CN101644322B - 一种圆滑块组及其内燃机、压缩机、抽真空机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种圆滑块组，包括两个圆滑块，用于曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机、压缩机或者抽真空机，其所用的由两个圆滑块组合而成的圆滑块组中，两个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同，但两个圆滑块的质量不同，每个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得乘积A，两个圆滑块的A值之间的差值在规定的偏差值δ范围内。每个圆滑块的重心在偏心孔圆心和圆滑块圆心的连线上。与现有技术相比，本发明提供的圆滑块组根据实际情况，组成圆滑块组的两个圆滑块可以彼此质量不同，属于克服现有技术的技术偏见的发明。通过本发明的实施，可根据需要灵活安排圆滑块所占据的空间和所需要的质量，显著提升了圆滑块设计的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，尤其是涉及一种圆滑块组；本发明还涉及使用该圆滑块组的内燃机、压缩机和抽真空机。
背景技术
往复式内燃机或者压缩机都需要实现活塞的往复运动和曲轴的旋转运动之间的转换，其中，往复式内燃机是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，而往复式压缩机则是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。目前的通用技术下，上述转换过程均需要使用曲柄连杆机构。由于曲柄连杆机构中连杆的存在，使机器庞大、笨重，无法完全平衡。
为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述内燃机的共同特点是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中导向部上开有圆孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，所述圆滑块即安置在活塞导向部上与其外周相配合的圆孔中。当所述活塞受到汽缸中燃烧气体的推动而在气缸中往复运动时，所述偏心圆滑块绕其自身的圆心转动，并进而带动曲轴反向转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机或者抽真空机中，获得曲柄圆滑块压缩机或者曲柄圆滑块抽真空机。
在上述中国专利文献CN1067741C中，对于由两个圆滑块组成的圆滑块组，其说明书第6页第3段有如下的描述：“设计制造时，应使两个圆滑块27和28的质量相同、重心相同”。由于两个圆滑块均通过其偏心孔套在曲柄销上，并且相互呈180度安置，上述技术要求可以将两个圆滑块形成的圆滑 块组的重心恰好落在曲柄销中心轴线上的位置，便于对该内燃机的整个运动系统平衡的处理。
上述设计要求已经成为本领域的一种技术常识，对于本领域技术人员而言，采用两个完全一样的圆滑块构成双圆滑块组，是同名元件采用相同元件的一个典型例子。
在实际设计中，考虑到两个圆滑块分别安装在活塞和动平衡滑块中，而上述活塞和动平衡滑块的结构一般并不相同，要求它们对应的圆滑块完全相同，无疑给设计带来了难度。
另外一个显著问题是，圆滑块作为一个运动件，期望其质量越低越好，这样才可以减少往复惯性，上述要求两个圆滑块完全相同的设计要求对于根据实际情况灵活安排圆滑块质量形成了障碍。
发明内容
针对上述问题，本发明解决的技术问题在于，提供一种由两个圆滑块组成的圆滑块组，该圆滑块组克服了现有技术中要求组成圆滑块组的一对圆滑块必须质量相同、重心相同的技术偏见，有效增加了设计的灵活性。本发明同时在上述圆滑块组的基础上提供使用上述圆滑块组的内燃机、压缩机和抽真空机。
