涡旋柔性弹簧型线设计及有限元分析

提出了广泛用于小型低温制冷机上直线压缩机中涡旋柔性弹簧型线设计方法。利用基本的圆渐开线方程,通过调整基圆半径、渐开线节距、渐开线发生角、涡旋体槽宽、涡旋体圈数、渐开线的渐开角以及涡旋槽在空间的分布,来实现柔性弹簧型线的设计。为了分析柔性弹簧的各项性能,建立了有限元应力分析模型,通过有限元软件平台,对广泛使用的牛津型型线的柔性弹簧进行了数值分析,并将分析结果与实验数据进行了对比,证明了有限元方法的有效性。根据不同的实际性能要求设计出了不同型线的柔性弹簧。通过分析得出了弹簧几何特征与弹簧刚度之间的关系。

基于费马曲线的柔性弹簧的理论与试验研究

柔性弹簧常用于无油润滑的直线压缩机和膨胀机中,实现活塞的间隙密封技术。基于费马型线,提出一种新型费马型线柔性弹簧,该柔性弹簧利用费马曲线方程,通过调整曲线起点半径r、曲率系数c、曲线起始发生角φ、曲线略角θ以及蜗旋槽的几何分布,可以精确地构造出满足设计要求的柔性弹簧型线。通过建立数学模型,对设计的柔性弹簧进行刚度和自然频率特性的理论分析,利用ANSYS软件对柔性弹簧模型进行模态分析,并对设计的柔性弹簧的刚度性能进行试验测试,将理论解、模拟分析值及试验结果进行对比分析,证明了理论推导和有限元分析方法的有效性,以及新型柔性弹簧设计方法的可行性。

结构参数对费马型线柔性弹簧性能的影响分析

基于一种费马曲线的柔性弹簧,设计出不同略角、厚度、弹簧臂数和槽首尾封闭方式的多种柔性弹簧。利用ANSYS软件对多种几何参数的费马型线柔性弹簧进行了有限元分析,通过分析不同参数的费马型线柔性弹簧的最大应力值和径、轴向刚度的变化特性,总结了略角、厚度等结构参数对费马曲线柔性弹簧性能的影响规律;通过改变槽首尾端封闭方式实现了对略角为300°—360°的柔性弹簧性能的优化。

低温制冷机用柔性弹簧的研究进展及分析

阐述了柔性弹簧的结构类型和评价指标,归纳和总结了国内外柔性弹簧的研究现状和发展趋势。针对低温制冷机的大冷量和长寿命需求,提出了我国研究发展柔性弹簧的一些关键技术,完善柔性弹簧的综合性能评价标准,加强柔性弹簧的动态性能分析和弹簧组件研究,开发适应大冷量低温制冷机的间隙密封用柔性弹簧组件,实现柔性弹簧的自主设计。

涡旋柔性弹簧及组件性能实验研究

本文利用TSL系列弹簧刚度实验仪对用于斯特林制冷机中的单片柔性弹簧及柔性弹簧组件进行了实验研究。测试了四种不同尺寸弹簧刚度的动态特性,研究了单片弹簧的轴向刚度、径向刚度以及力矩特性,然后对柔性弹簧组件进行了实验研究,指出了不同组合方法下的刚度及弯矩特性,得到的数据可以作为斯特林制冷机设计的参考。

三种不同型线柔性弹簧的有限元分析及对比研究

柔性弹簧对于低温制冷机的间隙密封及可靠性具有重要作用,文中在总结国内外柔性弹簧型线的基础上,针对用于低温制冷机的三种典型柔性弹簧,采用Ansys软件对其应力分布、径轴向刚度以及自然频率等特性进行了数值模拟和对比分析,该研究为探索具有优良性能的新型线结构的柔性弹簧指明了方向。

斯特林制冷机渐开线型中涡旋柔性弹簧强度研究

建立渐开线型涡旋柔性弹簧的力学模型,在此基础上采用有限元法建立弹簧的强度仿真模型,以位移方式加载模拟,研究弹簧在实际工况下的变形与受力状况,确定弹簧的强度分布与极限。研究表明涡旋柔性弹簧最大应力发生在涡旋臂根部,选取合适的型线结构以及弹簧材料,可以使得弹簧满足工作强度要求。最后,采用弹簧工作状态下应变实验对仿真模型结果进行验证,二者结果具有一致性。结果表明,建立的涡旋柔性弹簧有限元模型准确,研究方法有效,结果可信。

