專利名稱:曲柄圓滑塊往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的制作方法
本實(shí)用新型涉及往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。
常規(guī)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，都是采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動，由于有一根長度較大的連桿，所以機(jī)器體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另外，由于這種結(jié)構(gòu)沒有考慮熱力過程對容積變化的要求，活塞的運(yùn)動復(fù)雜。其運(yùn)動方程式為X＝γ(1－Cosωt)＋L(1－1 - γ / L S i n2ω t]]>)，γ為曲柄半徑，L為連桿長度，ω為曲軸旋轉(zhuǎn)角速度，t為時間，加上連桿的擺動等因素，使得往復(fù)和擺動運(yùn)動引起的慣性力難于平衡，因此，效率較低，振動大，噪音高，零件磨損較快。
人們?yōu)榱艘捛蟾侠淼慕Y(jié)構(gòu)來代替它，發(fā)明了多種無連桿結(jié)構(gòu)形式，其中以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)亦稱正弦機(jī)構(gòu)較為簡單。用于這種機(jī)構(gòu)的滑塊外形大都是矩形，如US4373876專利所描述的就是如此。由于矩形滑塊為平面摩擦付，潤滑不易保證，機(jī)械效率較低，不宜用于高速，高負(fù)荷的情況。平面付加工和裝配也很困難，制造成本高。另外由于行程＝2γ，當(dāng)行程／缸徑＞0.5時，機(jī)構(gòu)變得龐大，而且使用方滑塊時，活塞導(dǎo)向部份還要有導(dǎo)向裝置，機(jī)器體積也會很龐大，實(shí)用性受到局限。
本實(shí)用新型提供一種采用改進(jìn)了的曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)，保持活塞作往復(fù)運(yùn)動的壓縮機(jī)，從而達(dá)到既繼承傳統(tǒng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)及其成就，又減少機(jī)器零件，減輕機(jī)器重量，縮小機(jī)器體積，提高機(jī)械效率的目的。
本實(shí)用新型的壓縮機(jī)主要由機(jī)體(1)，氣缸(2)，缸蓋(3)，底蓋(4)，軸承座(5)，軸承(6)，單拐懸臂曲軸(7)，活塞(8)等組成，其氣缸與機(jī)體做成一個整體。與常規(guī)機(jī)不同之處是，本實(shí)用新型的壓縮機(jī)用一個曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動。為了保證曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動，在曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)上配置有一對內(nèi)齒輪付，其齒輪(9)的齒數(shù)與內(nèi)齒圈(10)的齒數(shù)比為12。
本實(shí)用新型的活塞有一延伸的如圖2所示的導(dǎo)向部分(11)。在活塞導(dǎo)向部分中心線上開有直徑大于圓滑塊(12)外徑的圓孔(13)。圓滑塊(12)裝于此孔內(nèi)，接觸面為滾動摩擦付，可采用在圓孔內(nèi)裝襯套(13)，襯套內(nèi)壁上裝滾針(14)形成滾針軸承的結(jié)構(gòu)。所述的圓滑塊(12)上開有偏心圓孔(15)，孔徑略大于曲軸頸直徑，偏心距大小等于曲軸的曲柄半徑r。曲軸頸裝于此孔中，接觸表面為滾動摩擦付，可采取與前述相同的結(jié)構(gòu)，即在偏心圓孔中裝滾針形成滾動軸承的結(jié)構(gòu)。為了使滑塊的運(yùn)動平衡，在圓滑塊上開有扇形槽(16)和去重孔(17)。內(nèi)齒輪付由固接在活塞導(dǎo)向部分上的內(nèi)齒圈(10)和裝在曲軸上的齒輪(9)嚙合組成。內(nèi)齒圈與活塞導(dǎo)向部份的固接方式可采取鉚接方式(圖5)，也可采取膠接等其他方式。齒輪與滑塊之間裝有擋圈(18)，并用一個定位銷(19)軸向定位(圖8)。所述的機(jī)體沒有專門的曲軸箱，為一兩垂直圓柱孔相貫的整體，一孔安裝活塞并形成氣缸，另一孔安裝曲軸。其上有散熱片結(jié)構(gòu)和安裝孔及螺孔。
