CN109374330A - 一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置与评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置与评价方法。其包括待评价的自由活塞式制冷机，温度箱，位移传感器，位移测试器，数采仪和电脑。温度箱用来给制冷机提供保温环境；位移传感器和位移测试器用来测试位移对驱动电源的响应；数采仪和电脑用来对测试数据进行分析。本发明的优点在于通过此装置，可以快速的检测出制冷机装配时是否存在磨损，剔出装配不达标的制冷机，确保制冷机无磨损、高可靠。

Description

一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置与评价方法

技术领域：

本发明属于制冷机技术领域，涉及一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置与评价方法。

背景技术：

近年来，我国航天事业的蓬勃发展，使得低温制冷机在航空航天的应用需求越来越明显，低温制冷机在超导、红外探测器中的应用也越来越广泛。为满足空间应用，长寿命是制冷机非常重要的关键，而磨损是影响制冷机长寿命的重要因素。

自由活塞制冷机采用板弹簧支撑的间隙密封，其间隙密封主要有三处，分别是压缩机活塞与汽缸之间的密封、膨胀机排出器与汽缸之间的密封、膨胀机轴与板簧座之间的密封。利用板弹簧轴向刚度小、径向刚度大来保证各部位之间无接触，理论上消除了接触磨损，提高了制冷机的运行寿命，避免了由于磨损带来的性能下降。但是，如何在实际过程中评判自由活塞制冷机装配时是否进入完全无磨损状态，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置与评价方法，可以快速的检测出制冷机装配时是否存在磨损，剔出装配不达标的制冷机，确保制冷机无磨损、高可靠。

本发明评价自由活塞式制冷机装配质量的装置，包括位移传感器1、温度箱2、位移测试器3、数采仪4、电脑5；其特征在于：

位移传感器1安装于待评价自由活塞式制冷机上，并将制冷机放置于温度箱2内，位移传感器1与位移测试器3相连测试位移，位移测试器3与数采仪4相连、数采仪4与电脑5相连；给制冷机施加驱动电源后，位移传感器1与位移测试器3测出制冷机位移，并由数采仪4对位移数据进行采集，并将采集数据传入电脑5中进行数据处理。

所述位移传感器1为非接触式位移传感器，测量精度优于10微米。

所述数采仪4带宽优于500MHz，最大实时取样速率优于5GSa/s。

本发明的评价自由活塞式制冷机装配质量装置的评价方法，具有以下步骤：

1)将待评价制冷机抽真空后放入温度箱(2)，分别在高温70℃和低温-50℃下对制冷机进行12小时保温；

2)给制冷机施加一个微小的驱动电源，在室温下，通过位移传感器(1)和位移测试器(3)分别测得活塞上行和下行位移响应曲线，将两者进行对比，若基本重合，则制冷机装配无磨损；若位移响应曲线存在偏移，则制冷机装配存在磨损。

本发明的优点在于通过此装置，可以快速的检测出制冷机装配时是否存在磨损，剔出装配不达标的制冷机，确保制冷机无磨损、高可靠。

附图说明：

图1为本发明制冷机装配质量检验装置图。

图2为本发明在真空下活塞上行受力图。

图3为本发明在真空下活塞下行受力图。

图4为本发明无摩阻时位移驱动响应曲线图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例进一步描述本发明。

如图1所示，本发明评价自由活塞式制冷机装配质量的装置，包括位移传感器1、温度箱2、位移测试器3、数采仪4、电脑5；其特征在于：

位移传感器1安装于待评价自由活塞式制冷机上，并将制冷机放置于温度箱2内，位移传感器1与位移测试器3相连测试位移，位移测试器3与数采仪4相连、数采仪4与电脑5相连；给制冷机施加驱动电源后，位移传感器1与位移测试器3测出制冷机位移，并由数采仪4对位移数据进行采集，并将采集数据传入电脑5中进行数据处理。

所述位移传感器1为非接触式位移传感器，测量精度优于10微米。

所述数采仪4为Tektronix TDS5054带宽为500MHz，最大实时取样速率为5GSa/s。

本发明的评价自由活塞式制冷机装配质量装置的评价方法，具有以下步骤：

1)将待评价制冷机抽真空后放入温度箱(2)，分别在高温70℃和低温

-50℃下对制冷机进行12小时保温；

2)给制冷机施加一个微小的驱动电源，在室温下，通过位移传感器(1)

和位移测试器(3)分别测得活塞上行和下行位移响应曲线，将两者进行对比，若基本重合，则制冷机装配无磨损；若位移响应曲线存在偏移，则制冷机装配存在磨损。

如图2和图3所示，当制冷机内部为真空时，对活塞受力进行分析。

当活塞上行时，其受力平衡方程为：

F_e1＝F_k+f

当活塞下行返回至同一点时，其受到的摩擦力大小不变，方向改变，而受到的板弹簧回复力不变，其受力平衡方程为：

F_e2+f＝F_k

可得：

F_e1-F_e2＝2f

当活塞所受的摩擦阻力为零时，驱动活塞上行和下行时所需的驱动力一致。

如图4所示，分别测得活塞上行和下行位移响应曲线，将两者进行对比，两者基本重合，则制冷机装配无磨损；

最后应说明的是：本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置，包括位移传感器(1)、温度箱(2)、位移测试器(3)、数采仪(4)、电脑(5)；其特征在于：

所述的位移传感器(1)安装于待评价自由活塞式制冷机上，并将制冷机放置于温度箱(2)内，位移传感器(1)与位移测试器(3)相连测试位移，位移测试器(3)与数采仪(4)相连、数采仪(4)与电脑(5)相连；给制冷机施加驱动电源后，位移传感器(1)与位移测试器(3)测出制冷机位移，并由数采仪(4)对位移数据进行采集，并将采集数据传入电脑(5)中进行数据处理。

2.根据权利要求1所述的一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置，其特征在于：所述位移传感器(1)为非接触式位移传感器，测量精度优于10微米。

3.根据权利要求1所述的一种评价自由活塞式制冷机装配质量的装置，其特征在于：所述数采仪(4)带宽优于500MHz，最大实时取样速率优于5GSa/s。

4.一种基于权利要求1所述的评价自由活塞式制冷机装配质量装置的自由活塞式制冷机装配质量评价方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将待评价制冷机抽真空后放入温度箱(2)，分别在高温70℃和低温-50℃下对制冷机进行12小时保温；

2)给制冷机施加一个微小的驱动电源，在室温下，通过位移传感器(1)和位移测试器(3)分别测得活塞上行和下行位移响应曲线，将两者进行对比，若基本重合，则制冷机装配无磨损；若位移响应曲线存在偏移，则制冷机装配存在磨损。