转轮曲柄直线活塞压缩机新发明

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转轮曲柄直线活塞压缩机创新技术

文/周觉明
引言
目前所使用的容积活塞式压缩机，其内部结构以曲柄连杆机构为主，曲柄连杆机构的特征决定了现有活塞式压缩机存在的各种缺陷，无法进一步得到有效的改善；要大幅度提高活塞式压缩机的各项性能，最有效的途径是改变活塞式压缩机的运动机构。
$ @! Q$ W8 @) Y% a, o5 Y5 A4 C基本结构
  如图1所示， 转轮曲柄直线活塞压缩机的转轮直线活塞变速加力机构由汽缸、曲轴、直线活塞、转轮组成。转轮安装在直线活塞的转轮套中，曲轴的轴颈安装在转轮的轴颈套中；曲轴旋转，转轮在轴套中回旋摆动，带动直线活塞在汽缸中往复直线运动。
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6 R7 [0 w" |3 E2 a6 Z4 V. d图1是转轮曲柄直线活塞压缩机的剖视图。
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4 B$ U9 S5 r' L, ]" ~$ A: l图2是曲轴与转轮的安装示意图。

/ P" k" Q, k# v% D图3是带有组合副的转轮安装示意图。
# j$ {# E; M; A1 \  t& \曲轴两端轴承支撑转动，转轮的结构如图3所示，采用分体组合副与曲轴的主轴颈活动安装。
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% z5 b' _8 j7 @/ b1 N工作原理
1.转轮直线活塞变速加力机构的运动特征。
下图中曲轴轴体圆心A到轴颈圆心的距离B为曲轴的偏心距离AB，转轮圆心C到轴颈圆心B的偏心距离BC大于曲轴的偏心距离AB。
7 H5 J8 g$ y, x: W( R直线活塞在上止点与下止点时，曲轴轴体圆心A、轴颈圆心B及转轮圆心C在汽缸的中心线上；曲轴轴体的圆心B是固定不动的，轴颈圆心A围绕圆心B旋转时，转轮圆心C在汽缸中心线上上下往复移动。

  f  t8 W; ~* f! \2 D  u0 i) L图4是直线活塞往复运动过程的示意图。
' Q- Y/ ^1 @6 {" w1 D2.曲柄转角与活塞行程的关系。
计算实例：
7 O9 C+ r7 z' P以活塞行程60mm的压缩机为例，曲轴偏心距AB = 30mm，转轮的偏心距BC = 34mm，直线活塞在下止点向上止点运动进行压缩排气工作，曲柄转角为90°时，直线活塞从下止点向上止点运动了48mm。
9 R  u! t! t  L3 D计算公式：
活塞行程  d = AB+BC--AC
& p# `) q6 P8 j0 y  A: j) u2 x曲柄转角为90°时，AC2=BC2--AB2
3 T  [+ o7 |' N. A( v7 }活塞行程d = 30+34-16=48mm
直线活塞行程为60mm，压缩排气行程中，曲柄旋转90°时，直线活塞由下止点向上运动了48mm。也就是压缩排气过程中曲柄旋转180°，旋转90°直线活塞运动48mm，继续旋转90°，直线活塞运动12mm。
9 q0 a0 s- Y( q2 a0 n0 Z6 m从以上实例可以看出，曲轴做匀速旋转运动时，直线活塞的运动速度发生了改变。在曲轴偏心距离AB不变的情况下，调整转轮的偏心距BC的数值，来改变直线活塞的运动速度。根据力学公式P = FV，在曲轴输入功率不变的情况下，降低直线活塞的运动速度，增加曲轴对直线活塞的推力。直线活塞由下止点向上止点运动，直线活塞由相对静止做加速运动后，做相对减速运动。直线活塞在压缩与排气行程中，直线活塞受到气体的反压力逐步增加，直线活塞做减速运动，直线活塞受到曲轴的推力增加。
1 x: k7 X' P4 [3. 曲轴中心偏移技术
$ o8 i, l8 M6 E  m     从下图可以看出，转轮的圆心C在汽缸的中心线上，曲轴轴体的圆心在汽缸中心线的右侧。曲轴顺时针转动时，实现压缩排气工作过程曲柄转角大于180°，进气工作过程中曲柄转角小于180°。曲柄旋转360°，曲轴轴体圆心与中心线的垂直距离增大时，压缩排气过程中曲柄转角度数增大，进气过程曲柄转角的度数相对减小。

1 C% M) t7 W* m% o8 A+ u  e" Z, {+ }图5是曲轴中心偏移的工作原理图。
$ U1 h* c9 D- J* U1 w4 R% J3 M  C有益效果
1. 运动部件由转轮、曲轴与直线活塞组成结构简单，取消连杆后不但震动减弱，还节约高度空间与制作成本。
2.直线活塞运动中曲轴动平衡旋转转轮回旋摆动，动平衡性能好，直线活塞无侧向力。
3.直线活塞直线运动，活塞环泄漏值相对较小。
4.可以根据压缩比及工作状况，自由设定直线活塞运动速度，实现调节扭力与工况相适应。
" F  ~1 i1 A" ?( `9 ?3 x5 L5.采用曲轴中心偏移技术，实现压缩排气工作过程曲柄转角大于180°，进气工作过程中曲柄转角小于180°。
7 R/ x% h: C+ A6 K6. 根据以上有益效果，通过修改活塞式压缩机的国家与国际能效标准，用“颠覆式创新”推动整个活塞式压缩机行业的转型升级。
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402909230

非常好的思路，不错，值得学习和试验，不知道楼主这个泵现在是否可以批量生产。新手，学习中。

402909230

顶一下，希望大家能够多多分享一下这种最新颖的想法，实际使用的想法，我现在正在根据凸轮原理来试验这种微型气泵想法，想着做一个这种小气泵，希望大家多多指教。

xiaoyue888

402909230 发表于 2022-6-20 07:15
+ r$ k* l: {1 ?1 Z  ^* g顶一下，希望大家能够多多分享一下这种最新颖的想法，实际使用的想法，我现在正在根据凸轮原理来试验这种微 ...

' q2 D& u8 ~8 w. \- T感谢关注。如果实验有结果适合公开，可以联系我们发布。QQ616717147 张先生