一种空调器用浮子式单向阀的设计与仿真

本文针对现有空调系统中常用的单向阀结构比较复杂、制造成本较高以及使用寿命不长等问题，设计一种空调器用浮子式单向阀。本次研究首先通过三维建模软件solidworks建立了浮子式单向阀的三维模型，再利用Abaqus有限元分析软件对浮子式单向阀进行静力分析和模态分析。有限元仿真结果表明：浮子式单向阀在导通、密封两种工况下，最大变形处位于阀芯的头部区域，最大变形量为5.22 × 10−6 mm，最大应力处位于挡圈与阀芯棱部接触的区域，最大应力值为1.692 × 10−2 Mpa，浮子式单向阀结构的前六阶固有频率都高于空调系统运行的共振频率，从而验证了单向阀在强度、刚度以及共振方面均符合工程设计的要求，为后续浮子式单向阀的进一步优化设计提供了理论依据。

近年来随着社会的不断发展与进步，空调行业也取得了飞速的发展，同时人们对日常生活环境的要求也不断提高，对空调的需求也日益增加[1] [2] [3]。现如今，空调已经应用到了社会的各行各业，扮演着不可或缺的角色[4] [5]。

伴随着市场对空调产品的需求不断扩大， 空调内部的相关零件需求量也越来越大。

浮子式单向阀应用于空调系统中， 具有正向导通以及反向截止的特性， 以保证空调系统的正常运行。

浮子式单向阀作为空调系统的重要组成部分，对整个系统的正常工作起着重要的作用，必须保证浮子式单向阀具有足够长的使用寿命[6]。

因此， 对浮子式单向阀的动、静态性能进行研究具有十分重要的意义。

随着单向阀被广泛地应用在各个领域，不少研究者对单向阀进行了各项研究，张爱迎等[7]利用solidworks 软件建立一种改进型单向阀的三维模型，并研究其阀芯轴的应力、位移及应变分布状态；朱建等[8]介绍了一种新型单向节流阀的结构特征， 并对单向节流阀的结构进行了初步的设计；Chao Cao 等[9]设计了一种聚氨酯双凸起结构的单向阀阀芯结构， 并且利用ANSYS Workbench 计算了不同摩擦系数和预压缩量下的应力和变形；孙月秋[10]从节流装置侧做出改进， 对空调器的单向阀结构进行创新， 既能减少空调噪音， 又能达到节能环保的目的；罗绍亮[11]分析液压系统中液压单向阀在系统回路中的科学设计应用，了解不合理的设计导致的危害，从设计不当出发，分析设计不当导致的问题及对应的解决措施；苗长山等[12]采用有限元分析软件ANSYS，对高压计量泵单向阀密封结构的接触破坏和泄漏进行了分析， 研究了阀座的等效应力和接触应力随上扣扭矩和高压液体内压的变化规律；周秀亚等[13]采用有限元分析软件Abaqus 对某船用低速机扫气集管单向阀模型进行了碰撞分析和静力学分析， 根据仿真结果提出了优化方案，为单向阀的设计提供了一定的参考；姚丽英等[14]利用AMESim16.0 软件搭建了某型号液控单向阀的仿真模型， 并对该单向阀进行了工作特性分析；安继萍等[15]分析了单向阀在自动化轻炮中的作用原理并提出了设计要求，利用AMESim 软件对轻气炮和单向阀进行建模，采用控制变量法研究阀体直径等参数对轻气炮系统性能和单向阀响应特性的影响。

通过参考以上文献资料， 结合需要解决的相关问题， 使用solidworks 对浮子式单向阀的各零件进行设计与建模，并且装配出浮子式单向阀的整体结构，然后利用有限元分析软件Abaqus 对浮子式单向阀进行静力分析和模态分析，研究其动、静态性能。