金雷

摘 要：研究直線壓縮機(jī)性能以及可靠性的提升方式，在現(xiàn)階段深冷與普冷領(lǐng)域，直線壓縮機(jī)得到更為廣泛應(yīng)用的大環(huán)境下，顯得尤為重要。柔性板彈簧在直線壓縮機(jī)的存在形式，多是通過在活塞運(yùn)動軸上，組裝多片組件等方式來實(shí)現(xiàn)，并用薄墊片隔開相鄰的板彈簧片。想要達(dá)成氣缸無摩擦地與活塞進(jìn)行相對運(yùn)行，可以采取柔性板彈簧技術(shù)，結(jié)合間隙密封技術(shù)的方式來實(shí)現(xiàn)，除此之外，兩種技術(shù)的結(jié)合，在一定程度上，可以減少因使用潤滑油而產(chǎn)生的污染問題。通過分析柔性板彈簧組件，在對板彈簧組件建模的基礎(chǔ)上，對板彈簧組件，受各種厚度墊片壓力所產(chǎn)生的影響，板彈簧片的數(shù)量，對板彈簧組件的頻率產(chǎn)生變化的規(guī)律，包括間隙密封，受不同板彈簧組件裝配方式的影響。

關(guān)鍵詞：柔性板彈簧組件 安裝方式 墊片 模態(tài)分析

中圖分類號：TB65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0130-02

直線壓縮機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，作為其關(guān)鍵部位，柔性板彈簧在對活塞及電機(jī)動子的支撐方面，維持活塞和氣缸之間密封間隙的穩(wěn)定方面，發(fā)揮了巨大的作用。板彈簧的片數(shù)、片厚度，墊片數(shù)以及墊片厚度，對板彈簧組件的應(yīng)力包括頻率，產(chǎn)生了一定影響。除此之外，活塞偏移量也容易受不同的板彈簧組件裝配方式、板彈簧個數(shù)以及軸間距的影響。

1 對安裝柔性板彈簧的方式及間隙密封的影響分析

1.1 安裝板彈簧組件的方式

柔性板彈簧組件，在直線壓縮機(jī)中的安裝方式，主要分為兩種：單邊安裝以及雙邊安裝。單邊安裝方式的主要特點(diǎn)，是在直線電機(jī)的相同側(cè)，進(jìn)行柔性板彈簧組件安裝工作。在單邊安裝方式中，有可以細(xì)分為雙電子式對置活塞、整體式自由活塞。分置式制冷劑常用雙電子式對置活塞；整體式制冷劑常用整體式自由活塞安裝方式?；钊M(jìn)行運(yùn)動時，由于受到電機(jī)產(chǎn)生的電磁力，活塞徑向不均勻的氣體氣壓原因，產(chǎn)生的其體力，還有活塞重力等多種因素的干擾，會在受到徑向力的作用下，產(chǎn)生徑向偏移現(xiàn)象，氣缸與活塞之間，密封間隙的大小程度，遭到破壞。

與單邊安裝不同的是，雙邊安裝方式的主要為在電機(jī)的兩側(cè)，對稱安裝柔性板彈簧組件。達(dá)成支撐活塞自重的效果，主要依靠柔性板彈簧組件存在的徑向剛度，分置式低溫制冷劑常采用雙邊安裝方式。雙邊安裝方式相較于單邊安裝方式，在加工以及裝配環(huán)節(jié)，更為復(fù)雜，因此，雙邊安裝方式在應(yīng)用范圍的廣度方面不如單邊安裝方式。

1.2 安裝柔性板彈簧組件方式的不同，對間隙密封產(chǎn)生的影響

運(yùn)動活塞，受直線壓縮機(jī)中，不同的柔性板彈簧安裝方式的影響，在徑向偏移方面產(chǎn)生了較大的變化。通過對活塞在徑向偏移方面變化的研究，可以得出，活塞與氣缸之間間隙密封大小變化的規(guī)律。盡管通過對間隙密封技術(shù)的采用，現(xiàn)代長壽命低溫制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)了無油潤滑的效果，但不容忽視的是，間隙密封的大小因活塞偏移現(xiàn)象在直線壓縮機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)而被改變，這也導(dǎo)致制冷機(jī)的性能，因密封損失作用在很大程度上受到影響。

