Введение к работе
Актуальность. Холодильная техника получила широкое применение в коммунальном и особенно в бытовом обслуживании Эффективность работы холодильной техники, прежде всего, определяется техническим состоянием герметичного хладонового компрессора (ГХК) В последние годы наблюдается стабильная тенденция увеличения производства комбинированных холодильников-морозильников, агрегаты которых снабжены двумя компрессорами Это приводит, с одной стороны, к ресурсосбережению и расширению функциональных возможностей, а с другой - к повышению уровня звуковой мощности холодильной техники
Возникает проблемная ситуация, суть которой заключается в необходимости увеличения энергоемкости ГХК при снижении уровня звуковой мощности и затратообразующих технических показателей производственных ресурсов Поэтому решение обозначенной проблемы является актуальной задачей, реализация которой требует комплекса научно-исследовательских и конструк-торско-технологических решений
Анализ виброшумовых показателей отечественных и импортных компрессоров приводит к выводу, что мировые лидирующие позиции по наибольшей стоимости и сбыту ГХК занимают производители, компрессора которых имеют уровень звуковой мощности в пределах 32 - 36 дБА У отечественных производителей, например Красноярского завода холодильников ОАО «Бирюса», этот показатель находится в пределах 40 - 44 дБА Таким образом, снижение уровня звуковой мощности ГХК позволяет повысить технический уровень отечественной холодильной техники и ее конкурентоспособность на мировом рынке
Объектом исследования диссертации является герметичный поршневой компрессор для бытовой холодильной техники, содержащий самодействующий клапанный механизм Клапанный механизм обеспечивает рабочий процесс компрессора, обеспечивая всасывание паров хладона в цилиндр, его сжатие и нагнетание в герметичном контуре Открытие и закрытие самодействующих клапанов всасывания и нагнетания осуществляется при перемещении поршня в цилиндре компрессора При этом возникают периодически повторяющиеся удары самодействующих клапанов о седла клапанной плиты Эти удары формируют процесс звукоизлучения и тем самым вносят весомый вклад в уровень вибрации и шума ГКХ
Анализ исследований в данной области показывает, что решение проблемы снижения виброшумовых характеристик ГХК достигается за счет рассеивания энергии, образуемой в результате ударов самодействующих клапанов о седла клапанной плиты в газораспределительном механизме ГХК Традиционные конструк-торско-технологические решения по снижению шума и вибрации в клапанном механизме не позволяют кардинально решить обозначенную проблему
Цель исследования. Целью диссертации является разработка методов снижения шума и вибрации клапанного механизма ГХК для бытовой холодильной техники, позволяющих повысить их эффективность и эксплуатационные характеристики
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи
-
исследовать шумовые и вибрационные характеристики ГХК и оценить влияние ударного шума клапанного механизма на процесс шумообразования компрессора,
-
разработать методы исследования характеристик ударного шума клапанного механизма с учетом влияния демпфирования удара клапана о седло на процесс звукообразования,
-
разработать новое конструктивное исполнение клапанного механизма ГХК с применением съемных рессорно-пружинящих седел составной клапанной плиты, обладающих повышенными демпфирующими свойствами,
-
осуществить опытно-промышленную проверку разработанной конструкции нового клапанного механизма
Методы исследования. В работе использован экспериментальный метод исследования, позволяющий решить поставленные задачи Преимуществом этого метода является возможность проведения эксперимента на компрессоре, без разборки его герметичного кожуха На виброизмерительном комплексе (рис 1) определяется уровень звуковой мощности компрессора, работающего в разных режимах Первый режим работы компрессора определяется ГОСТ 17008-85 и называется рабочим При втором режиме работы ГХК он находится в составе герметичного контура, из которого предварительно откачали рабочее вещество до давления, при котором прекращается срабатывание самодействующих клапанов Разность виброакустических характеристик, определенных при таких режимах работы является количественным критерием звуко-излучения при соударениях клапанов о седла клапанной плиты 4
