CN101539132B - 往复动力机械的线性传动机构 - Google Patents

Abstract

一种往复动力机械的线性传动机构，包括直线电机、液压缸、活塞、联接管路，每个压缩机的气缸配备一个液压缸，每个液压缸被其内部安装的活塞分为两个密封的腔室，腔室和联接管路内充满不可压缩的液体，不同液压缸之间通过管路联接，直线电机只用于驱动一个液压缸内的活塞，其它液压缸内的活塞通过液压缸内两个腔室中液体的压差来驱动，液压缸内的活塞作往复运动，压缩机(或泵等)的活塞与液压缸内的活塞同轴联接。本发明的线性同步传动机构，与传统复式动力机械设备中应用的曲柄连杆传动机构相比，往复惯性力可完全平衡，消除活塞在气缸内的侧向力，减小往复摩擦力和磨损，降低了设备的震动和噪声，提高了传动效率。

Description

往复动力机械的线性传动机构

技术领域

本发明属于通用机械，特别是动力机械技术领域，具体涉及一种往复动力机械的线性传动机构。 

背景技术

目前广泛使用的压缩机、泵等机械设备，其运动机构大多作往复式运动，通过曲柄连杆机构，将旋转电机、汽轮机、内燃机等原动机的旋转运动转化为往复直线运动，带动活塞作往复运动，使气缸内的密封工作腔容积发生周期性变化，从而完成其设计的工作过程。 

上述传统往复式动力机械设备结构简单，易于使用和维护，但由于其传动机构(曲柄连杆机构)结构原理所限，其具有以下几点不足：不平衡惯性力大，所引起的震动和噪音也随之增大；需要将原动机的旋转运动转化为活塞在缸体内的往复直线运动，多了一次机械运动转换过程，能量消耗增加，机械效率降低；曲柄连杆机构将旋转运动转化为往复直线运动时，缸体与活塞之间会产生侧向力，该侧向力会使活塞与缸体接触面间的摩擦力增大，增加能量消耗，而且还加剧活塞和缸体侧面的磨损，缩短设备的使用寿命。 

鉴于传统往复式机械设备的上述缺点，不同机械设备领域都在努力寻求新的机械传动结构，以替代传统往复式机械设备中的曲柄连杆传动机构。例如在压缩机领域，产生了电磁式压缩机和自由活塞压缩机，这两种类型的机械设备改善了传统往复式动力机械设备中传动机构的一些缺点，在一定范围内提高了往复式机械设备的性能。但电磁式压缩机一般只有一组运动部件，往复惯性力不能平衡，且行程较小，仅适用于微型制冷或空气压缩机；而自由活塞压缩机需要齿轮齿条或曲柄连杆同步机构，这种同步机构也有一定的侧向力，且压缩机操作要求高，不易平稳运行。且这两种机型的结构均不适用于流量大时的情况。因此，能够克服曲柄连杆机构的上述缺点，同时又能保留往复式机械设备简单易维护、适用范围广的优点的传动机构，便成为进一步提高往复式动力机械设备性能的一个瓶颈。

发明内容

针对上述现有技术条件下往复式动力机械设备存在的不足，本发明的目的在于，提供一种可用于压缩机、泵等往复动力机械设备的传动机构的高效率、小体积、结构简单、紧凑、高可靠性的往复动力机械的线性传动机构。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案是：包括直线电机、压缩机，压缩机的每个气缸配备一个与气缸体积相同的液压缸，各液压缸液被其内部安装的活塞分为两个密封的腔室，腔室内充满不可压缩的液体，其中一组液压缸与直线电机的输出轴相连接，各组液压缸依次通过联接管路相连通形成密闭回路，各气缸的活塞与液压缸内的活塞相连接。 

本发明的气缸的活塞与液压缸内的活塞刚性同轴连接。 

本发明与传统复式动力机械设备中应用的曲柄连杆传动机构相比，往复惯性力可完全平衡，同时消除了活塞在气缸内的侧向力和不平衡惯性力，减小了往复摩擦力和磨损，也降低了设备的震动和噪声，提高了传动效率。 