本實(shí)用新型的壓縮機(jī)在工業(yè)上有著十分廣泛的用途，可用作制冷壓縮機(jī)，真空泵，空壓機(jī)等，尤其作為車用空壓機(jī)更為適宜。而空壓機(jī)用于間斷供氣的場合時，常需要自動離合空壓機(jī)的動力源。例如車用空壓機(jī)，行駛過程中需要空壓機(jī)供氣的時間僅為行駛總時間的1／10～30。常規(guī)的空壓機(jī)大都是不論是否需要壓縮空氣，只要汽車行駛，空壓機(jī)均在工作(解放牌汽車所用CA－10型空壓機(jī)便是如此)。另一種是當(dāng)不需要壓縮空氣時，空壓機(jī)不壓氣但仍運(yùn)轉(zhuǎn)(如東風(fēng)牌汽車上的空壓機(jī)便是如此)。這都將增加行駛油耗，浪費(fèi)能源。
本實(shí)用新型的壓縮機(jī)用作空壓機(jī)時，在間斷供氣的情況下，可配有自動離合裝置，它由錐形離合器、控制裝置、壓差式調(diào)壓閥組成。當(dāng)儲氣筒氣體壓力超過額定最高壓力時，調(diào)壓閥打開，在氣壓力作用下，控制裝置將離合器分離，活塞停止壓氣。當(dāng)氣壓低于額定最低氣壓時，調(diào)壓閥關(guān)閉，控制裝置使離合器合上，活塞繼續(xù)壓氣，最佳實(shí)施方案如下曲軸上裝有彈簧座(20)，兩者用鍵(21)連接，彈簧座上開有2～8個圓孔，孔內(nèi)放置安簧銷(22)，銷上套有螺旋彈簧(23)，彈簧力指向錐面結(jié)合方向。彈簧的個數(shù)，彈力的大小由調(diào)壓閥所調(diào)定的額定壓力大小決定?？刂蒲b置由兩根拉桿(24)，推盤法蘭(25)組成，拉桿兩端車有螺紋，一端插進(jìn)錐盤上的小孔內(nèi)，并用拉環(huán)(26)鎖緊，另一端與推盤法蘭相接，可用螺母(27)連接(圖11)。帶有自動離合裝置的壓縮機(jī)，其機(jī)體上有一氣室(28)，推盤法蘭裝于氣室中，在氣室與推盤法蘭間裝有導(dǎo)向擋圈(29)，擋圈與機(jī)體間還裝有起密封和傳遞壓力作用的橡膠膜片(30)，壓差式調(diào)壓閥(31)一端接儲氣筒(32)的壓縮空氣，一端與氣室相通。當(dāng)壓縮空氣超過最大額定壓力時，壓差式調(diào)壓閥開啟，壓縮空氣進(jìn)入氣室，在推盤法蘭上產(chǎn)生一個大于離合器彈簧彈力的作用力，通過拉桿將離合器錐面分開，切斷動力，壓縮機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)儲氣筒壓縮空氣壓力低于最小額定壓力時，壓差式調(diào)壓閥關(guān)閉，同時氣室中的壓縮空氣通過調(diào)壓閥上的泄氣孔放掉，在離合器彈簧作用下，離合器兩錐面結(jié)合，壓縮機(jī)重又開始工作。為了保證動作可靠，在拉桿上可裝拉桿復(fù)位彈簧(33)。
本實(shí)用新型的壓縮機(jī)由于省去了連桿，可不用專門的曲軸箱，大大降低了機(jī)體的高度，結(jié)構(gòu)簡化，容易制成體積小重量輕的機(jī)器，又由于活塞的運(yùn)動方程為S＝2r(1－Cosωt)，V＝2rωSinωt；α＝2rω2Cosωt，(其中r為曲柄半徑亦為圓滑塊的偏心距，ω為曲軸旋轉(zhuǎn)角速度，S表示活塞位移，V表示活塞運(yùn)動的速度，α表示活塞運(yùn)動的加速度)，可見活塞按簡諧規(guī)律作往復(fù)直線運(yùn)動，與曲柄連桿機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)相比，沒有二階及二階以上的往復(fù)慣性力，也沒有連桿的擺動效應(yīng)，故振動小、噪音低；另外本實(shí)用新型的壓縮機(jī)除活塞與缸壁系滑動付外，整個機(jī)器全部采用滾動摩擦付，這樣，一方面摩擦損失小，效率高，潤滑油消耗少，壽命長，另一方面余隙容積可做得最小，用于高原、高空，比常規(guī)機(jī)更為優(yōu)越。由于采用了帶偏心圓孔的圓滑塊，活塞行程為S＝4r，與曲柄半徑相同的同類方滑塊機(jī)相比，行程可增加一倍。本實(shí)用新型的壓縮機(jī)還具有很廣的適應(yīng)性。只要將底蓋結(jié)構(gòu)改變，便可裝于汽車或各種機(jī)器上，而且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，裝拆簡易。另外，只要將曲軸、機(jī)體的結(jié)構(gòu)稍加改變，便可做成多缸或雙作用式壓縮機(jī)，如用作空壓機(jī)與同類常規(guī)空壓機(jī)相比，本發(fā)明的空壓機(jī)重量輕50％－70％，竄耗油量為常規(guī)機(jī)的1／100，裝于汽車上，起步充氣時間縮短1／2～2／3，配以自動離合裝置，可節(jié)約行車油耗3％～5％。
