专利名称：一种旋转式斯特林制冷机的连杆结构的制作方法
技术领域：
本装置是一种旋转式斯特林制冷机的连杆结构，它能够有效的解决因电机主轴与气缸轴 向的垂直度误差和活塞销与活塞轴向垂直度误差累计造成的活塞运行时与气缸不同轴的问 题，从而提高活塞和气缸之间摩擦副的使用寿命。
背景技术：
斯特林制冷机由于制冷效率高、降温速度快、结构紧凑等优点，是红外、超导滤波等器 件工作时的理想冷源，目前主斐应用于军事、科研等领域。由于旋转式斯特林制冷机的特殊 要求，活塞和气缸之间不能采用油润滑，而是通过在活塞表面上涂覆具有一定自润滑性的涂 层來解决摩擦副的润滑，目前应用较多的是在活塞表面涂覆厚度在2微米 3微米的类金刚 石膜。同时由于制冷机性能的要求，活塞和气缸之间的配合间隙要求在2微米 4微米之间。 目前旋转式斯特林制冷机的活塞连杆为整体刚性结构，如果电机主轴与气缸轴向的垂直度误 差和活塞销与活塞轴向的垂直度误差累计超过活塞和气缸之间的间隙，活塞与气缸之间就会 产生相互作用力，这个作用力就会增加活塞与气缸之间摩擦副的负荷，这种情况下摩擦副的 负荷就会集中在活塞端部和尾部的对角处，此处活塞表面的自润滑涂层就会磨损加剧，短期 内会被磨穿，使活塞失去润滑性，导致制冷机失效，或者由于磨损，活塞和气缸之间的配合 间隙不能达到要求，导致制冷机失效，活塞与气缸之间的作用力过大时甚至会导致整机不能 启动。目前活塞和气缸之间摩檫副的磨损是旋转式斯特林制冷机使用寿命的瓶颈。旋转式斯 特林制冷机活塞运行时，是通过曲柄连杆结构，将电机的旋转运动转化为活塞的直线往复运 动，同时由于活塞和气缸之间配合间隙非常小，要保证活塞运行与气缸同轴，通过提高零部 件的加工和装配精度很难实现，而且高精度的零件使加工成本非常高。目前解决这一问题的 主要手段是一方面提高零件的加工和装配精度，另一方面是通过放大轴承的游隙来弥补误差 的累计。但是放大轴承的游隙一方面降低了轴承的寿命，另一方面加大了制冷机运行时的噪 音和震动，噪音和震动严重时也会导致制冷机不能满足使用要求。
发明内容
为了解决上述旋转式斯特林制冷机存在的问题，本实用新型提供一种连杆结构，这种结 构能够有效的补偿活塞与气缸不同轴的累计误差，降低零部件加工和装配精度的高要求，不 依赖轴承游隙来调整累计误差，可以充分利用调整轴承游隙来降低整机运行的噪音和震动。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是将活塞的连杆设计为上下两部分，中间用 销轴连接，连接销轴与曲柄和竭塞销相互垂直，并且在结构允许的条件下，连接销轴与活塞销之间的距离应尽可能得小，这样以来活塞、活塞销和连杆的下部分就可以围绕连接销轴有 一定的转动角度。根据旋转式斯特林制冷机的结构，造成活塞与气缸不同轴的主要原因是由 于电机主轴与气缸轴向的垂直度误差和活塞销与活塞轴向的垂直度误差累计造成。将活塞的 连杆设计为上下两部分，中间增加与活塞销相互垂直的连接销轴后，在整机装配时，如果电 机主轴与气缸轴向的垂直度和活塞销与活塞轴向的垂直度累计超过活塞与气缸之间的配合间 隙，即活塞与气缸运行不同轴时，启动运行时活塞尾部和端部对角点上的作用力就可以使活 塞、活塞销和连杆的下部分围绕连杆的连接销轴转动，自动调整活塞与气缸的同轴度。当整 机装配好后，各零部件之间的关系也就相应固定，制冷机在正常工作运行过程中，活塞与气 缸将保持调整后的同轴度，即连杆与连接销轴之间不再有相对运动。由于连杆连接销轴的位 置相对于曲柄和活塞销轴相互垂直，所以在运行过程中，连杆连接销轴只受剪切力作用，即 在这个方向连杆整体仍保持刚性，保持连杆原有带动活塞运行的功能，同时连杆连接销与连 杆配合较紧，没有径向间隙，可以保证运行过程中连接销轴处几乎不损失机械效率。
本实用新型的有益效果是方法简单，不需要对结构进行较大的调整，在原有结构基础 上稍作改动就可以实现。能够有效消除活塞和气缸之间由于加工和装配误差累计造成的不同 轴，提高活塞和气缸之间摩擦副的使用寿命，降低零部件加工和装配精度的高要求，可以充
分利用调整轴承游隙来降低整mit行的噪音和簾动，有效提高整机性能和使用寿命。
以下结合附图对本实用新型进一步说明
图1是连杆上部分结构图
图2是
图1左视剖面图
图3是连杆下部分结构图
图4是图3左视剖面图
图5是连接销轴结构图
图6是垫片结构图
图7是图6俯视剖面图
图8是连杆组件结构图
图9是图8左视剖面图
图10是旋转式斯特林制冷机结构图
图11是
图10的A-A剖面图图9中l.连杆上部，2.垫片，3.连接销轴，4.连杆下部
图10中5.电机定子，6.电机转子，7.曲柄，8.轴承，9.活塞销，IO.活塞，11.气缸 图ll中l.连杆上部，2.垫片，3.连接销轴，4.连杆下部
具体实施方式
图9中，连接销轴(3)用标准轴承滚针制作，成本低且尺寸精度高。连杆上部(1)和 连杆下部(4)用不锈钢材料制作。装配时连杆上部(1)与连接销轴(3)的两端用结构胶粘 接。连杆上下部分之间的垫片(2)用聚四氟乙烯材料制成，垫片可以保证连杆上下部分在连 接销轴的轴向没有相对位移，同时聚四氟乙烯的自润滑性和塑性可以保证连杆绕连接销轴的 转动。
图IO和
图11中，表示了电机定子(5)、电机转子(6)、曲柄(7)、活塞(10)、活塞销 (9)、气缸(11)和轴承(8)等与连杆的位置关系。
权利要求1.一种旋转式斯特林制冷机的连杆结构，可以解决活塞和气缸之间由于加工和装配误差累计造成的活塞与气缸不同轴，其结构是连杆由上下两部分组成，上下部分通过销轴连接，连接销轴与曲柄和活塞销的位置相互垂直，其特征是连杆上下部分之间有一个自由度，即连杆下部分相对于上部分可以围绕连接销轴转动。
专利摘要一种旋转式斯特林制冷机的连杆结构，通过将连杆设计成为上下两部分，中间增加一个连接销的方案，有效地解决了因加工和装配误差累计造成的活塞与气缸不同轴的问题，从而降低因活塞与气缸的不同轴引起的摩擦副附加负荷，有效延长了活塞和气缸摩擦副的寿命。
文档编号F16C7/02GK201420795SQ20092000657
公开日2010年3月10日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者罗高乔 申请人:中国电子科技集团公司第十六研究所