线性压缩机用柔性弹簧组件支撑性能研究

在直线压缩机的应用中,柔性弹簧在活塞轴向周期运动中维持其径向无偏移,它能控制压缩活塞与汽缸之间的微小间隙,从而实现了活塞与汽缸之间无油润滑的气体间隙密封技术。本文基于对柔性弹簧及其叠装组件的有限元分析,分析不同柔性弹簧厚度、叠装片数、叠装间距等布置方式对柔性弹簧轴向和径向刚度的影响,特别对叠装组件的抗弯性能进行了建模分析。分析得出的结论可以用于指导柔性弹簧叠装组件的设计,可以有效提高叠装组件在直线压缩机上的径向支撑性能。

柔性弹簧与刚性弹簧在DDA方法中的应用

块体系统不连续变形分析（DDA方法）是在假定的位移模式条件下，由位移变分法建立总体平衡方程式，通过施加或去掉块体界面则硬弹簧，满足块体间不开裂不嵌入的位移边界条件。本文此基础上，引入了柔性弹簧，讨论了柔性弹簧和刚性弹簧共同作用，使块体间的接触更真实或更符合物理特性。本文最后给出不同粘接力砌体梁的应力，应变情况和破坏过程，并与有限元结果进行比较，讨论了其合理性。

同心渐开线型柔性弹簧的优化设计

柔性板簧对于太阳能斯特林发电机的间隙密封和活塞的轴向定位起到了决定性的作用。在总结了国内外柔性弹簧研究的基础上,针对同心涡旋型柔性弹簧,利用WB(workbench)对板簧参数化模型进行了有限元分析,比较了板簧截面各参数对板簧最大应力和固有频率的影响。以板簧的行程为限制和板簧的最大应力为设计目标,对柔性弹簧进行尺寸优化。

机械制冷机涡旋柔性弹簧的结构参数研究

基于有限元计算研究了涡旋柔性弹簧的结构参数对弹簧的应力分布和刚度的影响,对于机械制冷机柔性弹簧的间隙密封设计,指出了径向刚度在不同径向力角度和偏心距下的变化规律。对阿基米德螺线的刚度进行了理论分析,得到了轴向刚度公式,提出用刚度应力系数来评价弹簧性能。最后将理论应用于有限元模拟中,在相同的轴向刚度下,对比五种涡旋型线,阿基米德螺线的最大应力最小,适用于长寿命机械制冷机的柔性弹簧设计。

低温制冷机用柔性板弹簧优化参数及型线分析

针对低温制冷机用板弹簧,提出同时考虑"径轴向刚度比"和"最大应力与轴向刚度比"为板弹簧的优化参数,在此基础上,基于有限元分析方法,比较分析了常见的3种不同涡旋型线的板弹簧,得到宜采用圆渐开线和阿基米德螺旋线来构造涡旋线且圆渐开线较优的结论;同时也比较了偏心型与同心型板弹簧的性能,结果显示偏心型板弹簧具有较稳定的径向刚度及较大的径轴向刚度比,有利于低温制冷机的稳定运行。最后通过实验测量了板弹簧的刚度,显示有限元计算值与实验结果的平均误差为11.6%,从而证明了有限元方法的可靠性。

柔性板弹簧组件及对间隙密封的影响

直线压缩机在深冷和普冷领域的应用越来越广泛,提高直线压缩机性能和可靠性的研究也日益受到重视。在直线压缩机中,柔性板弹簧往往是以多片组件的形式组装在活塞运动轴上,板弹簧片之间采用薄垫片来隔开,柔性板弹簧技术可与间隙密封技术相结合,实现气缸与活塞间无摩擦的相对运行,同时可避免润滑油带来的污染问题。对柔性板弹簧组件进行了分析,利用ANSYS软件建立了板弹簧组件模型,研究了不同垫片厚度对板弹簧组件应力的影响,板弹簧组件的频率随板弹簧片数的变化规律以及板弹簧组件的不同装配方式对间隙密封的影响。

柔性板弹簧的制作与疲劳分析

国内对低温制冷机用柔性板弹簧的性能研究还没有形成完善的分析方法,诸多文献只是从柔性板弹簧的应力极限和刚度两个方面进行分析,因此从多方面进一步完善对柔性板弹簧的性能研究就显得十分有价值。对Sunpower弹簧的疲劳寿命进行了理论估算,并用ANSYS软件模拟了板弹簧的损伤云图和安全系数云图,分析出疲劳破坏位置,同时分析了各种加工工艺的优缺点,选用化学蚀刻技术加工板弹簧,并利用TSL系列拉压试验机对其刚度进行了测试,结果表明柔性板弹簧的刚度和弹簧材料的硬度并无关系。

