本发明涉及线性压缩机技术领域，具体涉及一种对置式线性压缩机端盖及其设计方法。
背景技术：
斯特林制冷机主要用于红外芯片降温，线性压缩机是斯特林制冷机的重要组成部分。斯特林制冷机在工作时会产生振动，该振动会严重影响红外芯片的正常工作，因此需要降低斯特林制冷机的振动，保证红外芯片的正常工作。一般来说，对置式线性压缩机是在活塞与气缸之间形成吸入、排出运行气体的压缩空间，以使活塞在气缸内部进行直线往复运动并压缩工质气体。对置式线性压缩机的结构为两个线性压缩机对称式布置，每个压缩机内部的活塞运动都是线性往复运动，两个线性压缩机的活塞运动相位角理论上相差180°，采用对称式结构可以有效降低压缩机的振动。
目前，斯特林制冷机的线性压缩机部分的端盖内表面都为平面结构，经过实际应用验证，平面结构方式的端盖在压缩机端盖表面仍然存在较大振动，且振动分布不均匀。该振动是由于压缩活塞往复运动对压缩机内部背压腔与端盖之间的工质气体周期性的压缩膨胀，把振动力传递到端盖上，从而引起端盖周期性的振动，该振动特点为端盖中心振动大，端盖边缘振动小。该振动无法通过压缩机对称布置消除，目前有些压缩机通过增加端盖厚度来减小振动，但增加厚度会增加压缩机重量及体积，影响到实际应用。另一方面，压缩机端盖是焊接在压缩机上，由于振动分布的不均匀性，也会造成端盖受力的不均匀，从而影响焊缝的受力，对焊缝的可靠性有影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种对置式线性压缩机端盖及其设计方法，该端盖及其设计方法能够解决现有技术中存在的不足，在不增加压缩机体积与重量的前提下，大大减小了压缩机端面的振动受力情况，且有效避免了对焊缝可靠性的不良影响。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种对置式线性压缩机端盖，该端盖为回转体，包括自上向下依次设置的外表面与内表面以及连接在外表面与内表面之间的外径圆；所述内表面包括从由内向外依次设置的中心弧面和连接面；所述中心弧面为圆弧面或椭圆弧面。
进一步的，所述外表面为平面或圆弧面。
进一步的，所述连接面为圆锥面、圆弧面或椭圆弧面中的任意一种。
进一步的，所述外径圆的内周与内表面的外周之间设有端盖与压缩机的连接部；所述端盖焊接或螺纹连接在压缩机上。
本发明还涉及一种上述对置式线性压缩机端盖的设计方法，该方法包括以下步骤：
（1）确定中心弧面的中心点：中心弧面的中心点位于端盖的内表面侧，且该中心点位于端盖的中心线上；若中心弧面为圆弧面，则该圆弧面的半径大于等于外径圆直径的四分之一；若中心弧面为椭圆弧面，则该椭圆弧面的中心点到中心弧面弧顶的距离大于等于外径圆直径的四分之一。
（2）根据中心弧面的中心点确定中心弧面：中心弧面与中心弧面的中心点形成的角a大于等于外径圆与中心弧面的中心点形成的角b的三分之一。
（3）先确定中心弧面与中心弧面的中心点形成的角a的大小，再根据外径圆的直径以及端盖与压缩机的连接方式，确定连接面的结构，将外表面、外径圆、连接面和中心弧面连起来，使端盖表面形成整体。
进一步的，当∠a=∠b时，连接面的面积为0。即端盖内表面无连接面，整体为中心弧面。
由以上技术方案可知，本发明通过对对置式线性压缩机端盖的内表面进行设计，在不增加压缩机体积与重量、满足外形尺寸的前提下，使压缩机端面振动显著降低，有效消除了压缩机端面振动带来的不良影响，同时使焊缝受力更加均匀，且最大集中应力显著降低。
附图说明
图1是本发明中对置式线性压缩机端盖的结构示意图；
