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R12自30年代問世以來，因具有優(yōu)良的性能，一直被廣泛地用于制冷空調(diào)行業(yè)。然而，由于其對高空臭氧層有破壞作用，它的替代問題就成為十分迫切的研究課題。R22是現(xiàn)有工質(zhì)中應(yīng)用廣泛、對臭氧層危害較小的工質(zhì)(ODP=0.05)，從經(jīng)濟性、實用性及技術(shù)成熟程度來考慮，是一種在短期內(nèi)可以替代R12的過渡性工質(zhì)。然而用R22替代R12至少要注意四個問題，(1)R22的飽和蒸汽壓比R12高出60，必須考慮制冷系統(tǒng)與制冷壓縮機的強度問題，(2)R22的絕熱指數(shù)大于R12，在相同工況下，排氣溫度要比R12高，(3)R22單位壓縮功比R12大，對于原來使用R12的壓縮機，電機功率要相應(yīng)增大40%左右，(4)R22與潤滑油僅部份互溶，油與R 22會分層，應(yīng)防止開車時油泵吸不上油，其中強度問題則是主要的。
本研究是從保證安全的角度出發(fā)，探討壓縮機改用R22時的強度分析問題。該壓縮機機體材料為HT200，結(jié)構(gòu)如圖所示。它由上部的氣缸座與下部的曲軸箱組成。從機體結(jié)構(gòu)看，機體的上部與四周側(cè)壁主要是法蘭結(jié)構(gòu)，壁比較厚，強度與剛性都比較好。底部雖有筋條加強，但筋條的A-A截面較小，當(dāng)機體受壓后，很可能先被拉斷，一旦A-A截面斷裂，底板就淪為周邊固支、受均布壓力作用的平板，受力情況較差。使用R22時，由于壓力提高，機體有可能在底板處發(fā)生爆破。為了防止發(fā)生這種情況，進(jìn)行了應(yīng)力測試、耐壓試驗與氣密試驗。
箱體用電阻應(yīng)變法測量應(yīng)力，為了測試底板中部及側(cè)壁周邊的應(yīng)力，在箱體外壁相應(yīng)處貼了應(yīng)變片或應(yīng)變花。為了觀察內(nèi)壁底板中部及筋條A-A截面處的應(yīng)力，也貼了兩個應(yīng)變花，用漆包線從箱體內(nèi)引出，引線采用強力膠密封，布片情況如圖所示。 箱體用液壓進(jìn)行應(yīng)力測試，考慮到內(nèi)部貼片的絕緣性能，采用20號機械油。箱體材料為HT200，拉伸強度限240MPa，彎曲強度限440MPa，彈性模量E=157GPa，泊桑系數(shù)u=0.25。試驗按GB10875-89標(biāo)誰進(jìn)行。當(dāng)制冷劑為R12時，試驗壓力為1.8MPa，使用R22時，試驗壓力為2.7MPa。按R22的要求，分別在壓力為1.3，1.6，1.9，2.2，2.5，2.7MPa下逐一測試，以考察箱體在升壓過程中應(yīng)力變化情況及最大承受壓力，為了檢驗承受氣壓的密封性與安全性，進(jìn)行了氣密試驗。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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