CN203868209U - 一种用于斯特林制冷机的动力吸振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，包括依次固定相连的第一板簧部、质量圆环和第二板簧部。第一板簧部和第二板簧部结构相同，均包括多片依次叠加的六臂板簧。六臂板簧包括圆形板材和均匀分布在圆形板材上的6条型线凹槽。质量圆环上设有多个均匀分布的螺纹孔。第一板簧部和第二板簧部分别通过垫片与质量圆环相连。相邻的两片六臂板簧之间设有第一板簧垫片和第二板簧垫片。圆形板材的圆周上设有均匀分布的连接孔，圆形板材的中间设有安装孔。第一板簧部和第二板簧部之间设有板簧支撑部。本实用新型有效延长了动力吸振器板簧的使用寿命，具有结构简单、制作成本低等特点。

Description

一种用于斯特林制冷机的动力吸振器

技术领域

本实用新型涉及斯特林制冷机技术领域，具体涉及一种用于斯特林制冷机的动力吸振器。

背景技术

斯特林制冷机主要由压缩机和膨胀机两部分构成，用于为安装在其冷头上的电子器件提供低温工作环境。压缩机和膨胀机的往复运动会使冷头产生振动，当冷头振动超过一定振幅时，电子器件的工作性能会受到严重影响。为了保证斯特林制冷机和电子器件的性能，一般通过主动减振或被动减振两种方式来对冷头振动进行有力控制。动力吸振器是被动减振控制方式的一种，因具有结构简单、无功耗、对单频或者窄频振动具有明显减振效果等特点，而广泛应用于机械振动控制或结构振动控制当中。动力吸振器通过利用多自由度系统的反共振特性，将振动的能量转移到吸振器附加质量上来减小或抑制原结构的振动。动力吸振器可应用在振动频率为60Hz的斯特林制冷机中。

现有的动力吸振器由2片2mm厚的两臂板簧和具有一定质量的质量环构成，其最大外径为91mm。当斯特林制冷机振动力较大时，两臂板簧的行程最大能达到6mm，这会使两臂板簧因根部应力集中大而损坏。为了延长两臂板簧的使用寿命，可以选用疲劳极限高的板簧材料并保证板簧热处理后硬度的均匀性和形位公差，但这对目前的工艺水平来说具有一定难度，且制作成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，该动力吸振器不仅解决了板簧应力集中大的问题，有效延长了动力吸振器板簧的使用寿命，还具有结构简单、制作成本低等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，包括依次固定相连的第一板簧部、质量圆环和第二板簧部。所述的第一板簧部和第二板簧部结构相同，均包括多片依次叠加的六臂板簧。所述的六臂板簧包括圆形板材和均匀分布在圆形板材上的6条型线凹槽。

进一步的，所述的质量圆环为不锈钢材料，质量圆环上设有多个均匀分布的螺纹孔。根据需要可以在质量圆环侧壁上安装不同数量的螺钉，以使质量圆环的质量可以在一定范围内进行调节，从而微调吸振器的减振效果。

进一步的，所述的第一板簧部和第二板簧部分别通过垫片与质量圆环相连。在第一板簧部和第二板簧部中，相邻的两片六臂板簧之间沿径向依次设有圆环状的第一板簧垫片和第二板簧垫片，所述的第一板簧垫片位于安装孔的圆周外侧，所述的第二板簧垫片位于圆形板材的外圆周内侧。通过在相邻的两片六臂板簧之间设置第一板簧垫片和第二板簧垫片，在第一板簧部、第二板簧部与质量圆环之间设置垫片，不仅能够有效避免动力吸振器工作过程中各部件相互干涉、影响减振效果，还能减小每片板簧的应力集中。

进一步的，所述的圆形板材的圆周上设有均匀分布的连接孔，圆形板材的中间设有安装孔。所述的连接孔用于通过螺栓将第一板簧部、第二板簧部和质量圆环紧固到一起。所述的安装孔用于从各片六臂板簧的中间穿过螺栓将本实用新型与斯特林制冷机尾部紧固到一起。

进一步的，所述的第一板簧部和第二板簧部之间设有板簧支撑部。所述的板簧支撑部包括依次相连的第一卡环、中间支撑和第二卡环。所述的第一卡环和第二卡环上分别设有用于固定中间支撑的阶梯孔。所述的中间支撑上设有与安装孔相对应的支撑安装孔。通过在两个板簧部之间设置板簧支撑部，能够使两个板簧部各个位置之间的间距相等，保证动力吸振器的减振效果。

