氣閥閥片動應力測試研究

2021年07月23日 14:23:54人氣：326來源：南京聚航科技有限公司

　　環狀閥是活塞式壓縮機關鍵部件之一，其環狀閥中易損零件主要為閥片和閥簧。氣閥在工作時，閥片要不斷撞擊升程限止器和閥座，要承受彎曲交變循環載荷和重復撞擊載荷。本文通過試驗對氣閥閥片進行瞬態應力測試，分析其在工作狀態下的應力水平，為氣閥的設計及提高閥片的使用壽命提供了試驗依據。

　　閥片瞬態應力測試

　　壓縮機的轉速一般為每分鐘幾百轉甚至近千轉，所以閥片在工作時運動效率較高，另外氣閥的結構形狀又比較復雜，所以給應力測試帶來一定的難度。在測試中，必須對應變片的粘貼及引線的焊接，采取一定的保護措施。

　　應力測試方案

　　閥片主要受力為工作時閥片兩側壓力差引起的均布載荷與氣閥開啟時與閥擋的撞擊載荷。根據閥片受力情況，測點選擇在閥片的平均直徑處，每環兩個測點。一個測點布置在彈簧支承處(測點1)，另一個測點布置在兩彈簧支承中間(測點2)，每個測點周向和徑向互相垂直貼兩片，組成半橋回路，以消除溫度的影響。

　　考慮到氣閥在工作時運動效率較高，氣流速度較快，測試中還必須對應變片和導線進行可靠保護。實驗中根據閥片的寬度尺寸限制采用1*1mm電阻應變片，選用502快干膠粘貼，在氣閥中引線采用高強度漆包線。為防止氣流沖刷，貼好的應變片及漆包線均采用環氧樹脂加以保護。

　　動態應力數據分析

　　為了分析閥片應力受負荷變化的影響，對機器在不同工況下應力曲線分別進行了錄測。

　　從曲線上看幾乎無變化的直線是測點2。變化幅度較大的是測點1。

　　根據所測的應力及應力波形可看出以下特點：

　　1. 閥片材料30CrMnSIA的強度極限σb=1122MPa，閥片的實際應力幅值低于強度極限。但它在開啟至關閉過程中，由于受到撞擊，應力變化頻率較高。本次測試使用時標是0.01s，經計算可知頻率約為1000Hz/s，所以它是一個高頻交變應力。

　　2. 閥片的實際應力曲線表明，撞擊應力雖然能量不高，但頻率很快。是閥片破壞的主要因素。在啟動時撞擊應力幅值*大。

　　3. 每一循環中撞擊應力*大幅值發生在閥片開啟瞬間。之后，撞擊應力幅值和頻率逐漸減小，在振動中閥片關閉。

　　4. 閥片的實際應力曲線表明的另一特點就是氣閥閥片的運動規律直接影響撞擊應力的幅值與頻率。而對氣閥兩側壓力差所引起的彎曲應力變化幾乎無影響。

　　總結

　　1. 采用電阻應變片實測氣閥閥片的瞬態應力，可準確測出任一瞬時應力波形及測點處的應力值。這將有助于閥門的強度分析和機器的故障診斷。

　　2. 電阻應變片具有頻率響應快，測量精度高等優點。閥片厚度一般在1mm以上，測量誤差可忽略不計。測量所采用儀器均為常規儀器，測試方便。

　　3. 本文實測數據，都是在試驗機器上測得。試驗機器的氣閥閥片顫抖，撞擊應力的頻率與幅值過大。

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