По вышеописанной методике определялась эффективность снижения уровня шума и вибрации нового конструктивного исполнения клапанного механизма относительно типового Достоверность и воспроизводимость результатов, полученных по предложенной автором методике, определялись по ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002
Достоверность и обоснованность научных предположений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждены корректностью постановки теоретических задач с принятыми допущениями, достаточным объемом исходных данных и экспериментальных исследований на физической модели объект исследования, положительными результатами опытно-промышленных сравнительных испытаний серийных и модернизированных ГХК в заводских лабораториях ГХК «Бирюса» в количестве 40 штук, патентом РФ на изобретение №2246039 от 31 07 03 [15]
Научную новизну работы составляют:
-
методика оценки эффективности снижения шума клапанного механизма ГХК, которая, с учетом его конструктивных особенностей позволяет определить влияние ударного импульса (удара клапана о седло клапанной плиты) на виброшумовые параметры компрессора,
-
методика неразрушающего контроля (без разборки) хладонового компрессора, позволяющая определять уровень звуковой мощности собственно клапанного механизма,
-
конструктивное исполнение клапанного механизма, на основе составной клапанной плиты, отличающееся наличием съемных седел с повышенными демпфирующими свойствами,
-
количественная оценка параметров звукоизлучения механического соударения (длительность соударения клапана с седлом клапанной плиты, логарифмический декремент затухания)
Практическая значимость работы.
-
Разработаны новые методы исследования звукоизлучения соударяемых деталей клапанного механизма ГХК
-
Найденное новое конструктивное и технологическое решение клапанного механизма ГХК, которое не только решает задачу снижения шума в источнике возникновения, но и повышает технический уровень компрессора в целом
Такое конструктивное решение вышеобозначенной задачи применимо для других типов компрессоров, использующих самодействующие клапаны
На защиту выносятся: новые научные данные о влиянии параметров ударного шума клапанного механизма на процесс шумообразования ГХК, метод экспериментального исследования параметров звукоизлучения газораспределительного механизма ГХК включенного в состав герметичного циркуляционного контура холодильного агрегата, новое конструктивное исполнение клапанного механизма
Личный вклад автора состоит в постановке и решении основных теоретических и экспериментальных задач диссертации с проведением анализа и обобщением результатов Соискателю принадлежат основные идеи в разработке методик исследований с применением новейших экспериментальных средств и оборудования, в аналитических и экспериментальных исследованиях по теме диссертации, в работах, опубликованных вместе с соавторами в объеме 4,41 п л , личный вклад автора - 2,92 п л (65%)
Реализация работы. Результаты работы внедрены на Красноярском заводе холодильников ОАО «Бирюса» в виде проектно-конструкторской и технологической документации по разработке и изготовлению клапанного механизма Разработанная автором методика рекомендована для использования в испытательной деятельности лаборатории исследования компрессоров ОАО КЗХ «Бирюса» Реализация подтверждена соответствующими актами внедрения
Апробация работы. Результаты проведенных исследований и основное содержание опубликованных работ докладывались и получили одобрение на Ш - VII Международных научно-технических конференциях «Современные средства управления бытовой техникой» (Москва, ГОУ ВПО «МГУС», 2002-2006 гг) в виде доклада, Ш-й Международной конференции «Индустрия сервиса XXI века» (Москва, ГОУ ВПО «МГУС», 2001 г) в виде доклада, выставке «Индустрия чистоты» ЭКСПОБЫТМАШ, 2005 г, VI-VII Московских международных салонах инноваций и инвестиций, 2006-2007 гг
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 печатных трудах и патенте Российской Федерации на изобретение
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, содержащих 150 страниц машинописного текста, включающих 38 иллюстраций, 12 таблиц, списка использованных источников литературы из 156 наименований, 50 патентов и приложений на 20 страницах
