轻量化高效线性压缩机设计与实验研究

线性压缩机为线性分置式斯特林制冷机的动力源,压缩机的效率基本决定了整机的制冷效率。本文设计出一款轻量化高效线性压缩机,采用Redlich型动磁式直线电机结构,通过向量分析法模型对线性压缩机进行动力学设计,通过试验验证设计并进行优化。     

小型分置式斯特林制冷机理论冷量的计算方法

分置式斯特林制冷机由于连接管和室温腔等死容积的存在,其理论冷量的计算方法更是有别于整体式斯特林制冷机。文中着重以数值计算的思路计算了小型分置式斯特林制冷机的理论冷量,并通过实验测定。最后分析了主要工作参数诸如充气压力、工作频率等对分置式斯特林制冷机性能的影响。     

分置式斯特林制冷机力学环境分析

本文针对某型分置式斯特林制冷机,通过力学有限元分析,在随机振动和正弦振动的力学环境试验条件下寻找制冷机最大应力集中处,分析分置式制冷机在相关设计中存在的不足,以及可能导致制冷机失效的主要因素,进而提出优化制冷机的设计方法和预防措施。结果表明,通过增大分置管直径,可减少分置式斯特林制冷机最大集中应力,提高制冷机在实际使用的可靠性。     

高效斯特林制冷机性能实验研究

围绕某型号研制任务需求,自主研制了一种气动分置式斯特林制冷机,制冷机采用动磁式直线电机驱动、压缩机对置结构,压缩机及膨胀机均采用膜片弹簧支撑方式。基于sage软件完成整机热力学、结构相关设计,针对影响制冷机的主要因素：密封间隙、充气压力和膜片弹簧刚度开展了相关的理论和试验研究,获得了压缩机与膨胀机最佳的匹配状态,样机在60 W_AC输入功率下制冷量不低于3 W/80 K,制冷机效率可达5%以上。     

基于气体轴承斯特林制冷机的低温冰箱

基于斯特林制冷机的低温冰箱具有体积小、重量轻、便于携带运输的优点,同时可以实现+4~-80℃宽温区冷冻冷藏功能。为了提高降温速率,提升冰箱寿命,通过箱体绝热设计、制冷机冷量传输设计及箱内温度均匀性仿真分析等,设计并制作了一台基于2台气体轴承斯特林制冷机对置式布置的低温冰箱样机,搭建测试系统对其性能进行了初步测试。基于气体轴承斯特林制冷机的低温冰箱冷冻腔容积为27L,在不放置样品的情况下,冷冻腔能够在5h内降温至-80℃。     

1.5W/80K斯特林制冷机试验研究

分置式斯特林制冷机由于存在气体力的作用而增加了设计的难度和质量的不一致性。文中主要是在试验的基础上,研究调试试验参数如充气压力、工作频率、弹簧刚度等对制冷机性能的影响,得出的一些结论对今后调试制冷机具有一定的指导意义。     

线性分置式斯特林制冷机批量生产过程中工艺参数的控制研究

文章通过对线性分置式斯特林制冷机批量生产过程中主要工艺参数的分析与控制研究,归结了影响线性分置式斯特林制冷机产品质量一致性和稳定性的一些重要因素,阐述了批生产过程中工艺参数控制的重要性.     

气体轴承技术在空间斯特林制冷机和发电机中的应用综述

气体轴承技术消除了摩擦,是保证制冷机和发电机长寿命的一种核心技术。从制冷机和气体轴承斯特林发电机两个方面,综述了国内外空间用气体轴承斯特林的发展与应用现状。其中,重点介绍了制冷机系列产品的在RHESSI卫星、"发现者号"航天飞机、国际空间站磁谱仪(AMS-02)和空间用冰箱上的应用情况,同时分析了气体轴承斯特林发电机的国内外研制与应用情况。最后指出我国在气体轴承斯特林技术的发展与应用趋势。     

5W@77K气体轴承斯特林制冷机研究

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量中体积最小、重量最轻、效率最高及寿命最长的制冷机。对于小型化的5W@77K型气体轴承斯特林制冷机,以其独特的优势,在高温超导、低温制冷与深空探测等领域,赢得了广泛的需求。因此,基于redich线性电机形式,运用气体轴承支撑技术和高效回热器技术,国内首次研制成功了小型化气体轴承斯特林制冷机,为我国的低温制冷领域的发展提供坚实的基础。     

分置式斯特林制冷机微振动抑制技术研究

分置式斯特林制冷机广泛应用于空间红外遥感探测器中,由于制冷机存在运动部件,工作过程中不可避免的产生振动输出,是影响探测器正常工作的主要振动源之一。为保证探测器正常工作,制冷机微振动必须足够小。从分置式斯特林制冷机微振动控制和隔振设计方面进行了研究,分析了制冷机微振动影响的主要因素,并对整机隔振理论进行了分析,将理论与实践相结合,从而有效降低制冷机的微振动,满足探测器的使用要求。     

