制冷线性压缩机弹簧组件的设计与研究

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2021.12.008

中国机械工程 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (12): 1449-1455.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.12.008

制冷线性压缩机弹簧组件的设计与研究

陈洪月1,2,3;张站立1;林青竹1

1.辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新，123000
2.中国煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心，阜新，123000
3.矿山液压技术与装备国家工程研究中心，阜新，123000

出版日期:2021-06-25 发布日期:2021-07-08
通讯作者: 张站立(通信作者)，男，1994年生，硕士研究生。研究方向为机械设计及理论。E-mail：zhanlistudy@126.com。
作者简介:陈洪月，男，1982年生，教授。研究方向为机械系统结构优化设计。发表论文48篇。E-mail：chyxiaobao@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金（51874157）；
国家重点研发计划（2017YFC0804305）；
辽宁省自然科学基金（2019-MS-161）；
2019年度辽宁省高等学校创新人才（理）项目（LR2019030）；
辽宁工程技术大学创新领军团队（LNTU20TD-02）

Design and Research of Refrigeration Linear Compressor Spring Assembly

CHEN Hongyue1,2,3;ZHANG Zhanli1;LIN Qingzhu1

1.College of Mechanical Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin,Liaoning,123000
2.Dynamic Research for High-end Complete Integrated Coal Mining Equipment and Big Data Analysis Center,China National Coal Association,Fuxin, Liaoning,123000
3.Combined Mining Technology and Equipment Engineering National Research Center,Fuxin,Liaoning,123000

Online:2021-06-25 Published:2021-07-08

摘要/Abstract

摘要： 为减小弹簧组件体积并满足制冷线性压缩机的刚度需求，设计出一种基于阿基米德螺线的圆柱臂盘簧。采用有限元分析方法对涡旋臂板弹簧和新型圆柱臂盘簧的径向与轴向的刚度变化、应力变化特性和等效质量进行了分析对比，对两种弹簧的轴向刚度特性进行了实验验证，并将新型圆柱臂盘簧用于弹簧组件。研究结果表明，圆柱臂盘簧具有较大的径向刚度和轴向刚度，且动态刚度恒定，改进后的弹簧组在提供较大轴向刚度的同时有效减小了弹簧组的体积和质量。

关键词: 线性压缩机, 盘簧, 有限元, 弹簧组件, 刚度

Abstract: To reduce volume of spring assembly and meet stiffness requirements of refrigeration linear compressor, a cylindrical arm coil spring was designed based on spiral of Archimedes. Variation of radial and axial stiffness, stress characteristics, and equivalent mass of scroll arm plate spring, and a new type cylindrical arm coil spring were analyzed and compared by finite element analysis method. Axial stiffness characteristics of both type springs were verified experimentally, and the new type of cylindrical arm coil spring was applied to spring assembly. Research results show that the cylindrical arm coil spring has large radial stiffness, axial stiffness, and constant dynamic stiffness. The improved spring assembly provides greater axial stiffness and reduces volume and mass of spring assembly effectively.

Key words: linear compressor, coil spring, finite element, spring assembly, stiffness

中图分类号:

TH122
TH135

陈洪月, 张站立, 林青竹. 制冷线性压缩机弹簧组件的设计与研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(12): 1449-1455.

CHEN Hongyue, ZHANG Zhanli, LIN Qingzhu. Design and Research of Refrigeration Linear Compressor Spring Assembly[J]. China Mechanical Engineering, 2021, 32(12): 1449-1455.

