论文摘要
小型往复式压缩机是家用冰箱的核心组成部分,压缩机性能的好坏直接决定冰箱的能耗和制冷效果。阀片则是压缩机中的关键零件,阀片在压缩机的工作过程中起着至关重要的作用。压缩机的运行噪声、节能性能和寿命很大程度上取决于阀片的质量。制造高质量的阀片需要一套先进的阀片测试系统作为指导。阀片在工作过程中受到弯曲应力和冲击应力,因此阀片的弯曲疲劳应力和冲击疲劳应力对阀片的寿命起到决定性作用。测量阀片的弯曲疲劳寿命可以用已有的弯曲疲劳设备测试,但是阀片的冲击疲劳寿命参数需要在特殊的冲击疲劳测试系统中测试。这是因为:1.阀片属于轻薄弹性体,传统的电磁力激励器或力锤激励器难以实现激励力的准确施加。2.由于阀片尺寸和质量均较小,一般的加速度传感器质量都远大于阀片的质量,不满足传感器质量远小于测量对象质量的要求,难以准确测量阀片的运动特性相关参数。基于以上考虑,阀片的激励只能考虑非接触方式的激励,阀片状态参数只能用非接触方式测量。本文设计了一套非接触式阀片激励系统模拟阀片正常工况对阀片施加激励。通过分析阀片测试时所产生的噪声信号的变化来判断阀片是否失效。本文的主要研究工作和现阶段所取得的成果主要如下:(1)搭建了阀片激励系统。采用脉冲气流冲击阀片的方法模拟阀片正常的开启和关闭动作。通过控制高速电磁阀的开关频率和气源的气压给阀片施加不同频率和气压差的激励,便于进一步对阀片疲劳特性的研究。(2)采用高精度的激光位移传感器研究阀片的运动特性,测出了采用加速试验方法时不同气压差和频率下阀片的位移极大值和极小值。得出保证阀片正常工作的条件下,激励频率和气源气压所需满足的条件。(3)搭建了基于工业计算机的阀片声音数据采集系统。系统采用LabVIEW作为数据采集系统软件平台,通过高速数据采集卡采集经过调理后的阀片声音信号。(4)通过实验比较了频谱分析法和小波包分析法检测阀片失效的可行性。通过MATLAB对采集的声音信号进行频谱分析和小波变换,并根据声音信号特征的变化实现了阀片疲劳状态自动判断。(5)本文综合实验所获得的数据和压缩机厂家提供的资料,在阀片的形状设计、阀片的选择、压缩机进气和排气结构的设计等方面给压缩机生产厂家提出了几点能够延长阀片工作寿命、提升压缩机性能的建议。