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[设计开发] 转轮曲柄直线活塞压缩机新发明

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发表于 2016-5-23 11:32 |只看该作者 |倒序浏览
转轮曲柄直线活塞压缩机创新技术

8 t0 G% O# Z/ s+ v& u" C/ X7 G文/周觉明
" r" a, ], Z4 |! v8 p引言
2 P" g0 ]. d: Y) {. m/ U2 \. i) d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。, F/ ^( v1 f% q1 t! m7 L# R0 i
基本结构7 y# l4 @$ ?" }# h9 J3 L
  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。
$ v) A$ _& q1 ?2 |2 }6 I- S( f 8 S9 t$ Y, q7 M+ o/ W3 w" x
图1是转轮曲柄直线活塞压缩机的剖视图。3 j1 S7 y  [! P( K) z7 D
, m9 n6 I( `8 k% j. z9 w; M4 {6 G" G
图2是曲轴与转轮的安装示意图。5 W( @7 q( |8 w( e
8 ?$ v' ]- I( f2 ^! a! C5 Z4 G
图3是带有组合副的转轮安装示意图。  [8 W; {5 y. r  ]. n& B5 [8 K
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。
1 K: R/ r7 Z0 j6 ?1 t" Y
4 ^6 A! [7 j4 {; M3 f3 A工作原理
, |( j5 h( ?1 V) \. D4 w# [: p1.转轮直线活塞变速加力机构的运动特征。
# F6 O% |5 H7 S7 i0 b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。
6 a6 a. ]8 K7 K# [6 J& }, s# U- k# ?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。
5 m, @+ P2 F8 ^. P6 j . X) u+ K. _6 {! l
图4是直线活塞往复运动过程的示意图。
2 H; l% N) T$ S+ P  H; ]$ U# g4 F2.曲柄转角与活塞行程的关系。
2 L& X. A  [. w3 @计算实例:& ~0 S( E! E- }& y9 m% ?$ L1 t9 ?
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。' z. i5 J" U: ^" x; q( ~
计算公式:
7 ?9 e  J5 E# M9 z- x6 s* f活塞行程  d = AB+BC--AC  i- E& E2 b! Y3 C9 `! Z1 [1 d, T
曲柄转角为90°时,AC2=BC2--AB2; N) o! `7 A: q8 h- G$ Q
活塞行程d = 30+34-16=48mm
# {6 Q7 t, j; l6 f! c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。+ T! o9 l8 U- Q0 F9 w& H$ o
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。5 L# y6 j$ C: d# {0 \2 m3 b
3. 曲轴中心偏移技术
6 ~& a( z6 K# l& H8 C/ G     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。
7 D' }: @( H# e/ `$ N) r0 a9 h0 G3 F, l  n% e% r% g' j6 A
图5是曲轴中心偏移的工作原理图。  k9 q  u. M( N
有益效果9 Y5 k8 Y- e- w' g! Z  K' A. h
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。4 r$ W* {2 U$ m9 z2 h/ F
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。
1 z" E1 U. W1 C- L& U" y3.直线活塞直线运动,活塞环泄漏值相对较小。6 i! i! H7 x* F& o" Q, ~: {% g8 f
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。) ?9 [9 t/ v/ p0 O$ ]* }( z
5.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°。
5 {# r9 [& l" o' F6. 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。
0 ?6 b, z; k$ r
0 [. X1 w! p; H( Y5 `/ |

! _) N# E8 s$ g/ ^% D5 U
, \' f- O* R5 z+ O0 q  r4 D( a1 w4 V7 v8 I" ^$ O7 A& V9 K- P6 Y

- S+ X3 i. G: ]# V

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发表于 2022-5-27 08:00 |只看该作者
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。
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发表于 2022-6-20 07:15 |只看该作者
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。
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发表于 2022-6-22 09:37 |只看该作者
402909230 发表于 2022-6-20 07:15 1 A( F: c/ d! z" v2 u/ h. p
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 ...
2 d0 L6 \8 @0 O+ A$ E1 \
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
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