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斯特林制冷机的振动分析及控制

王飞  
【摘要】:斯特林制冷机主要用于红外系统中,其主要作用是给安装在其冷头上的焦平面探测器提供低温环境。斯特林制冷机主要是利用斯特林循环制冷,其工作的驱动力来自组成结构当中的直线电机部分,而直线电机在工作时是沿着制冷机轴向往复运动,因此引起了制冷机的轴向振动。当这种振动超过一定振幅时,就会严重影响焦平面的成像效果,造成焦平面探测器的使用效果大大降低。因此必须对这种振动进行控制,以提高其使用性能。 本文主要针对某工程企业的制冷机振动控制这一课题,进行了前期研究与分析,并提出相应方案解决。本文首先对制冷机的振动进行理论分析,找出产生振动的可能原因,然后对制冷机不同工况下的振动进行测试分析,得出制冷机的实际振动情况。制冷机振动频率主要为60Hz的基频,另外有大量的谐波成分,相对基频来说,谐波成分所占比例很小,不过当对振动控制的要求达到一定水平时,谐波的振动则不能不考虑。本文主要针对60Hz振动的抑制问题,利用workbench的有限元分析功能,设计并优化了动力减振器,最终制冷机的60Hz振动得到有效的抑制。另外对制冷机的谐波振动控制进行了初步研究,为二次谐波的抑制提供了一个具体的方案。 本文研究的课题完成了前期的阶段性目标,其中对制冷机的振动分析,以及对动力减振器的设计过程对实际的工程应用具有一定的指导意义。


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