圖1為壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。其中(1)為機(jī)體，(2)為氣缸，(3)為缸蓋，(4)為底蓋，(5)為軸承座，(6)為軸承，(7)為懸臂單拐曲軸，(8)為活塞，(9)為齒輪，(10)為內(nèi)齒圈，(12)為圓滑塊。
圖2為活塞(8)的立體圖。其中(11)為導(dǎo)向部分，(13)表示圓孔。
圖3為活塞總成的正視圖。其中(10)為內(nèi)齒圈，(13)為襯套，(14)為滾針。
圖4為圖3的A向視圖。
圖5為表示鉚接的局部剖視圖。
圖6為圓滑塊(12)的正視圖。其中(15)表示偏心圓孔，(16)表示扇形槽，(17)表示去重孔，r為偏心距。
圖7為圖6的I－I剖視圖。
圖8為曲軸總成的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(18)為擋塊，(19)為小齒輪的定位銷。
圖9為帶有自動離合機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中(20)為簧座，(21)表示鍵，(22)為安簧銷，(23)為彈簧，(25)為法蘭盤，(28)表示氣室，(29)為橡膠膜片，(30)為導(dǎo)向擋圈。
圖10為帶有自動離合器的壓縮機(jī)的左視圖。(31)為壓差式調(diào)壓閥，(32)為儲氣筒。
圖11為自動離合裝置總成結(jié)構(gòu)示意圖。其中(26)為拉環(huán)，(27)為螺母，(24)為拉桿，(33)為復(fù)位彈簧。
實(shí)施例根據(jù)本實(shí)用新型制造空壓機(jī)。用鋁合金鑄造出帶導(dǎo)向部分的活塞(8)用鑄鐵鑄造出機(jī)體(1)。內(nèi)齒輪付、曲軸和其他另件分別用普通結(jié)構(gòu)鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、通過車、銑、磨等加工方法制得。把有關(guān)零件組裝成圖3所示的活塞總成和如圖8所示的曲軸總成。將活塞總成裝入氣缸體內(nèi)，曲軸總成通過軸承孔插入缸體，并使圓滑塊(12)進(jìn)入活塞導(dǎo)向部分的孔內(nèi)，擰緊有關(guān)聯(lián)接螺栓。裝上有關(guān)附件即可。通過皮帶輪接上動力后，曲軸以ω角速度旋轉(zhuǎn)，圓滑塊以與曲軸相同的轉(zhuǎn)速。相反的方向在活塞孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這時活塞則按2r(1－Sosωt)規(guī)律作往復(fù)直線運(yùn)動，其行程為4r。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)到圓滑塊的外圓中心與曲軸主軸心線相重合時，將出現(xiàn)“活點(diǎn)”，即曲軸旋轉(zhuǎn)而活塞不動，但由于內(nèi)齒輪付的作用可克服此“活點(diǎn)”，保持活塞連續(xù)運(yùn)動。如輸入軸功率為1.5PS，標(biāo)定轉(zhuǎn)速為1000rPm，向35升容積充氣升壓到8KgF／Cm2所需時間為2分鐘。該機(jī)凈重10公斤。
權(quán)利要求
1.一種曲柄圓滑塊往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，它由機(jī)體、氣缸、缸蓋、底蓋、軸承座、軸承、懸臂單拐曲軸，活塞、滑塊等組成，其特征在于所述的滑塊為圓滑塊，所述的活塞有一延伸的導(dǎo)向部分，其上開有直徑略大于圓滑塊外直徑的圓孔，圓滑塊裝在此孔內(nèi)，并為滾動摩擦付接觸，在圓滑塊上距圓心為曲柄半徑r處開有直徑略大于曲軸頸直徑的圓孔，曲軸頸裝于此孔中，亦為滾動摩擦付接觸，還有一對內(nèi)齒輪付，它由固接在活塞導(dǎo)向部分上的內(nèi)齒圈和裝在曲軸上的齒輪嚙合組成，齒輪與齒圈的齒數(shù)比為1∶2。