間隙密封損失和半徑間隙的三次方以及壓力波幅值存在正比關(guān)系，間隙密封損失在與密封長度方面存在反比關(guān)系，通過分析得知，密封損失無關(guān)于工作頻率。由于活塞產(chǎn)生的徑向偏移現(xiàn)象，使得密封的半徑間隙，在密封長度的方向上，存在增大趨勢，與此同時，密封的損失，也因此趨勢而隨之增大。

2 分析安裝柔性板彈簧組件的兩種方式

2.1 分析單邊安裝

間隙密封技術(shù)在直線壓縮機(jī)中，其主要存在10～20μm。間隙密封在徑向受到較小力的時候，效果被破壞。在活塞上的徑向偏移量，明顯受到墊片厚度的影響，偏移量可以利用增加墊片數(shù)量的形式，達(dá)到減小的效果。此外，降低徑向偏移量的方法，還可以通過添加柔性板彈簧片的數(shù)量來達(dá)到，這種方法可以使偏移量成倍減少。通過研究得知，活塞徑向偏移量與密封半徑間隙上的密封長度存在正比關(guān)系，徑向偏移量的縮小，長度變化也隨之變小，因此，氣缸和活塞之間也就存在越小的密封損失。

2.2 分析雙邊安裝

由于電機(jī)在兩組柔性板彈簧中間，是安裝雙邊柔性板彈簧組件的主要形式，這也導(dǎo)致了柔性板組件之間存在著較大的間距，活塞軸受到的主要徑向磁力，來自于電機(jī)，在分析雙邊安裝時，保持活塞尺寸大小，活塞軸存在變量，利用由三片柔性板彈簧進(jìn)行裝配的組件，分析活塞軸間距不同時，活塞在徑向偏移量上的變化。經(jīng)過分析得知，雙邊安裝方式，活塞在徑向偏移量上，明顯比單邊安裝方式上的偏移量要小，活塞的徑向偏移量，可以通過對柔性板彈簧組件之間的間距，進(jìn)行加大處理，來達(dá)到減小徑向偏移量的效果。

2.3 分析板彈簧組件模態(tài)

柔性板彈簧在應(yīng)力方面，受到墊片厚度不同影響的變化較小。壓縮機(jī)在通常情況下的運(yùn)行頻率，大多保持在30～70 Hz，柔性板彈簧種類的不同，但其一階固有頻率，都不在壓縮機(jī)正常運(yùn)行頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)，因此，不會由于產(chǎn)生共振，導(dǎo)致板彈簧臂出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，在一定程度上，對于噪音也是很大的改善。不同的柔性板彈簧組件，也有較為接近的二、三階固有頻率，不同的柔性板彈簧在同樣厚度時，也有較為接近的同階頻率。這說明，板彈簧片數(shù)的增加，不會改變?nèi)嵝园鍙椈傻念l率，其存在固有特性的特點(diǎn)。利用對板彈簧組件安裝方式、安裝間距、墊片厚度方面存在的差異，進(jìn)行分析，得出活塞徑向偏移量的變化對密封半徑間隙產(chǎn)生的影響。從得出的結(jié)果了解到，在進(jìn)行單邊安裝方式時，在活塞軸上，安裝多個板彈簧組件，使得裝配方式更加優(yōu)化。

3 結(jié)語

利用分析柔性板彈簧組件，可以了解到，不同厚度的墊片，對于板彈簧組件在最大等效應(yīng)力方面，沒有很明顯的變化和影響；利用分析柔性板彈簧組件模態(tài)，得出其自振頻率，確保板彈簧組件的運(yùn)行范圍，不出現(xiàn)在電機(jī)系統(tǒng)的共振頻率之內(nèi)，柔性板彈簧組件的彈簧臂，也不會因引起共振，出現(xiàn)擠壓膨脹，而導(dǎo)致彈簧臂折斷的情況。

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