一种旋转式斯特林制冷机用活塞装置的制作方法

1.本发明涉及连杆活塞技术领域，具体是一种旋转式斯特林制冷机用活塞装置。


背景技术：

2.斯特林制冷机是采用逆斯特林循环的主动型制冷机，被广泛应用在工业和军事领域，如低温电子器件、红外探测器、超导器件等的冷却，在导弹制导、红外前视和夜视、热像仪等。使得斯特林制冷机的需求数量激增，也对制冷机的工作寿命也提出了更高要求。
3.斯特林制冷机一般根据压缩机的运动方式分为线性式和旋转式，其中线性式制冷机采用线性电机驱动，具有可靠性高、振动噪音小等优点，但也存在技术难度高、体积重量大、制造成本高、调试周期长等缺点，主要应用于航空航天及其他对可靠性要求苛刻的场合。
4.而旋转式斯特林制冷机采用旋转电机驱动，通过曲柄连杆机构及轴承支撑，将电机的旋转运动转变为单活塞的直线往复运动，具有体积小、重量轻及结构紧凑的特点，被广泛用在机载及弹载等军事领域的红外探测器中，为红外探测器组件提供低温环境。但是，现有活塞在装配过程中对装配精度要求高，在工作过程中活塞与气缸的同轴度差，引起活塞对气缸的侧向摩擦力大，造成活塞的工作时间短等问题


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种旋转式斯特林制冷机用活塞装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种包括连杆、活塞，所述连杆通过活塞销与所述活塞转动连接，所述活塞销通过球节与所述连杆活动连接；
8.连杆靠近所述活塞的一端设有台阶孔，所述球节包括转动连接于所述台阶孔内的球头，所述球头套接于所述活塞销上。
9.作为本发明进一步的方案：所述连杆内设有圆形凸台，所述圆形凸台位于所述台阶孔的一端，所述连杆内设有环形槽，所述环形槽位于所述台阶孔远离所述圆形凸台的一端。
10.作为本发明进一步的方案：所述球节位于所述圆形凸台与所述环形槽之间，所述环形槽内卡接有用于限位的弹性挡圈。
11.作为本发明进一步的方案：所述台阶孔内设有用于下球座、上球座，所述下球座、上球座内孔为凹球面形状，所述下球座、上球座外周为圆柱形状，所述球头转动连接于所述下球座、上球座凹球面之间。
12.作为本发明进一步的方案：所述下球座与所述圆形凸台之间设有波形垫片。
13.作为本发明进一步的方案：所述下球座、上球座为聚酰亚胺材料，所述下球座、上球座表面光洁度不大于ra0.1，所述球头为轴承钢ggr15材料，淬火硬度不小于hrc70，表面
光洁度不大于ra0.01。
14.作为本发明进一步的方案：所述球头内设有球头通孔，所述活塞销插接于所述球头通孔内。
15.作为本发明进一步的方案：所述活塞包括圆柱结构的活塞体以及设置于所述活塞体一端的活塞头，所述活塞体靠近所述连杆的一端开设有用于容纳所述连杆的活塞盲孔，所述活塞盲孔与所述活塞体同轴布置。
16.作为本发明进一步的方案：所述活塞体上设有活塞通孔，所述活塞销插接于所述活塞通孔内。
17.作为本发明进一步的方案：所述活塞体外围设有v型槽。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在连杆与活塞销之间增加球节，灵活的增加了活塞相对连杆的运动自由度，使得连杆与活塞在运行过程中能够自适应相对运动，保证活塞在气缸中直线往复运行的同轴度要求，降低连杆在平面运动过程中对活塞造成的侧向力影响，降低了对活塞及气缸的装配精度要求，并且保证了活塞与气缸的同轴度要求，提高了活塞与气缸的使用寿命。
附图说明
19.图1为本实施例的剖视图；
20.图2为本实施例的连杆与球节剖视图；
21.图3为本实施例的活塞剖视图；
22.图4为本实施例中活塞相对连杆偏向左极限位置；
23.图5为本实施例中活塞相对连杆偏向右极限位置。
24.图中：1-连杆、11-圆形凸台、12-台阶孔、13-环形槽、2-球节、21-波形垫片、22-下球座、23-球头、24-上球座、25-弹性挡圈、26-球头通孔、3-活塞销、4-活塞、41-活塞头、42-活塞体、43-活塞通孔、44-v型槽、45-活塞盲孔。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1-5，本发明实施例中，一种包括连杆1、活塞4，连杆1通过活塞销3与活塞4转动连接，活塞销3通过球节2与连杆1活动连接。
27.活塞4包括圆柱结构的活塞体42以及设置于活塞体42一端的活塞头41，活塞体42靠近连杆1的一端开设有用于容纳连杆1的活塞盲孔45，活塞盲孔45与活塞体42同轴布置，活塞体42上设有活塞通孔43，活塞销3插接于活塞通孔43内，活塞体42外围设有v型槽44，v型槽44设有两个且分别位于活塞通孔43两端，此外，活塞4采用高速工具钢材料制造，并经淬火硬化处理，活塞体42表面镀有耐磨涂层。
28.连杆1靠近活塞4的一端设有台阶孔12，连杆1内设有圆形凸台11，圆形凸台11位于台阶孔12的一端，连杆1内设有环形槽13，环形槽13位于台阶孔12远离圆形凸台11的一端，
球节2包括转动连接于台阶孔12内的球头23，球头23内设有球头通孔26，活塞销3插接于球头通孔26内，球头23为轴承钢ggr15材料，淬火硬度不小于hrc70，表面光洁度不大于ra0.01，球节2位于圆形凸台11与环形槽13之间，环形槽13内卡接有用于限位的弹性挡圈25，台阶孔12内设有用于下球座22、上球座24，下球座22、上球座24内孔凹球面形状，下球座22、上球座24外周为圆柱形状，球头23转动连接于下球座22、上球座24之间，下球座22与圆形凸台11之间设有波形垫片21，波形垫片21的材料为不锈钢316l，波形结构由3～4波构成，为下球座22和上球座24抱紧球头23提供一定的预紧力，下球座22、上球座24为聚酰亚胺材料，下球座22、上球座24表面光洁度不大于ra0.1。
29.图4和图5为本实例在工作过程中，活塞相对于连杆运行过程中有可能出现的处于左右极限的位置。本实施例通过一种活塞装置，灵活的增加了活塞相对连杆的运动自由度，使得连杆与活塞在运行过程中能够自适应相对运动，保证活塞在气缸中直线往复运行的同轴度要求，降低连杆在平面运动过程中对活塞造成的侧向力影响，降低了对活塞及气缸的装配精度要求，并且保证了活塞与气缸的同轴度要求，延长了活塞的工作时间，总体上提高了制冷机的工作寿命。此活塞装置非常适合使用在机载及弹载等军事领域的红外探测器组件中以旋转式斯特林制冷机为冷源的领域。
30.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
31.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。