滚动转子式压缩机排气阀片故障预防措施

朱红伟 刘靖 王大号

（广东珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

1 引言

压缩机是空调的关键部件，而排气阀片是旋转式压缩机中的重要零件，它的质量优劣直接影响压缩机的可靠性，从而直接影响空调的寿命。对变频压缩机来说，对排气阀片的可靠性程度要求更高。本文通过对排气阀片的常见故障分析得到避免压缩机排气阀片破坏的一些预防措施。

2 排气部件各零件的分析

滚动转子式压缩机一般采用簧片阀，排气阀片是一种带圆头的条形结构。滚动转子式压缩机的排气部件一般包括阀座、排气阀片、阀片挡板和固定阀片和挡板的螺钉（或铆钉）几部分，如图1所示。因此，排气阀片的质量与部件中其他几个零件的关系密切相关，阀片本身质量和其他几个零件的质量都会直接导致阀片零件出现故障，排气阀片的故障形式一般表现为从工作面（撞击处）断裂。下面分别对排气部件中各零件的质量保证点进行分析。

2.1 排气阀片

根据压缩机结构特点，进行排气阀片的结构形状设计，同时需考虑零件的硬度及固频等设计要素。对于排气阀片零件，需要注意以下几个方面：

（1）压缩机工作时，排气阀片在打开时受到弯曲应力，在关闭和撞击阀座时承受冲击应力。对于变频压缩机，阀片与阀座、阀片挡板高速撞击的次数大大增加，承受的交变应力情况更恶劣，因此需要优先选用疲劳强度要求高、冲击疲劳强度高的优质不锈钢材料。

（2）排气阀片零件的各个圆角需要采用合适的圆角过渡设计，在保证零件强度下，需考虑零件本身固频和模具加工需要。图2是没有圆角过渡的设计，图3是在零件各尖角结构部位增加了适当过渡圆角的设计。

（3）排气阀片需进行装配防错设计。为避免阀片的冲裁毛刺面与刚性零件接触导致容易产生缺陷，因阀片零件一般都是对称设计，为保证阀片的正确装配方向，需要对零件进行防错设计。图4是没有装配方向要求的设计，图5是增加了缺口能保证装配方向需要的设计。

图1 压缩机排气部件示意图

图2 原阀片设计

图3 过渡圆角设计

（4）排气阀片零件生产质量需要由零件生产厂家保证零件质量，主要需从模具和后处理工艺进行控制。模具方面尤其需要注意定期检查模具刃口，保证阀片冲裁边缘符合质量要求。阀片崩裂现象有些是由于阀片冷冲裁时产生的加工硬化应力未消除，阀片本身处于复杂应力状态，会导致阀片会过早疲劳断裂。建议阀片生产时在冷压成型后进行去应力退火。阀片采用滚抛工艺也能较好地消除加工过程中的应力和缺陷。

（5）排气阀片零件的储存、运输不当，也会造成零件容易产生破损故障。因为一般旋转压缩机用的排气阀片厚度都非常薄，一般在0.2～0.4mm之间，储存或运输方式不当，极易造成零件的变形或导致零件产生质量缺陷。情况轻微者会影响压缩机性能，严重者直接导致排气阀片断裂，使得压缩机损坏，最终导致空调出现故障。

2.2 阀座

阀座是与排气阀片直接接触的部分，它的表面加工质量直接影响阀片的寿命。对于阀座零件，需要注意以下几个方面：

（1）阀座上的排气口一般为圆形，与阀片接触有两种形式：一种阀座端部是圆弧结构，与阀片接触带属于线接触，如图6所示；一种阀座端部是平面结构，与阀片接触带属于面接触，如图7所示。线接触对密封有利，但加工质量好坏直接影响阀片的寿命长短；面接触相对容易保证加工质量，对圆弧加工难保证加工质量的阀片，建议采用面接触，避免阀片在高速频繁撞击阀座时，由于阀座圆弧加工不良使阀片产生碎裂故障。

（2）为保证阀片的密封又不增加较高的功耗，排气阀片的阀头圆面积一般比阀座排气口圆面积单边大1mm左右。

（3）为保证阀片的正常工作及使用寿命，阀片放置在阀座中的位置必须对中，阀座与阀片不能发生偏移。

（4）阀座与阀片接触部位的加工质量在生产时必须进行重点控制，圆弧结构不能发生偏移，接触部位必须达到精加工质量要求。图8、图9是一个由于阀座加工不良产生阀片断裂的事例。从图8看出，阀座口加工明显偏移，成型圆弧质量不能保证，导致试验中的阀片发生断裂。

2.3 阀片挡板

（1）阀片挡板需采用适当厚度，零件弯曲型线设计必须保证与阀片运动轨迹平顺吻合，如图10所示。

（2）阀片挡板的升程大小需根据压缩机自身要求综合制定。升程大，压缩机性能相对较好，但阀片的可靠性程度会降低，阀片出现的故障几率将增大。

（3）阀片挡板零件的工作部位若需进行冲压标识时，必须关注零件表面压型处是否存在应力异常，避免零件在高频振动的作用力下，产生断裂。阀片挡板断裂，也会直接导致排气阀片发生故障。图11表示阀片挡板零件为区分需要，对零件表面需要进行标识处理；图12表示阀片挡板易在标识冲压处发生断裂。

图4 原阀片设计

图5 防错缺口设计

图7 排气阀片与阀座面接触示意图（平面）

图9 断裂的排气阀片

（4）阀片挡板零件的冲裁方向需要重点控制。因冲裁零件的加工质量受模具本身设计质量及模具精度影响。如果模具有磨损，导致零件冲裁面会有毛刺产生，如果这些毛刺没有处理干净，压缩机高速工作时，排气阀片与阀片挡板接触时，这些毛刺会对排气阀片边缘产生应力，随着压缩机运行时间加长，当应力集中达到一定程度后，阀片边缘应力缺陷处会产生裂纹，进而碎裂。因此需使阀片挡板零件的冲裁撕裂面避开阀片，与阀片接触方向相对。

2.4 固定螺钉

排气部件中各零件的连接固定一般有两种方式，分别是螺钉连接方式和铆接方式。

螺钉连接中需注意预紧力大小是否合适。预紧力过大，容易使零件产生变形，或使螺牙滑丝；预紧力过小，螺钉容易松脱，直接影响就是阀片在很短时间内碎裂，尤其是变频压缩机更容易发生此类故障。

铆接方式中的铆钉尺寸与铆接孔尺寸设计需合理，铆接工艺必须铆接到位，避免出现由于铆钉未铆紧，阀片和阀片挡板处于未约束状态。变频压缩机在这种状态下运行，阀片在很短时间内就会碎裂，最终导致整个压缩机报废。

3 结论

通过以上对排气部件中排气阀片、阀座、阀片挡板、固定螺钉各零件的分析，可以知道，排气阀片故障的发生与相关零件息息相关，每一个零件的不正确处理都会是一个定时炸弹，有时看似无关紧要的一个设计点、一种工艺、一道工序都可能是导致排气阀片产生故障的因素，一台压缩机的寿命可能就断送在某一个排气部件零件的毛刺上面。因此，只有对排气部件中各零件的设计、工艺、制造等方面重点关注，才能杜绝排气阀片故障产生的根源，最终保证压缩机的可靠性寿命。

图10 阀片挡板型线设计

图11 方框处为冲压标识位置

图12 断裂易发生位置

[1] 马国远，李红旗. 旋转压缩机 [M].北京：机械工业出版社，2001.