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的结构示意图。 

附图中零部件编号：第1组液压缸1、第2组液压缸2、第3组液压缸3、第4组液压缸4、气缸活塞5、液压缸活塞6、直线电机7、气缸8、联接管路9。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述。 

如图1所示，本实施例以四组气缸为例，各气缸8即工作机分别配置一个体积相同的液压缸即线性传动机构，分别为第1组液压缸1、第2组液压缸2、第3组液压缸3和第4组液压缸4，每组液压缸内安装液压缸活塞6，液压缸活塞6可在液压缸内左右往复运动，液压缸活塞6将每组液压缸分为两个密封的腔室，并用联接管路9将各个密封腔室以一定次序联接，具体顺序为：第一组液压缸1的左腔室与第二组液压缸2的左腔室相联，第二组液压缸2的右腔室与第四组液压缸4的右腔室相联，第四组液压缸4的左腔室与第三组液压缸3的左腔室相联，第三组液压缸3的右腔室与第一组液压缸1的右腔室相联，四组液压缸联成一个回路，密封腔室和联接管路9里充满不可压缩的液体。直线电机7做为原动机与第一组液压缸1内的液压缸活塞6联接，直接驱动液压缸活塞6在第一组液压缸1内作往复运动，当直线电机7推动第1组液压缸1的活塞6向左运动时，第1组液压缸1的左腔室的液体流向第2组液压缸2的左腔室，推动第2组液压缸2的活塞6向右运动，第2组液压缸2的右腔室的液体流向第4组液压缸4的右腔室，推动第4组液压缸4的活塞6向左运动，第4组液压缸4的左腔室的液体流向第3组液压缸3的左腔室，推动第3组液压缸 3的活塞6向右运动，第3组液压缸3的右腔室的液体流回第1组液压缸右腔，当直线电机7反向运动时，各腔室中液体流向也反向。这样随着作为原动机的直线电机7带动第一组液压缸1中的活塞6作往复运动，其余几组液压缸中的活塞6在液压系统的作用下将与第一组液压缸1中的活塞6同步作往复运动。各组气缸活塞5与相对应液压缸活塞6刚性同轴联结，因此，液压缸活塞6的同步往复运动将被传递到气缸活塞5，从而实现气缸活塞5的同步往复运动。 

与气缸活塞5相联的液压缸活塞6在液压缸中的初始位置可以调整，根据上述液压缸之间的联接顺序，将各个液压缸活塞6的初始位置调整到：当第一组气缸和第二组气缸的活塞5位于气缸的左止点时，第二组气缸和第四组气缸的活塞5位于气缸的右止点，这样使得不同气缸的工作时序有所不同，相差固定的相位。再对运动部件的质量进行调整，最终可使往复惯性力完全平衡。同时，本发明的线性传动机构无须将旋转运动转化为往复运动，因此气缸活塞5和液压缸活塞6均不受侧向力和不平衡惯性力。直线电机7的运行频率和行程可调，以此来改变气缸活塞5进行往复运动的频率和行程，可以实现对工作机的压比、排量等工作参数的改变。 

本发明的液压缸之间用高压管路联接，联接次序和位置可以改变，以实现不同液压缸内活塞的运动时序不同，即不同液压缸内的活塞之间保持恒定的相位差。 

Claims (2)

1.一种往复动力机械的线性传动机构，其特征在于：包括直线电机(7)、压缩机，压缩机的每个气缸(8)配备一个与气缸体积相同的液压缸，各液压缸液被其内部安装的活塞(6)分为两个密封的腔室，腔室内充满不可压缩的液体，其中一组液压缸(1)与直线电机(7)的输出轴相连接，各组液压缸依次通过联接管路(9)相连通形成密闭回路，各气缸(8)的活塞(5)与液压缸内的活塞(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的往复动力机械的线性传动机构，其特征在于：所说的气缸(8)的活塞(5)与液压缸内的活塞(6)刚性同轴连接。