[實(shí)用新型]直線壓縮機(jī)蝸旋板彈簧徑向剛度的測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420597055.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN204165745U
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨海政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及直線壓縮機(jī)中的的板彈簧檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種直線壓縮機(jī)蝸旋板彈簧徑向剛度的測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

直線壓縮機(jī)(或稱線性壓縮機(jī))是往復(fù)式活塞壓縮機(jī)的一種，也是具有革新意義的一種往復(fù)式活塞壓縮機(jī)。它利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞在氣缸中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，理論上完全消除了對(duì)活塞的徑向作用力，因而也消除了活塞和氣缸壁之間的機(jī)械磨損以及由此產(chǎn)生的無(wú)用功，工作壽命和能量轉(zhuǎn)化效率都大幅度提高，故而在需要長(zhǎng)壽命、高可靠和高效率工作的航空、航天、軍事等特殊領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。例如，目前航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的兩類長(zhǎng)壽命回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)——脈沖管制冷機(jī)和斯特林制冷機(jī)，絕大多數(shù)都采用直線壓縮機(jī)作為其動(dòng)力源。

國(guó)際上應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域的直線壓縮機(jī)主要采用牛津型結(jié)構(gòu)形式。所謂“牛津型”，其得名源于英國(guó)牛津大學(xué)的兩項(xiàng)重要技術(shù)發(fā)明——間隙密封和板彈簧支撐，這兩項(xiàng)技術(shù)是直線壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑而能長(zhǎng)壽命運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵保障。

間隙密封的實(shí)質(zhì)是使運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸內(nèi)壁之間始終保持微小的間隙(稱為氣隙，厚度為微米量級(jí))。間隙密封技術(shù)以非接觸式的氣體動(dòng)密封方式取代了接觸式的固體密封，從而巧妙而徹底地解決了活塞與氣缸之間的接觸磨損以及常規(guī)固體密封所需的油潤(rùn)滑帶來(lái)的污染問題，對(duì)于無(wú)油潤(rùn)滑式長(zhǎng)壽命直線壓縮機(jī)的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。

板彈簧支撐技術(shù)的主要作用是實(shí)現(xiàn)和長(zhǎng)期維持所需的間隙密封。板彈簧一般由一組或數(shù)組薄彈簧片組成，這些彈簧片被設(shè)計(jì)成在徑向上剛度很大，而在軸向上剛度較小。活塞軸被固定于板彈簧的中心，以此來(lái)保證活塞在氣缸內(nèi)始終沿軸向運(yùn)動(dòng)，而不在徑向上發(fā)生偏移，從而嚴(yán)格保證活塞與氣缸內(nèi)壁之間的氣隙厚度。

由上述論述可知，板彈簧在直線壓縮機(jī)技術(shù)中起著核心的關(guān)鍵作用，板彈簧設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到間隙密封的效果，從而對(duì)直線壓縮機(jī)的效率、可靠性和工作壽命都產(chǎn)生決定性的影響。

在實(shí)踐中，蝸旋板彈簧是直線壓縮機(jī)最為常用的板彈簧類型，它有數(shù)條蝸旋臂組成，分為蝸旋槽、外緣、內(nèi)緣、中心孔和外緣固定孔等關(guān)鍵部位。蝸旋板彈簧的設(shè)計(jì)開發(fā)需要經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算并利用建模分析的方法盡量使結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，以獲得所需的關(guān)鍵參數(shù)值。在投入實(shí)用之前，還需要對(duì)設(shè)計(jì)和加工完成的實(shí)物樣品進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)分析和測(cè)試，對(duì)比設(shè)計(jì)計(jì)算和模型分析，找出材料和加工工藝方面可能存在的問題，并獲取在結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步優(yōu)化的反饋信息。在這其中，軸向剛度和徑向剛度的測(cè)量是非常關(guān)鍵的兩項(xiàng)測(cè)試。

相比較軸向剛度，蝸旋板彈簧徑向剛度的測(cè)量要求更高，因?yàn)樵趶较蚍较蛏希?dāng)蝸旋板彈簧內(nèi)緣和外緣分別固定并施加拉力或壓力時(shí)，只有內(nèi)緣和外緣的受力方向完全重疊時(shí)，才能準(zhǔn)確測(cè)出板彈簧的徑向強(qiáng)度。否則，只要出現(xiàn)微小的偏置，板彈簧就會(huì)產(chǎn)生翻折，整個(gè)測(cè)試過程完全失效。因而，實(shí)踐中，對(duì)用于蝸旋板彈簧徑向剛度測(cè)量的測(cè)試裝置要求十分嚴(yán)格，它需要固定板彈簧的內(nèi)、外緣，并能將受力方向嚴(yán)格控制在一條直線上；尤為困難的是，這兩個(gè)受力方向均為蝸旋板彈簧的徑向，蝸旋板彈簧一般都是厚度低于1.0mm的薄片，這給徑向剛度的測(cè)量無(wú)形中增加了許多困難。由于長(zhǎng)壽命牛津型直線壓縮機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展還處于起步階段，故而用于其蝸旋板彈簧徑向剛度的專用測(cè)試裝置還不多見。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本專利提出一種直線壓縮機(jī)蝸旋板彈簧徑向剛度的測(cè)試裝置。

本專利的目的在于，通過所發(fā)明的測(cè)試裝置分別固定蝸旋板彈簧的內(nèi)緣和外緣，使內(nèi)緣和外緣相互之間在分別受力的狀態(tài)下產(chǎn)生位移，又能使兩個(gè)受力方向完全重疊，以便準(zhǔn)確測(cè)量出板彈簧在徑向受力之后的位移量和對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值以及變化趨勢(shì)，為蝸旋板彈簧的設(shè)計(jì)優(yōu)化和制作提供準(zhǔn)確實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比及參考。

所發(fā)明的直線壓縮機(jī)蝸旋板彈簧徑向剛度的測(cè)試裝置包括上吊耳1、定位銷2、蓋板3、底座4、固定螺釘5、固定螺母6、下吊耳7、內(nèi)墊圈8、外墊圈9、內(nèi)墊片10、外墊片11，其中：

上吊耳1的上部加工有與上吊耳上端面41垂直的上吊耳螺紋孔13，側(cè)向加工有橫向貫通上吊耳1的上吊耳定位銷孔12；

蓋板3的一側(cè)加工有蓋板定位圈20，另一側(cè)加工有蓋板導(dǎo)向槽18，中心開有蓋板中心孔21，沿蓋板3的外緣圓周加工有與板彈簧外緣固定孔36數(shù)目相同的蓋板外緣固定孔37，并開有一個(gè)橫向貫通蓋板3的蓋板定位銷孔19；