[發(fā)明專利]一種曲柄圓滑塊機構(gòu)及其曲軸、應用該機構(gòu)的設備

有效

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• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101865268A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 黎明;黎正中
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中清能發(fā)動機技術有限公司
• 主分類號: F16H21/18
• 分類號: F16H21/18;F16H37/12;F16C3/08;F02B75/32
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技術領域

本發(fā)明涉及往復運動與旋轉(zhuǎn)運動的相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，具體涉及曲柄圓滑塊機構(gòu)。本發(fā)明同時涉及一種該曲柄圓滑塊機構(gòu)的曲軸以及應用該機構(gòu)的設備。

背景技術

在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和壓縮機中，通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)活塞的往復運動與曲軸的旋轉(zhuǎn)運動之間的轉(zhuǎn)換。然而，由于連桿的存在，曲柄連桿機構(gòu)的內(nèi)燃機和壓縮機具有體積龐大、笨重、平衡性能差等缺點。

為解決上述問題，審定公告日為1988年1月13日、公告號為CN85100358B的中國專利公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”。審定公告日為1988年12月14日、公告號為CN85100359B的中國專利公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式壓縮機”。所述中國專利公開的內(nèi)燃機和壓縮機中，用曲柄圓滑塊機構(gòu)取代了曲柄連桿機構(gòu)，作為往復運動與旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換的機構(gòu)。其中，在曲柄圓滑塊機構(gòu)中，包括圓滑塊、活塞以及曲軸；圓滑塊上設置有偏心圓孔；在活塞的活塞座上設置有圓滑塊容置孔。裝配時，將圓滑塊可旋轉(zhuǎn)的設置于所述的圓滑塊容置孔中；曲軸的曲柄銷可旋轉(zhuǎn)的裝配于所述的偏心圓孔中。

下面以內(nèi)燃機為例，說明上述曲柄圓滑塊機構(gòu)的工作方式。工作時，燃燒室中的燃燒氣體膨脹推動活塞運動，通過活塞帶動設置于其中的圓滑塊做往復運動，而圓滑塊在所述活塞中同時做旋轉(zhuǎn)運動，所述往復運動與旋轉(zhuǎn)運動的合成使得圓滑塊上的偏心圓孔的中心軸線繞曲軸的中心軸線做旋轉(zhuǎn)運動；而所述偏心圓孔的中心軸線與曲軸的曲柄銷的軸線重合，從而可實現(xiàn)活塞的往復運動到曲軸的旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換。壓縮機工作時，過程剛好相反。

在上述的中國專利公開的技術方案中，需要采用一個內(nèi)齒輪傳動副結(jié)構(gòu)，解決活點的問題。然而，該結(jié)構(gòu)僅適用于單缸機，且該動平衡性能不夠理想。

基于此，授權(quán)公告日為2001年6月27日、授權(quán)公告號為CN1067741C的中國專利公開了一種“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，該內(nèi)燃機中，通過兩個相位差呈180度設置的圓滑塊組成圓滑塊組，兩個圓滑塊分別置于往復運動方向相互垂直的往復運動件中。工作時，相互垂直的往復運動件可相互克服活點問題，且可以將各自的往復慣性力轉(zhuǎn)化成為離心慣性力，從而便于對其進行平衡。具有更好的平衡效果。

授權(quán)公告日為2001年6月27日、授權(quán)公告號為CN1067742C的中國專利公開了一種“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，該內(nèi)燃機中，具有三個圓滑塊，相鄰圓滑塊相位差也呈180度，從而形成位于中間圓滑塊分別與位于兩端圓滑塊呈180度相位差，而位于兩端兩圓滑塊相位相同的圓滑塊組。相位相同的圓滑塊置于往復運動方向平行的往復運動件中，而相位差呈180度的圓滑塊分別置于往復運動方向垂直的往復運動件中。

對于三圓滑塊的圓滑塊組的機構(gòu)，也可以可將相互垂直的往復慣性力轉(zhuǎn)化為離心慣性力并可以克服單圓滑塊機構(gòu)的活點問題。而且，三圓滑塊組的機構(gòu)相對于雙圓滑塊組的機構(gòu)，還可以平衡往復慣性力矩，具有更好的平衡效果。

然而，由于在三圓滑塊組的機構(gòu)中，在單拐曲軸上設置三個圓滑塊，這使得單拐曲軸的曲柄銷的跨度較大。將該機構(gòu)應用于內(nèi)燃機或者壓縮機時，會造成曲柄銷彎曲變形。特別是隨著內(nèi)燃機的強化程度不斷提高，作用于活塞上的氣體壓力越來越大，而采用增壓、中冷、高壓共軌等技術的柴油內(nèi)燃機最大爆發(fā)壓力更大、轉(zhuǎn)速也更高，活塞承受的壓力以及該活塞的往復慣性力均會作用于曲軸的曲柄銷上，特別是動平衡滑塊的質(zhì)量是兩個活塞質(zhì)量之和，其產(chǎn)生的往復慣性力更大，這更加劇了曲柄銷的彎曲變形。而通過加大曲柄銷直徑的方法提高曲柄銷的強度，又由于受曲柄銷與圓滑塊、活塞的配合關系的限制以及整個機構(gòu)整體質(zhì)量的限制而難以實施。從而限制了三圓滑塊的曲柄圓滑塊機構(gòu)在高強度需求的內(nèi)燃機以及壓縮機等設備上的應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，以解決現(xiàn)有三圓滑塊的曲柄圓滑塊機構(gòu)的曲柄銷彎曲變形的問題。本發(fā)明另外提供一種該曲柄圓滑塊機構(gòu)的曲軸以及應用該機構(gòu)的設備。

本發(fā)明的提供一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，包括圓滑塊、往復運動件、曲軸以及支撐該機構(gòu)的機架；

所述曲軸包括位于兩端的曲柄以及位于兩曲柄之間的主軸頸，所述曲柄以及主軸頸具有共同的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸即為曲軸旋轉(zhuǎn)軸，所述曲柄以及主軸頸可旋轉(zhuǎn)的支撐于機架上；兩曲柄銷分別由該主軸頸的兩相對端面延伸而出，并延伸至所述兩曲柄朝向主軸頸端面，與所述曲柄固定連接；所述的兩曲柄銷具有共同且平行于所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸的軸線，且該軸線偏離所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸的距離為e；