更进一步的，所述的型线凹槽包括两条曲线、型线首部、型线根部和凹槽。所述的两条曲线同一端分别通过型线首部和型线根部将两条曲线光滑连接成一条闭合曲线，所述的凹槽位于闭合曲线中间。所述的两条曲线的形状为圆的渐开线，所述的型线首部和型线根部均为多段圆弧首尾相连而成的连接曲线。通过将首部和根部设计为多段圆弧光滑连接，能够有效减少型线凹槽根部和首部的应力集中。所述的6条型线凹槽分别呈渐开线形分布，通过优化设计六臂板簧的型线凹槽的参数以及优化型线凹槽根部形状，能够有效减少应力集中。

由以上技术方案可知，本实用新型首先通过六臂板簧型线凹槽的设计和第一板簧部、第二板簧部的设计，有效减小了板簧的应力集中、延长了板簧的使用寿命。其次，本实用新型通过在质量圆环侧壁上设置螺纹孔，使质量圆环质量可调节，实现了动力吸振器减振效果的微调。再次，本实用新型通过垫片和第一板簧垫片的设计，避免了各片板簧之间、板簧部与质量圆环之间发生相互干涉，提高了动力吸振器的工作稳定性。综上所述，本实用新型不仅解决了板簧应力集中大的问题，有效延长了动力吸振器板簧的使用寿命，还具有结构简单、制作成本低等特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是六臂板簧的结构示意图；

图3是本实用新型的安装示意图。

其中：

1、螺栓，2、第一板簧垫片，3、第一卡环，4、中间支撑，5、质量圆环，6、垫片，7、六臂板簧，8、螺纹孔，9、制冷机，10、套筒，11、动力吸振器,12、圆形板材，13、型线凹槽，14、连接孔，15、安装孔，16、第二卡环,17、第二板簧垫片，18、型线根部，19、型线首部,20、曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1-图3所示的一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，包括依次固定相连的第一板簧部、质量圆环5和第二板簧部。所述的第一板簧部和第二板簧部结构相同，均包括多片依次叠加的六臂板簧7。所述的六臂板簧7包括圆形板材12和均匀分布在圆形板材12上的6条型线凹槽13。优选的，所述的第一板簧部和第二板簧部均包括3片依次叠加的六臂板簧7。通过将两个板簧部设计为3片依次叠加的六臂板簧7，并在两个板簧部之间设置质量圆环5，不仅能够起到良好的减振效果，还能有效避免应力集中，延长动力吸振器及板簧的使用寿命。

进一步的，所述的第一板簧部和第二板簧部之间设有板簧支撑部。所述的板簧支撑部包括依次相连的第一卡环3、中间支撑4和第二卡环16。所述的第一卡环3和第二卡环16上分别设有用于固定中间支撑4的凹槽。所述的中间支撑4上设有与安装孔15相对应的支撑安装孔。通过在两个板簧部之间设置板簧支撑部，能够使两个板簧部各个位置之间的间距相等，保证板簧在未工作状态下，无初变形。

进一步的，所述的型线凹槽13包括两条曲线20、型线首部19、型线根部18和凹槽。所述的两条曲线20同一端分别通过型线首部19和型线根部18将两条曲线20光滑连接成一条闭合曲线；所述的凹槽位于闭合曲线中间。所述的两条曲线20的形状为圆的渐开线，所述的型线首部19和型线根部18均为多段圆弧首尾相连而成的连接曲线。通过将型线首部19和型线根部18设计为多段圆弧光滑连接，能够有效减少型线凹槽13的根部18和首部19的应力集中。所述的6条型线凹槽分别呈渐开线形分布，通过优化设计六臂板簧的型线凹槽的参数以及优化型线凹槽根部形状，能够有效减少应力集中。

所述的六臂板簧7采用1mm厚的瑞典钢板材加工而成，六臂板簧7的设计行程为6mm，外径为91mm，内径6.1mm。通过优化设计六臂板簧的型线凹槽13的参数以及优化型线凹槽根部形状，能够有效减少应力集中。

进一步的，所述的质量圆环5为不锈钢材料，质量圆环5上设有多个均匀分布的螺纹孔8。优选的，所述的螺纹孔8为8个设置在质量圆环5侧壁上的M4螺纹孔。根据需要可以在质量圆环5侧壁上安装不同数量的螺钉，以使质量圆环5的质量可以在一定范围内进行调节，从而实现动力吸振器减振效果的微调。