本发明提供一种圆滑块组，包括两个圆滑块，用于曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机、压缩机或者抽真空机，其特征在于，其所用的由两个圆滑块组合而成的圆滑块组中，两个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同，但两个圆滑块的质量不同，每个圆滑块的重心在偏心孔圆心和圆滑块圆心的连线上；每个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得乘积A，两个圆滑块的A值之间的差值在规定的偏差值δ范围内。
优选的，所述偏差值δ根据使用该圆滑块组的设备的整机试验获得，该偏差值δ是保证该设备正常工作的最大值。
优选的，所述两个圆滑块的A值相等。
优选的，两个圆滑块采用不同的材料制成。
优选的，两个圆滑块具有不同的直径。
优选的，两个圆滑块上去重孔数量或者位置不同。
本发明还提供一种内燃机，使用上述任一项所述的圆滑块组。
本发明还提供一种压缩机，使用上述任一项所述的圆滑块组。
本发明还提供一种抽真空机，使用上述任一项所述的圆滑块组。
与现有技术相比，本发明提供的圆滑块组根据实际情况，组成圆滑块组的两个圆滑块可以彼此质量不同，属于克服现有技术的技术偏见的发明。通过本发明的实施，可根据需要灵活安排圆滑块所占据的空间和所需要的质量，显著提升了圆滑块设计的灵活性。
为了获得圆滑块组的共同重心正好落在曲柄销中心轴线上的效果，本发明优选实施例提供了一个比较好的替代设计，也就是使每个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得的乘积A相同，这样，尽管两个圆滑块的重量不同，但是，当圆滑块错开为180度布置时，其组合重心仍然落在曲柄销中心轴线上，可以获得与现有技术所要求的圆滑块质量相同、重心相同基本一致的技术效果。
根据实际情况，还可以要求两个圆滑块的A值的差值小于一个预定的常数，该常数根据设计实验确定，取决于内燃机(或者压缩机、抽真空机)的整机质量以及曲柄圆滑块机构的尺寸等设计参数，只要使整个机器的振动不会由于圆滑块组的不平衡造成超出设计要求的振动，或者为了平衡旋转惯性所增加的配重仍然在合理的范围内即可。
在圆滑块质量不同的情况下，圆滑块可以采用不同的材料设计，也可以具有不同的去重孔位置或者数目，以及具有不同的直径。总之，本发明的技术方案有效增加了圆滑块设计的灵活性，便于采取降低圆滑块质量的措施。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的圆滑块组应用于内燃机的运动机构主体示意图；
图2是本发明第一实施例提供的圆滑块组的组装后的正视图。
具体实施方式
本发明第一实施例提供一种包括两个圆滑块的圆滑块组。请参看图1， 该图示出使用该圆滑块组的内燃机运动机构主体部分。
如图1所示，该运动机构具有机体1，机体1为发动机的支架，是其他零部件的装配基体，并为运动部件提供运动轨道。本实施例主要关心机体的运动机构，因此，该图主要示出机体1提供的运动轨道。如图1所示，该机体1具有位于同一个直线轨道上的第一汽缸1-1和第二汽缸1-2，两个汽缸分别为双作用活塞2的第一活塞头2-1和第二活塞头2-2提供运动轨道。该机体1上，还设置有轴线与上述第一汽缸1-1和第二汽缸1-2的轴线垂直的跑道1-3，该跑道1-3与上述第一汽缸1-1和第二汽缸1-2所在位置具有垂直距离L(图中未示出)，跑道1-3用于安置动平衡滑块3，为该动平衡滑块3提供运动轨道。跑道1-3与第一汽缸1-1和第二汽缸1-2之间的垂直距离L与双作用活塞2和动平衡滑块3的厚度相关。
