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帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥研究及利用

更新时间:2019-11-08 00:12人气:3891
提出一種新型結構帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥,這類氣閥緩衝片中間無彈性臂,本身設計成為一彈性體,因此緩衝片工作過程應力小,本身剛性係數大,緩衝片彈簧力大,氣閥的可靠性較高。應用有限元法計算自彈緩衝片剛性係數、工作過程應力及等效活動質量,並建立相應的氣閥工作過程數學模型。帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥利用於一係列大!中型壓縮機氣閥設計或改造 ,效果良好。關鍵詞:壓縮機;網狀閥;自彈緩衝片;可靠性;數學模型;利用氣閥是往複式壓縮機中最首要也是最易損壞的部件之一[1]。網狀閥是大中型往複式壓縮機普遍采用的閥型。傳統無摩擦帶緩衝片網狀閥其緩衝片靠中間固定部位有彈性臂,緩衝片在彈簧力感化下的彈性變形首要是彈性臂的變形。這類緩衝片彈性臂工作過程應力較大,而本身剛性係數較小。很多場合下,需要緩衝片本身有較高的剛性係數,從而能采用較大的緩衝片彈簧力,以增大緩衝效果,但同時緩衝片工作過程應力又不能太大,以避免導致緩衝片可靠性下降,這時候,傳統緩衝片彈性臂很難設計[2]。為此 ,本文提出一種帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥[3]。1 帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥結構帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥結構見圖1,其中從·中國建材網-建材一點通·排名三甲,傲視同行·風雨同船,共度五年·優良建材企業網站展播上至下順次為閥座、閥片、升程墊片、自彈緩衝片及升程限製器。升程限製器上有彈簧孔,其中靠外側略小的彈簧孔內裝有壓在緩衝片上的彈簧 ,稱之為緩衝片彈簧;靠內側略大的彈簧孔內裝有壓在閥片上的彈簧,稱之為閥片彈簧。帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥與傳統無摩擦帶緩衝片網狀閥不同的是 ,其緩衝片靠中間固定部位沒有彈性臂,緩衝片本身設計成為一彈性體 ,因此這類緩衝片稱之為自彈緩衝片 。自彈緩衝片各環之間由筋連接,其在緩衝片彈簧力感化下的彈性變形首要是指各連接筋的變形。自彈緩衝片除最外環外,裏麵各環由直槽斷開。如許,一方麵閥片彈簧可以從這些槽中穿過壓在閥片上,另一方麵可以降低緩衝片本身的剛度 。2 自彈緩衝片計算圖1所示壓縮機網狀閥自彈緩衝片俯視圖見圖2,自彈緩衝片中間緊貼升程墊片的部位為固定部位,最外環外圓為自由端,圖2中A~H處壓有緩衝片彈簧。顯然,在緩衝片彈簧力的感化下,緩衝片存在變形與應力。緩衝片的最大撓度在最外環外圓處,最大拉應力在連接筋根部與中間固定環接合部位。自彈緩衝片各環撓度不一樣,用單質點數學模型分析氣閥的活動規律時,緩衝片的活動質量則需采用等效活動質量[4]。自彈緩衝片等效活動質量可由瑞利法求得。以自彈緩衝片的靜態撓曲麵作為振動外形[5],采用有限元方法計算時,自彈緩衝片的等效活動質量Med為:對於圖1所示自彈緩衝片,其最外環外徑為332mm,筋寬為16mm,中間固定環外徑為74mm升程墊片外徑為52mm ,最外環寬為13mm,中間各環寬為10mm,環與環間槽寬為5mm,緩衝片厚為2mm ,緩衝片彈簧中間所在圓直徑為312mm各環切開槽寬為30mm時,通過ANSYS軟件進行有限元分析[6],得到自彈緩衝片的剛性係數為3214kN/m ,等效活動質量為01318kg。當緩衝片的最大撓度為1mm時,緩衝片最大拉應力為4416MPa。與傳統存在彈性臂的無摩擦網狀閥緩衝片相比而言,自彈緩衝片的剛性係數大很多,因此可以承受較大的緩衝片彈簧力,緩衝效果好,氣閥傾側活動的幅度小;最大撓度相同時,自彈緩衝片最大應力卻小得多,因此本身有良好的可靠性[2]。自彈緩衝片的剛性係數輕易按要求進行調整,如改變自彈緩衝片的厚度、連接筋的數目 、寬度和長度等。帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥工作過程中,閥片與閥座、升程限製器存在碰撞,碰撞前後的速度關係為閥片開啟過程中,還存在與自彈緩衝片的碰撞,把閥片與自彈緩衝片的碰撞當作完全非彈性碰撞[4],可得如下邊界條件:帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥工作過程的數學模型中,初始條件與環狀閥一樣[1],此時曲軸轉角為開啟角,相應的氣缸內氣體壓力由閥片所受氣體力與閥片彈簧力相等這一關係確定,閥片初始狀況下位移、速度、流過氣閥的氣體質量 、氣閥能量損失均為0 。上述數學模型通過四階龍格-庫塔法求解[1],如許能獲得氣閥的活動規律、通流能力和能量損失。其中活動規律對氣閥的經濟性及可靠性影響很大。為驗證上述數學模型,本文在LW-22/8無油空壓機上采用帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥。測得的一級蓋側吸氣閥活動規律與模擬的氣閥活動規律見圖3。從圖3可知,采用上述數學模型模擬的氣閥活動規律基本上能反映氣閥的實際活動規律。良好的氣閥活動規律要求氣閥能夠及時開啟、及時封閉和有較長的全開期,同時氣閥活動元件碰撞速度小 ,可靠性高 。對帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥活動規律進行分析 ,顯然,自彈緩衝片及緩衝片彈簧的存在能有效降低閥片與升程限製器的碰撞速度。相對傳統無摩擦帶緩衝片網狀閥而言,帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥可以適當進步自彈緩衝片的剛性係數及緩衝片彈簧力,相應把閥片彈簧力略微降低,更有益於氣閥及時開啟、及時封閉,同時也有益於降低閥片與升程限製器、閥座的碰撞速度。通過對帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥進行優化[4],自彈緩衝片在彈簧力感化下的最大靜態撓度為升程的40%擺布較為合適。4 帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥利用帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥已利用於一係列大中型壓縮機氣閥設計或改造,效果良好。下麵以H22Ⅲ-165/320氮氫氣壓縮機氣閥改造為例說明。H22Ⅲ-165/320氮氫氣壓縮機是為單機年產2萬噸合成氨設計的四列對稱平衡型壓縮機,它是目前中型合成氨裝配中氮氫氣壓縮機的首要機型,占中型合成氨企業氮氫氣壓縮機總數的1/3以上。據統計,這類壓縮機原第一級氣閥的均勻使用壽命約為一個月 ,第二級至第四級氣閥均勻使用壽命約為兩個月。采用帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥改造後,第一級氣閥使用壽命均勻超過4個月,第二級至第四級氣閥均勻使用壽命超過6個月。第一級至第四級氣閥自彈緩衝片經過長時間運行,未出現斷裂。帶自彈緩衝片壓縮機網狀閥目前已在全國20餘家首要H22Ⅲ-165/320氮氫氣壓縮機運行企業推廣[7]。1頁

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