分置式斯特林制冷机微振动输出检测方法

目前行业内没有标准的制冷机微振动检测方法,为了微振动测量的准确性,通过对斯特林制冷机微振动输出机理及检测方法的研究,对微振动输出的检测装置及检测系统进行了设计,对制冷机本身微振动输出检测方法进行试验研究。为制冷机微振动的抑制提供基础支撑,从而优化分置式斯特林制冷机的整机设计。     

基于力的多边形的分置式斯特林制冷机的动力分析

动力分析是斯特林制冷机动力设计与调试实践中的关键一环。本文利用力的多边形描述了分置式斯特林制冷机中压缩活塞和排出器振子的运动方程,并将分析结果与实验结果进行对比,分析和讨论了分置式斯特林制冷机中重要的运行参数(如工作频率、固有频率、弹簧刚度、冷头温度、压缩腔和膨胀腔的PV功等)之间的相互影响。     

气体轴承斯特林制冷机研究进展

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量下体积最小、重量最轻、效率最高和可靠性最高的制冷机。为了满足高温超导器件等电子器件对斯特林制冷机需求,开展了10W@77K气体轴承斯特林制冷机的性能和环境适应性研究。在此基础上,设计制作了-100~-20℃温区、5W@77K和15W@77K气体轴承斯特林制冷机样机并进行了测试。10W@77K制冷机在输入功率为166.1W时达到10.55W@77K(热端温度30℃),制冷系数达到6.35%,通过了高低温贮存、高低温冲击、高低温工作以及机械振动、机械冲击等环境适应性实验。-100~-20℃温区制冷机在150W输入功率下获得38W@-80℃的制冷量,制冷系数为25.3%。15W@77K制冷机在输入功率为260W时获得了15.6W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为6%。5W@77K制冷机在输入功率为90W时获得了5.1W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为5.67%。该系列气体轴承斯特林制冷机的良好性能和环境适应性使得其可广泛应用于超导接收前端、斯特林低温冰箱和小型液氮系统等场合。     

斯特林用直线压缩机的研究

斯特林直线压缩机的性能决定了斯特林制冷机的性能和寿命,阐述了动圈式和动磁式斯特林用直线压缩机的发展及结构特点,并介绍了斯特林直线压缩机的设计计算模型,给出了电机效率与动子质量和角频率的关系,这是斯特林直线压缩机设计的重要控制指标。     

分置式斯特林制冷机失效分析

斯特林制冷机是红外探测器组件中一个关键的组成部分。目前我国斯特林制冷机的性能指标与国外同类产品差距缩短 ,但可靠性问题一直没有很好解决。文中介绍了斯特林制冷机的原理、双活塞对动型分置式斯特林制冷机的结构特点及表征参数 ;通过对产品研制开发过程中成品率低的原因分析 ,揭示了主要失效机理 ,对改进工艺和设计起到了参考和指导作用。     

线性压缩机与气动斯特林冷指效率匹配研究

为了解决制冷机实验中线性压缩机与冷指不匹配的问题,本文以热声学理论为基础,对线性压缩机与冷指的匹配规律探索研究。基于压缩活塞的运动控制微分方程、电机的电压平衡方程和整机的阻抗特性,研究压缩机电机效率和PV功转化效率的影响因素和提高方法。在匹配原理的指导下,对一台双磁钢动磁式线性压缩机驱动的气动分置式斯特林制冷机进行优化分析,优化后,制冷机获得6 W/80 K制冷性能所需的电功从163.5 W降低到86.8 W,压缩机的电机效率从68.6%提高到79.6%。     

静压气体轴承支撑的线性压缩机低频输出特性研究

气体轴承是线性压缩机的一种新型支撑方式,可消除活塞与气缸之间的磨损,提高压缩机的寿命。为了清晰了解气体轴承在低频下的特性,对气体轴承支撑的Redlich线性压缩机输出能力进行了模拟。气体轴承在低频下的稳定性以及压缩机的输出能力特性研究,可进一步拓展气体轴承在线性压缩机和斯特林制冷中的应用。     

油润滑压缩机驱动高效脉冲管制冷机的研究

本文设计并加工了一台油润滑压缩机驱动的直线型脉冲管制冷机,压缩机和制冷机之间安装有弹性膜片,该弹性膜可以传递声功同时将压缩机侧工作气体与制冷机侧工作气体隔开,从而使油润滑压缩机作为斯特林型脉冲管制冷机的驱动成为可能,解决了使用传统无油直线压缩机成本昂贵的问题。经过系统实验,制冷机在以氦气为工质,充气压力2MPa,工频15Hz时,在80K获得28.5W制冷量,输入电功680W,电冷转化相对卡诺效率达到11.52%。     

线性分置式斯特林制冷机国产化应用研究

通过对国产线性分置式斯特林制冷机近年工程化应用中出现的实际问题进行具体研究分析,提出可靠性改进措施。     

斯特林制冷机磨损和污染的特性分析

针对分置式斯特林制冷机存在的磨损和污染主要失效模式,论述了磨损特性的激振法测阻尼比试验方法和工质污染的分析方法和结果。磨损和污染的试验分析方法可用于斯特林制冷机研制时的失效模式控制。