滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)排氣閥片故障預(yù)防措施

朱紅偉 劉靖 王大號(hào)

（廣東珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

壓縮機(jī)是空調(diào)的關(guān)鍵部件，而排氣閥片是旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中的重要零件，它的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響壓縮機(jī)的可靠性，從而直接影響空調(diào)的壽命。對變頻壓縮機(jī)來說，對排氣閥片的可靠性程度要求更高。本文通過對排氣閥片的常見故障分析得到避免壓縮機(jī)排氣閥片破壞的一些預(yù)防措施。

2 排氣部件各零件的分析

滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)一般采用簧片閥，排氣閥片是一種帶圓頭的條形結(jié)構(gòu)。滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的排氣部件一般包括閥座、排氣閥片、閥片擋板和固定閥片和擋板的螺釘（或鉚釘）幾部分，如圖1所示。因此，排氣閥片的質(zhì)量與部件中其他幾個(gè)零件的關(guān)系密切相關(guān)，閥片本身質(zhì)量和其他幾個(gè)零件的質(zhì)量都會(huì)直接導(dǎo)致閥片零件出現(xiàn)故障，排氣閥片的故障形式一般表現(xiàn)為從工作面（撞擊處）斷裂。下面分別對排氣部件中各零件的質(zhì)量保證點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 排氣閥片

根據(jù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行排氣閥片的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)，同時(shí)需考慮零件的硬度及固頻等設(shè)計(jì)要素。對于排氣閥片零件，需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）壓縮機(jī)工作時(shí)，排氣閥片在打開時(shí)受到彎曲應(yīng)力，在關(guān)閉和撞擊閥座時(shí)承受沖擊應(yīng)力。對于變頻壓縮機(jī)，閥片與閥座、閥片擋板高速撞擊的次數(shù)大大增加，承受的交變應(yīng)力情況更惡劣，因此需要優(yōu)先選用疲勞強(qiáng)度要求高、沖擊疲勞強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料。

（2）排氣閥片零件的各個(gè)圓角需要采用合適的圓角過渡設(shè)計(jì)，在保證零件強(qiáng)度下，需考慮零件本身固頻和模具加工需要。圖2是沒有圓角過渡的設(shè)計(jì)，圖3是在零件各尖角結(jié)構(gòu)部位增加了適當(dāng)過渡圓角的設(shè)計(jì)。

（3）排氣閥片需進(jìn)行裝配防錯(cuò)設(shè)計(jì)。為避免閥片的沖裁毛刺面與剛性零件接觸導(dǎo)致容易產(chǎn)生缺陷，因閥片零件一般都是對稱設(shè)計(jì)，為保證閥片的正確裝配方向，需要對零件進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)。圖4是沒有裝配方向要求的設(shè)計(jì)，圖5是增加了缺口能保證裝配方向需要的設(shè)計(jì)。

圖1 壓縮機(jī)排氣部件示意圖

圖2 原閥片設(shè)計(jì)

圖3 過渡圓角設(shè)計(jì)

（4）排氣閥片零件生產(chǎn)質(zhì)量需要由零件生產(chǎn)廠家保證零件質(zhì)量，主要需從模具和后處理工藝進(jìn)行控制。模具方面尤其需要注意定期檢查模具刃口，保證閥片沖裁邊緣符合質(zhì)量要求。閥片崩裂現(xiàn)象有些是由于閥片冷沖裁時(shí)產(chǎn)生的加工硬化應(yīng)力未消除，閥片本身處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致閥片會(huì)過早疲勞斷裂。建議閥片生產(chǎn)時(shí)在冷壓成型后進(jìn)行去應(yīng)力退火。閥片采用滾拋工藝也能較好地消除加工過程中的應(yīng)力和缺陷。

（5）排氣閥片零件的儲(chǔ)存、運(yùn)輸不當(dāng)，也會(huì)造成零件容易產(chǎn)生破損故障。因?yàn)橐话阈D(zhuǎn)壓縮機(jī)用的排氣閥片厚度都非常薄，一般在0.2～0.4mm之間，儲(chǔ)存或運(yùn)輸方式不當(dāng)，極易造成零件的變形或?qū)е铝慵a(chǎn)生質(zhì)量缺陷。情況輕微者會(huì)影響壓縮機(jī)性能，嚴(yán)重者直接導(dǎo)致排氣閥片斷裂，使得壓縮機(jī)損壞，最終導(dǎo)致空調(diào)出現(xiàn)故障。

2.2 閥座

閥座是與排氣閥片直接接觸的部分，它的表面加工質(zhì)量直接影響閥片的壽命。對于閥座零件，需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）閥座上的排氣口一般為圓形，與閥片接觸有兩種形式：一種閥座端部是圓弧結(jié)構(gòu)，與閥片接觸帶屬于線接觸，如圖6所示；一種閥座端部是平面結(jié)構(gòu)，與閥片接觸帶屬于面接觸，如圖7所示。線接觸對密封有利，但加工質(zhì)量好壞直接影響閥片的壽命長短；面接觸相對容易保證加工質(zhì)量，對圓弧加工難保證加工質(zhì)量的閥片，建議采用面接觸，避免閥片在高速頻繁撞擊閥座時(shí)，由于閥座圓弧加工不良使閥片產(chǎn)生碎裂故障。