图2是实施例一中对置式线性压缩机端盖的结构示意图。
其中：
1、外表面，2、中心弧面和连接面的相交线，3、连接面，4、中心弧面，5、中心弧面的中心点，6、端盖与压缩机的连接部，7、外径圆，8、焊接台阶，9、圆弧面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种对置式线性压缩机端盖，该端盖为回转体，包括自上向下依次设置的外表面1与内表面以及连接在外表面1的外周与内表面的外周之间的外径圆7。所述内表面是由从内向外依次设置的中心弧面4和连接面3拼接成的组合面。在图1中的中心弧面和连接面的相交线2的内侧的是中心弧面4，外侧的是连接面3。所述中心弧面4为圆弧面或椭圆弧面。
进一步的，所述外表面的形式不限，优选的，所述外表面为平面或圆弧面。
进一步的，所述连接面为圆锥面、圆弧面或椭圆弧面中的任意一种。
进一步的，所述外径圆7的内周与内表面的外周之间设有端盖与压缩机的连接部6。所述端盖焊接或螺纹连接在压缩机上。
本发明还涉及一种上述对置式线性压缩机端盖的设计方法，该方法包括以下步骤：
（1）确定中心弧面的中心点5：中心弧面的中心点5位于端盖的内表面侧，且该中心点位于端盖的中心线上；若中心弧面4为圆弧面，则该圆弧面的半径大于等于外径圆7直径的四分之一；若中心弧面4为椭圆弧面，则该椭圆弧面的中心点到中心弧面弧顶的距离d大于等于外径圆7直径d的四分之一，即d≥0.25d。
（2）根据中心弧面的中心点确定中心弧面：中心弧面与中心弧面的中心点形成的角a大于等于外径圆与中心弧面的中心点形成的角b的三分之一（即∠a≥1/3∠b）。
（3）先确定中心弧面与中心弧面的中心点形成的角a的大小，再根据外径圆的直径以及端盖与压缩机的连接方式，确定连接面的结构，将外表面、外径圆、连接面和中心弧面连起来，使端盖表面形成整体。连接面以及端盖和压缩机连接部的大小和形式可以适当选取，只要保证端盖表面形成整体即可。当∠a=∠b时，连接面的面积为0；即端盖内表面无连接面，整体为中心弧面。
实施例一
如图2所示，在本实施例中，设外径圆7直径d为96mm，外表面1为平面，端盖与压缩机连接部采用预留焊接台阶8的方式，中心弧面采用圆弧面9，且该圆弧面9的半径为68.6mm，中心弧面的中心点5位于端盖中心线内表面侧，圆弧面9与中心弧面的中心点5形成的角度为78°，外径圆7与中心弧面的中心点5形成的角度为84°，中心弧面直接和预留的焊接台阶8相接，在本实例中无连接面3。
本发明的设计原理为：
斯特林制冷机在工作时，压缩机内部的工质气体不断的压缩与膨胀，该力直接作用在压缩机端盖的内表面，当内表面为平面时，该力的受力方向全部沿着端盖的轴线方向，导致压缩机端盖内表面受力最大化。当气体膨胀时，端盖内表面受到向外的膨胀力，导致端盖中心部位凸起，当气体压缩时，端盖中心部位会向内凹。由于工质气体不断的压缩与膨胀，就会导致端盖不断的凸起与内凹，形成“振颤”效应，从而在端盖表面形成较大的振动。当内表面改为弧面结构时，端盖内表面的受力方向全部变为沿着每个弧面点的法向，从而减小了沿着轴向的力，减小了“振颤”效应，从而减小端盖的振动。
另外，压缩机整体结构多部位采用焊接结构，或者压缩机端盖与压缩机的连接方式采用焊接方式时，通过减小端盖的受力振动，可以改善相关部位的焊缝受力情况，从而减小了对焊缝的不良影响。
根据实际应用验证，当内表面弧面结构合理时，压缩机端面振动可以减小一个数量级以上。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。