进一步的，所述的第一板簧部和第二板簧部分别通过垫片6与质量圆环5相连。在第一板簧部和第二板簧部中，相邻的两片六臂板簧7之间沿径向依次设有圆环状的第一板簧垫片2和第二板簧垫片17，所述的第一板簧垫片2位于安装孔15的圆周外侧，所述的第二板簧垫片17位于圆形板材12的外圆周内侧。优选的，所述的垫片6和第一板簧垫片2的厚度均为1mm。通过在相邻的两片六臂板簧7之间设置第一板簧垫片2和第二板簧垫片17，在第一板簧部、第二板簧部与质量圆环5之间设置垫片6，不仅能够有效避免动力吸振器工作过程中各部件相互干涉、影响减振效果，还能减小每片板簧的应力集中。

更进一步的，所述的圆形板材12的圆周上设有均匀分布的连接孔14，圆形板材12的中间设有安装孔15。所述的连接孔14用于通过螺栓将第一板簧部、第二板簧部和质量圆环5紧固到一起。所述的安装孔15用于从各片六臂板簧7的中间穿过螺栓将本实用新型与斯特林制冷机尾部紧固到一起。

本实用新型的具体装配过程如下：

首先，根据电子图纸在1mm厚的瑞典钢板材上加工6条型线凹槽13，在加工完毕后要进行滚抛及防锈处理。在板材12圆周上开设4个均匀分布的连接孔14，用以通过螺栓1将连接板簧部和质量圆环5。在板材12圆心处开设1个安装孔15，用以将动力吸振器固定安装到制冷机9尾部。其次，将每3片六臂板簧7依次叠加到一起组成第一板簧部和第二板簧部，在相邻的两片六臂板簧7之间放置有第一板簧垫片2。先在第一板簧部和第二板簧部中心处设有板簧支撑部，然后将第一板簧部和第二板簧部通过螺栓固定到质量圆环5的上下两端，在两个板簧部与质量圆环5之间设有垫片6。再次，通过螺栓依次穿过第一板簧部、板簧支撑部和第二板簧部，将动力吸振器11通过套筒10固定安装到制冷机9尾部。通过在制冷机9尾部与动力吸振器11之间设置套筒10，既起到了连接作用，又避免了动力吸振器11工作时板簧与制冷机9发生碰撞、影响动力吸振器11的性能。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，其特征在于：包括依次固定相连的第一板簧部、质量圆环（5）和第二板簧部；所述的第一板簧部和第二板簧部结构相同，均包括多片依次叠加的六臂板簧（7）；所述的六臂板簧（7）包括圆形板材（12）和均匀分布在圆形板材（12）上的6条型线凹槽（13）。

2.根据权利要求1所述的一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，其特征在于：所述的质量圆环（5）上设有多个均匀分布的螺纹孔（8）。

3.根据权利要求1所述的一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，其特征在于：所述的圆形板材（12）的圆周上设有均匀分布的连接孔（14），圆形板材（12）的中间设有安装孔（15）。

4.根据权利要求3所述的一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，其特征在于：所述的第一板簧部和第二板簧部分别通过垫片（6）与质量圆环（5）相连；在第一板簧部和第二板簧部中，相邻的两片六臂板簧（7）之间沿径向依次设有圆环状的第一板簧垫片（2）和第二板簧垫片（17），所述的第一板簧垫片（2）位于安装孔（15）的圆周外侧，所述的第二板簧垫片（17）位于圆形板材（12）的外圆周内侧。

5.根据权利要求3所述的一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，其特征在于：所述的第一板簧部和第二板簧部之间设有板簧支撑部；所述的板簧支撑部包括依次相连的第一卡环（3）、中间支撑（4）和第二卡环（16）；所述的第一卡环（3）和第二卡环（16）上分别设有用于固定中间支撑（4）的凹槽；所述的中间支撑（4）上设有与安装孔（15）相对应的支撑安装孔。

6.根据权利要求4所述的一种用于斯特林制冷机的动力吸振器，其特征在于：所述的型线凹槽（13）包括两条曲线（20）、型线首部（19）、型线根部（18）和凹槽；所述的两条曲线（20）同一端分别通过型线首部（19）和型线根部（18）将两条曲线（20）光滑连接成一条闭合曲线；所述的凹槽位于闭合曲线中间；所述的两条曲线（20）的形状为圆的渐开线，所述的型线首部（19）和型线根部（18）均为多段圆弧首尾相连而成的连接曲线。