（2）為保證閥片的密封又不增加較高的功耗，排氣閥片的閥頭圓面積一般比閥座排氣口圓面積單邊大1mm左右。

（3）為保證閥片的正常工作及使用壽命，閥片放置在閥座中的位置必須對中，閥座與閥片不能發(fā)生偏移。

（4）閥座與閥片接觸部位的加工質(zhì)量在生產(chǎn)時(shí)必須進(jìn)行重點(diǎn)控制，圓弧結(jié)構(gòu)不能發(fā)生偏移，接觸部位必須達(dá)到精加工質(zhì)量要求。圖8、圖9是一個(gè)由于閥座加工不良產(chǎn)生閥片斷裂的事例。從圖8看出，閥座口加工明顯偏移，成型圓弧質(zhì)量不能保證，導(dǎo)致試驗(yàn)中的閥片發(fā)生斷裂。

2.3 閥片擋板

（1）閥片擋板需采用適當(dāng)厚度，零件彎曲型線設(shè)計(jì)必須保證與閥片運(yùn)動(dòng)軌跡平順吻合，如圖10所示。

（2）閥片擋板的升程大小需根據(jù)壓縮機(jī)自身要求綜合制定。升程大，壓縮機(jī)性能相對較好，但閥片的可靠性程度會(huì)降低，閥片出現(xiàn)的故障幾率將增大。

（3）閥片擋板零件的工作部位若需進(jìn)行沖壓標(biāo)識(shí)時(shí)，必須關(guān)注零件表面壓型處是否存在應(yīng)力異常，避免零件在高頻振動(dòng)的作用力下，產(chǎn)生斷裂。閥片擋板斷裂，也會(huì)直接導(dǎo)致排氣閥片發(fā)生故障。圖11表示閥片擋板零件為區(qū)分需要，對零件表面需要進(jìn)行標(biāo)識(shí)處理；圖12表示閥片擋板易在標(biāo)識(shí)沖壓處發(fā)生斷裂。

圖4 原閥片設(shè)計(jì)

圖5 防錯(cuò)缺口設(shè)計(jì)

圖7 排氣閥片與閥座面接觸示意圖（平面）

圖9 斷裂的排氣閥片

（4）閥片擋板零件的沖裁方向需要重點(diǎn)控制。因沖裁零件的加工質(zhì)量受模具本身設(shè)計(jì)質(zhì)量及模具精度影響。如果模具有磨損，導(dǎo)致零件沖裁面會(huì)有毛刺產(chǎn)生，如果這些毛刺沒有處理干凈，壓縮機(jī)高速工作時(shí)，排氣閥片與閥片擋板接觸時(shí)，這些毛刺會(huì)對排氣閥片邊緣產(chǎn)生應(yīng)力，隨著壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間加長，當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到一定程度后，閥片邊緣應(yīng)力缺陷處會(huì)產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而碎裂。因此需使閥片擋板零件的沖裁撕裂面避開閥片，與閥片接觸方向相對。

2.4 固定螺釘

排氣部件中各零件的連接固定一般有兩種方式，分別是螺釘連接方式和鉚接方式。

螺釘連接中需注意預(yù)緊力大小是否合適。預(yù)緊力過大，容易使零件產(chǎn)生變形，或使螺牙滑絲；預(yù)緊力過小，螺釘容易松脫，直接影響就是閥片在很短時(shí)間內(nèi)碎裂，尤其是變頻壓縮機(jī)更容易發(fā)生此類故障。

鉚接方式中的鉚釘尺寸與鉚接孔尺寸設(shè)計(jì)需合理，鉚接工藝必須鉚接到位，避免出現(xiàn)由于鉚釘未鉚緊，閥片和閥片擋板處于未約束狀態(tài)。變頻壓縮機(jī)在這種狀態(tài)下運(yùn)行，閥片在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)碎裂，最終導(dǎo)致整個(gè)壓縮機(jī)報(bào)廢。

3 結(jié)論

通過以上對排氣部件中排氣閥片、閥座、閥片擋板、固定螺釘各零件的分析，可以知道，排氣閥片故障的發(fā)生與相關(guān)零件息息相關(guān)，每一個(gè)零件的不正確處理都會(huì)是一個(gè)定時(shí)炸彈，有時(shí)看似無關(guān)緊要的一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)、一種工藝、一道工序都可能是導(dǎo)致排氣閥片產(chǎn)生故障的因素，一臺(tái)壓縮機(jī)的壽命可能就斷送在某一個(gè)排氣部件零件的毛刺上面。因此，只有對排氣部件中各零件的設(shè)計(jì)、工藝、制造等方面重點(diǎn)關(guān)注，才能杜絕排氣閥片故障產(chǎn)生的根源，最終保證壓縮機(jī)的可靠性壽命。

圖10 閥片擋板型線設(shè)計(jì)

圖11 方框處為沖壓標(biāo)識(shí)位置

圖12 斷裂易發(fā)生位置

[1] 馬國遠(yuǎn)，李紅旗. 旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.