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的壓縮機(jī)，其特征在于所述的機(jī)體無專門的曲軸箱，而為一個由兩垂直圓柱孔相貫的整體，一孔安裝活塞并形成氣缸，另一孔安裝曲軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的壓縮機(jī)，其特征在于所述的活塞圓孔內(nèi)裝有襯套，襯套內(nèi)壁均勻地裝有形成滾動軸承的滾針。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的壓縮機(jī)，其特征在于所述圓滑塊上的偏心圓孔內(nèi)裝有形成滾動軸承的滾針。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的壓縮機(jī)，其特征在于內(nèi)齒圈鉚接或膠接在活塞導(dǎo)向部分上。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的壓縮機(jī)，其特征在于圓滑塊與齒輪之間裝有擋圈，齒輪用定位銷軸向定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6所述的壓縮機(jī)，其特征在于圓滑塊上開有起平衡作用的去重孔和扇形槽。
8.一種曲柄圓滑塊往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，它由機(jī)體、氣缸、缸蓋、底蓋、軸承座、軸承、懸臂單拐曲軸、活塞、滑塊等組成，其特征在于有一個自動離合裝置，所述的自動離合裝置由錐形離合器，控制裝置，壓差式調(diào)壓閥組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的壓縮機(jī)，其特征在于有一彈簧座，通過鍵連接裝在曲軸上，在彈簧座上開有2～8個圓孔，孔內(nèi)放置安簧銷，銷上套有螺旋彈簧，彈力指向離合器錐面結(jié)合方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的壓縮機(jī)，其特征在于所述的控制裝置由兩根拉桿，推盤法蘭組成，拉桿兩端車有螺紋，一端插進(jìn)錐盤小孔內(nèi)并用拉環(huán)鎖緊，另一端與推盤法蘭相接。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的壓縮機(jī)，其特征在于機(jī)體上有一氣室，所述的推盤法蘭裝于氣室中，在氣室與推盤法蘭間裝有擋圈，擋圈與機(jī)體間還裝有起密封作用的橡膠膜片。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的壓縮機(jī)，其特征在于拉桿上裝有復(fù)位彈簧。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11，12所述的壓縮機(jī)，其特征在于所述壓差式調(diào)壓閥一端與儲氣筒的壓縮空氣相通，一端與空壓機(jī)機(jī)體上的氣室相通。
專利摘要
一種曲柄圓滑塊往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，該機(jī)無連桿，通過一個曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動，活塞行程為曲柄半徑的4倍。為了將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可靠的轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動，配有一對內(nèi)齒輪副。該機(jī)亦無曲軸箱，機(jī)體為一兩垂直圓柱孔相貫的整體。所以，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小，振動小、噪音低、潤滑油消耗少、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)?？捎米髦评鋲嚎s機(jī)、真空泵、空壓機(jī)等。用作車用空壓機(jī)效果更佳。
文檔編號F04B35/00GK85200336SQ85200336
公開日1986年2月19日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者Zhengzhong Li 申請人:黎正中導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan