汽车空调旋叶式压缩机排气阀片的振动分析及优化

李春银 王树林

(1上海理工大学能源与动力工程学院 上海 200093;2上海理工大学材料科学与工程学院 上海 200093)

旋叶式压缩机具有低成本、小尺寸、重量轻、低能耗、高可靠性等特点，在汽车空调系统中广泛使用，约占当今各类汽车空调压缩机市场份额的10%。特别是在小排量汽车中具有明显优势［1－2］，因而应用前景广阔。

排气阀片是旋叶式压缩机的关键部件。本文利用振动理论对旋叶式汽车空调压缩机排气阀片的运动进行了分析，建立了阀片振动数学模型，分析了其固有频率和瞬时位移。利用有限元分析软件UG NX Nastran，对排气阀片进行模态分析，得到了其前4阶固有频率和主振型。通过优化设计，计算出排气阀片振动位移与制冷效率(COP)值的变化关系以及最佳阀片厚度。对不同厚度的阀片所装的样机进行工作状态下的压缩机制冷量和功耗及噪声和排气脉动的测试和分析对比，验证了排气阀片优化设计的合理性。本文的结果对控制排气阀片振动，降低压缩机排气脉动和噪声，提高压缩机的COP等具有重要的实际意义。

1 排气阀片的振动及其数学模型

汽车空调旋叶式压缩机的排气阀采用簧片阀，其一端固定在阀座上，另一端处于自由状态，阀座上方安装有限位板，防止阀片在开启过程中出现过冲现象。排气阀安装结构如图1。

图1排气阀安装结构Fig．1 Installation of the structure of the discharge valve

随着压缩机旋转，排气阀片随排气腔内气体压力变化而自动地、周期地完成开启与关闭。随着阀片的开启，阀片挠度加速增大，在惯性力作用下撞向限位板。……