微型斯特林制冷机用柔性板弹簧性能分析

基于有限元方法,分别对压缩机和膨胀机用柔性板弹簧进行理论分析,明确了最优网格单元数量和加载边界条件对设计准确度的影响。实验测试的板弹簧刚度与理论分析结果平均误差小于0.5%,而自振频率与理论分析结果平均误差小于2%。同时,分析了制冷机常用的3种不同型线类型的板弹簧,偏心型圆渐开线板弹簧不仅具有较大的径轴向刚度比且可靠性更高,圆渐开线型更利于线性压缩机在较高的频率下工作。综合考虑下,选用偏心型板弹簧作为微型制冷机用板弹簧。

几何参数对微型压缩机柔性板弹簧性能影响

板弹簧技术是线性压缩机驱动的微型斯特林制冷机长寿命、高可靠运行的关键技术之一。本文中设计了3款不同形式的微型压缩机用柔性板弹簧,并基于有限元法展开了不同板簧厚度、涡旋槽宽度、涡旋臂数目这3个几何参数对板弹簧性能的影响分析,最后总结出几何参数对板弹簧性能影响规律。

偏心量对偏心型渐开线柔性板弹簧性能影响分析

柔性板弹簧对于自由活塞斯特林热泵的间隙密封及其可靠性具有重要作用。在三槽偏心型渐开线柔性板弹簧设计过程中,偏心量为一重要影响因素。通过建立数学模型,得到了偏心型柔性板弹簧设计过程中偏心量的取值范围;通过有限元软件分析,得到了不同偏心量下偏心型柔性板弹簧径向和轴向刚度的变化规律;针对不同偏心量下柔性板弹簧的轴向刚度进行了实验测试,将实验结果与有限元分析结果进行对比,实验值与有限元分析结果能够较好的吻合。该研究为之后偏心型柔性板弹簧的设计提供了参考依据。

直线振荡电机的柔性板弹簧性能参数分析

为提高柔性板弹簧在直线振荡电机运行中的工作效率及其可靠性,设计一种偏心量渐开线柔性板弹簧,并对该板弹簧的径、轴向刚度,疲劳强度,固有频率进行研究。结合腰鼓型变刚度螺旋弹簧的刚度分析模型,建立板弹簧的刚度分析模型,推导出板弹簧的刚度在一定范围内近似为常数;采用有限元软件对不同偏心量、厚度、渐开线终止角和相位差的板弹簧刚度进行分析并得到板弹簧的优化方案;对优化方案的板弹簧的刚度、疲劳强度和固有频率进行分析并进行相关实验验证。结果表明:板弹簧的刚度仿真结果和实验数据基本一致,刚度在一定范围内近似为常数;板弹簧的刚度受厚度影响最大,受偏心量影响最小,结构优化后的刚度得到有效提高;整个板弹簧设计过程符合板弹簧性能设计要求,可较好地表征板弹簧性能特性。

浅谈柔性板弹簧组件及对间隙密封的影响

研究直线压缩机性能以及可靠性的提升方式,在现阶段深冷与普冷领域,直线压缩机得到更为广泛应用的大环境下,显得尤为重要。柔性板弹簧在直线压缩机的存在形式,多是通过在活塞运动轴上,组装多片组件等方式来实现,并用薄垫片隔开相邻的板弹簧片。想要达成气缸无摩擦地与活塞进行相对运行,可以采取柔性板弹簧技术,结合间隙密封技术的方式来实现,除此之外,两种技术的结合,在一定程度上,可以减少因使用润滑油而产生的污染问题。通过分析柔性板弹簧组件,在对板弹簧组件建模的基础上,对板弹簧组件,受各种厚度垫片压力所产生的影响,板弹簧片的数量,对板弹簧组件的频率产生变化的规律,包括间隙密封,受不同板弹簧组件装配方式的影响。

掺烧泥煤对空预器柔性密封弹簧影响及预防措施

近年来,火力发电厂为降低燃煤综合成本,采用掺烧部分泥煤技术,但是采用该技术后带来SCR氨逃逸量增加,引起回转式空预器柔性密封弹簧故障,本文对此进行分析并提出相关预防措施。