[发明专利]直线压缩机蜗旋板弹簧径向刚度的测试装置及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及直线压缩机中的的板弹簧检测技术，特别涉及一种直线压缩机蜗旋板弹簧径向刚度的测试装置及制造方法。

背景技术

直线压缩机(或称线性压缩机)是往复式活塞压缩机的一种，也是具有革新意义的一种往复式活塞压缩机。它利用直线电机驱动活塞在气缸中作往复直线运动，理论上完全消除了对活塞的径向作用力，因而也消除了活塞和气缸壁之间的机械磨损以及由此产生的无用功，工作寿命和能量转化效率都大幅度提高，故而在需要长寿命、高可靠和高效率工作的航空、航天、军事等特殊领域有着非常重要的应用。例如，目前航空航天领域应用最为广泛的两类长寿命回热式低温制冷机——脉冲管制冷机和斯特林制冷机，绝大多数都采用直线压缩机作为其动力源。

国际上应用于航空航天等领域的直线压缩机主要采用牛津型结构形式。所谓“牛津型”，其得名源于英国牛津大学的两项重要技术发明——间隙密封和板弹簧支撑，这两项技术是直线压缩机实现无油润滑而能长寿命运转的关键保障。

间隙密封的实质是使运动的活塞和气缸内壁之间始终保持微小的间隙(称为气隙，厚度为微米量级)。间隙密封技术以非接触式的气体动密封方式取代了接触式的固体密封，从而巧妙而彻底地解决了活塞与气缸之间的接触磨损以及常规固体密封所需的油润滑带来的污染问题，对于无油润滑式长寿命直线压缩机的发展影响深远。

板弹簧支撑技术的主要作用是实现和长期维持所需的间隙密封。板弹簧一般由一组或数组薄弹簧片组成，这些弹簧片被设计成在径向上刚度很大，而在轴向上刚度较小。活塞轴被固定于板弹簧的中心，以此来保证活塞在气缸内始终沿轴向运动，而不在径向上发生偏移，从而严格保证活塞与气缸内壁之间的气隙厚度。

由上述论述可知，板弹簧在直线压缩机技术中起着核心的关键作用，板弹簧设计与制造质量的优劣将直接影响到间隙密封的效果，从而对直线压缩机的效率、可靠性和工作寿命都产生决定性的影响。

在实践中，蜗旋板弹簧是直线压缩机最为常用的板弹簧类型，它有数条蜗旋臂组成，分为蜗旋槽、外缘、内缘、中心孔和外缘固定孔等关键部位。蜗旋板弹簧的设计开发需要经过复杂的计算并利用建模分析的方法尽量使结构得到优化，以获得所需的关键参数值。在投入实用之前，还需要对设计和加工完成的实物样品进行详细的检验分析和测试，对比设计计算和模型分析，找出材料和加工工艺方面可能存在的问题，并获取在结构上进一步优化的反馈信息。在这其中，轴向刚度和径向刚度的测量是非常关键的两项测试。

相比较轴向刚度，蜗旋板弹簧径向刚度的测量要求更高，因为在径向方向上，当蜗旋板弹簧内缘和外缘分别固定并施加拉力或压力时，只有内缘和外缘的受力方向完全重叠时，才能准确测出板弹簧的径向强度。否则，只要出现微小的偏置，板弹簧就会产生翻折，整个测试过程完全失效。因而，实践中，对用于蜗旋板弹簧径向刚度测量的测试装置要求十分严格，它需要固定板弹簧的内、外缘，并能将受力方向严格控制在一条直线上；尤为困难的是，这两个受力方向均为蜗旋板弹簧的径向，蜗旋板弹簧一般都是厚度低于1.0mm的薄片，这给径向刚度的测量无形中增加了许多困难。由于长寿命牛津型直线压缩机在国内的发展还处于起步阶段，故而用于其蜗旋板弹簧径向刚度的专用测试装置还不多见。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种直线压缩机蜗旋板弹簧径向刚度的测试装置及制造方法。

本发明的目的在于，通过所发明的测试装置分别固定蜗旋板弹簧的内缘和外缘，使内缘和外缘相互之间在分别受力的状态下产生位移，又能使两个受力方向完全重叠，以便准确测量出板弹簧在径向受力之后的位移量和对应的强度值以及变化趋势，为蜗旋板弹簧的设计优化和制作提供准确实测数据的对比及参考。

所发明的直线压缩机蜗旋板弹簧径向刚度的测试装置包括上吊耳1、定位销2、盖板3、底座4、固定螺钉5、固定螺母6、下吊耳7、内垫圈8、外垫圈9、内垫片10、外垫片11，其中：

上吊耳1的上部加工有与上吊耳上端面41垂直的上吊耳螺纹孔13，侧向加工有横向贯通上吊耳1的上吊耳定位销孔12；

盖板3的一侧加工有盖板定位圈20，另一侧加工有盖板导向槽18，中心开有盖板中心孔21，沿盖板3的外缘圆周加工有与板弹簧外缘固定孔36数目相同的盖板外缘固定孔37，并开有一个横向贯通盖板3的盖板定位销孔19；