有限元法。3。止t螺利j丁样限制器F五卫＼、—弋—3——二———一，荨可＼＼V、＼＼＼＼＼＼＼∥＼、／阀板．L。，一￡、一图l气阀组件结构示意图1．1悬臂梁法由于阀片一端用螺栓固定在阀板上，另一端可在竖直方向上自由运动，所以其模型可简化为如图2所示的悬臂梁模型。图2阀片的悬臂梁模型由材料力学基本知识可得悬臂梁挠度H(戈)为’1”：f磊c等川，l—x

8、；f——悬臂梁总长，m；Z．——固定端到施力点的距离，nl；戈——计算点到固定端的距离，m。当式(1)中的戈=L。时，挠度值H(工)即为气阀的特征升程fos，则式(1)可变为：，ns=等r}了(7)“一亍昔了(2)亏+二，其中，最大升程Ⅳ与阀片受力、弹性模量和惯性矩有关，实际设计中通常采用类比方法确定一个经验值：为便于比较研究，现针对某一特定排气阀片进行分析