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参考文献

［1］LIANG K. A Review of Linear Compressors for Refrigeration［J］. International Journal of Refrigeration, 2017，84: 253-273.
［2］BANSAL P, VINEYARD E, ABDELAZIZ O. Advances in Household Appliances—a Review［J］. Applied Thermal Engineering, 2011, 31:3748-3760.
［3］陈曦, 刘颖, 袁重雨, 等. 基于费马曲线的柔性弹簧的理论与试验研究［J］. 机械工程学报, 2011, 47(18):130-136.
CHEN Xi，LIU Ying，YUAN Zhongyu，et al.Theory and Experimental Study on Flexure Spring Based Fermat Curve［J］.Journal of Mechanical Engineering，2011，47(18):130-136.
［4］LEE C C, PAN R B. Flexure Bearing Analysis Procedures and Design Charts［M］. Boston:Springer, 1997.
［5］RAWLINGS R M, MISKIMINS M. Flexure Springs Applied to Low-cost Linear Drive Cryocoolers［M］∥Cryocoolers 11. Boston:Springer, 2002：103-110.
［6］TROLLIER T, RAVEX A, CRESPI P, et al. High Capacity Flexure Bearing Stirling Cryocooler On-board the ISS［M］∥Cryocoolers 12. Boston:Springer，2003：31-35.
［7］陈楠. 涡旋柔性弹簧型线设计及有限元分析［J］. 中国机械工程，2006, 17(12)：1261-1265.
CHEN Nan. Design and Finite Element Analysis of Spiral Flexure Spring［J］. China Mechanical Engineering, 2006, 17(12):1261-1265.
［8］GAUNEKAR A S, GODDENHENRICH T, HEIDEN C. Finite Element Analysis and Testing of Flexure Bearing Elements［J］. Cryogenics， 1996,36:359-364.
［9］WONG T E, PAN R B, JOHNSON A L. Novel Linear Flexure Bearing［C］∥7th International Crycooler Conference. Santa Fe, 1993:675-698.
［10］MARQUARDT E, RADEBAUGH R. Design Optimization of Linear-arm Flexure Bearing［M］∥Cryocoolers 8. Boston:Springer, 1993:293-304.
［11］QIU S, ALLEN A, PETERSON. Flexure Design and Testing for STC Stirling Convertors［C］∥The 1st International Energy Conversion Engineering Conference. Portsmouth, Virginia, 2003：1-7.
［12］陈楠. 大冷量斯特林制冷机用动磁式直线压缩机关键部件及整机性能研究［D］. 上海:上海交通大学, 2007.
CHEN Nan. Theoretical and Experimental Study of the Moving-magnet Linear Compressor Stirling Refrigerator with Large Cooling Capacity ［D］. Shanghai：Shanghai Jiao Tong University, 2007.
［13］YAN P, CHEN G, et al. 15K Two-stage Stirling-type Pulse-tube Cryocooler［J］. Cryogenics, 2009,49(2):103-106.
［14］陈楠,陈曦,吴亦农,等. 涡旋柔性弹簧及组件性能实验研究［J］. 低温技术, 2005, 33(4):5-8.
CHEN Nan, CHEN Xi, WU Yinong, et al. Experimental Study on the Performance of Spiral Flexure Spring and Its Subassembly［J］.Cryogenic, 2005, 33(4):5-8.

[1]	胡超, 刘佐民. 基于材料匹配性的球轴承Heathcote黏-滑模型研究 [J]. J4, 201016, 21(16): 1969-1973.
[2]	董国疆, 赵长财, 曹秒艳, 郝海滨, 杨东峰. 圆筒件固体颗粒介质成形壁厚及变形规律研究 [J]. J4, 201016, 21(16): 1992-1998.
[3]	张金阳, 许伟春, 王笑含, 江小辉, 高山. 铣削工艺优化对镍基高温合金加工残余应力分布影响研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(04): 624-635.
[4]	胡波, 安锦运, 尹来容, 周长江. 小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 74-82.
[5]	陈光宇, 翁直威, 张松, . 考虑尺寸误差与径向载荷的双螺母滚珠丝杠静刚度分析[J]. 中国机械工程, 2023, 34(24): 2952-2962.
[6]	郝壮壮, 张庆春, 胡云波, 郭宜斌, 王东华, 李玩幽. 齿面摩擦和几何偏心对含变位直齿轮啮合刚度的影响研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(23): 2812-2823.
[7]	赵泽民, 王立华, 黄洪燚, 陈太茂, 蒋维. 动力稳定作业参数对道床稳定性的影响[J]. 中国机械工程, 2023, 34(19): 2313-2319，2369.
[8]	郭伟, 曹宏瑞, 訾艳阳, 尉询楷. 滚动轴承接触疲劳裂纹建模与扩展规律研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(16): 1891-1899.
[9]	沈惠平, 李霞, 李菊, 李涛, 孟庆梅, 吴广磊. 约束支链或无约束支链对并联机构运动学与刚度性能的影响——以两个部分运动解耦的新型三平移并联机构的设计、分析及其优选为例[J]. 中国机械工程, 2023, 34(13): 1533-1549.
[10]	杜中秋, 沈惠平, 孟庆梅, 李涛, 杨廷力. 运动解耦且正解符号化的8R两平移空间并联机构的设计与性能分析[J]. 中国机械工程, 2023, 34(12): 1425-1435.
[11]	张龙, 张号, 王朝兵, 王晓博, 文培田, 赵丽娟. 显式动力学驱动的轴承变工况故障诊断方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(08): 982-992.
[12]	曹秒艳, 胡晗, 李小钊, 宋鹏飞, 隋宽鹏, 付敏, . 真空灭弧室主屏蔽罩的固体颗粒介质成形工艺[J]. 中国机械工程, 2023, 34(08): 1000-1006.
[13]	文彦臻, 邓云华, 贾震. 气凝胶填充金属蜂窝夹层结构隔热性能试验与模拟[J]. 中国机械工程, 2023, 34(05): 556-562.
[14]	陈鑫, 刘江南, 龙汪鹏, 吕剑文. 多交叉曲梁簧片柔性铰链的力学建模与性能分析[J]. 中国机械工程, 2023, 34(03): 269-276，286.
[15]	梁志强, 石贵红, 杜宇超, 叶玉玲, 籍永建, 陈司晨, 仇天阳, 刘志兵, 周天丰, 王西彬. 考虑主轴-刀柄结合面特性的机器人铣削系统刀尖频响预测研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(01): 2-9.

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