在上述活塞2的中间位置设置有轴线垂直于活塞运动轴线的第一圆滑块安置孔2-3，用于安置第一圆滑块4，该第一圆滑块4具有第一偏心孔4-1；所述动平衡滑块3中间位置设置有轴线垂直于动平衡滑块运动轴线的第二圆滑块安置孔3-1，用于安置第二圆滑块5，该第二圆滑块5具有第二偏心孔5-1。上述第一圆滑块4和第二圆滑块5以下统称为圆滑块。所述第一偏心孔4-1和第二偏心孔5-1具有相同的直径，并且，第一偏心孔4-1的圆心到第一圆滑块4的圆心的距离与第二偏心孔5-1的圆心到第二圆滑块5的圆心的距离相同，即第一偏心孔4-1和第二偏心孔5-1两者具有相同的偏心距。上述偏心距与所使用的曲轴的曲柄半径相等。如图1所示，曲柄圆滑块机构安装完成后，第一偏心孔4-1和第二偏心孔5-1在轴线方向上相互完全重叠，曲柄销6穿过上述第一偏心孔4-1和第二偏心孔5-1。在上述偏心孔水平方向的两侧设置有定位销孔，两个圆滑块上对应的定位销孔通过插入的定位销连接，使两个圆滑块之间被完全固定。上述机构使两个圆滑块之间的相位差为180度，使其可以带动活塞2和动平衡滑块3在两个相互垂直的轨道上运动。
请参看图2，该图为两个相互固定的圆滑块的示意图。从该示意图可以看出，两个圆滑块并不完全相同。所述第一圆滑块4和第二圆滑块5均设置有厚度方向上对称设置的月牙形凹槽，以去除重量，该凹槽称为月牙槽7；在月牙槽部位，还设置有若干去重孔8，第一圆滑块4上去重孔较少，占用 的面积较小；而第二圆滑块5上，去重孔较多，占用的面积较大。由于两个圆滑块的厚度相同，因此，所述第一圆滑块4重于所述第二圆滑块5。为了获得完全平衡的效果，在所述第二圆滑块5上远离第二偏心孔5-1的另一侧的月牙槽7边缘位置，设置小块的加厚部位，称为加重部5-2，该加重部5-2造成的第二圆滑块5的质量增加小于所开设的去重孔8造成的质量减少，两者相抵，该第二圆滑块5减少了质量M′。通过上述去重孔8和加重部5-2的设置，第二圆滑块5-1的重心向远离第二偏心孔5-1圆心的一侧移动了距离S′，该重心仍然在通过所述第二偏心孔5-1圆心和第二圆滑块5的圆心的连线上。在上述结构中，所述第一圆滑块4和第二圆滑块5重量不同、重心不同。
设所述第一圆滑块4的重量为M1，所述第二圆滑块5的重量为M2；设所述第一圆滑块4的重心距离所述第一偏心孔4-1的圆心距离为S1，所述第二圆滑块5的重心距离所述第二偏心孔5-1的圆心距离为S2，并且两者重心的位置在偏心孔与圆滑块圆心的连线上。为了获得较佳的平衡效果，需要保证以下关系大致成立：M1×S1＝M2×S2，上述M1×S1和M2×S2的乘积称为A值。在上述关系成立的情况下，所述第一圆滑块4和第二圆滑块5能够使曲柄圆滑块机构装配完成后，整个圆滑块组的重心仍然落在曲柄销上，获得与第一圆滑块4和第二圆滑块5重量相同、重心相同时基本相同的运动平衡效果。
以下以本实施例与现有技术进行比较说明。在现有技术中，组成同一个圆滑块组的两个圆滑块的重量相同、重心相同，两者通过定位销孔以180度定位为一体后，该圆滑块组的重心自然落在了曲柄销轴线上。假设第一圆滑块4的重量、重心与现有技术下的圆滑块相同。采用本实施例的圆滑块后，根据图2，其第二圆滑块5的重心在竖直轴线上向上移动了距离S′，其重量则减少了M′，只要两个参数的增减比较合适，就可以使最终获得的A值仍然与第一圆滑块4的A值相同，使整个圆滑块组的重心仍然落在曲柄销轴线上，该圆滑块组的质量就可以视为曲柄销上的质量，便于进行惯性力的平衡。同时，由于第二圆滑块5减少了重量M′，使整个机构的运动件质量降低，有利于提高机构整体效率。
上述技术方案引入了上述M1×S1＝M2×S2的限制条件之后，可以在整个圆滑块组获得与现有技术完全相同的平衡效果，克服了现有技术下对圆滑块组中的两个圆滑块的重量、重心必须相同的技术偏见，对于增加圆滑块设计的灵活性具有重大意义。
由于圆滑块在整个曲柄圆滑块机构平衡体系中属于比较轻的部件，在一些情况下，可以对两个圆滑块共同形成的圆滑块组的整体平衡效果进行更为宽松的限定，也可以使整机的振动限定在合理的范围内，使整机可以正常的工作。
例如，根据整机试验结果或者根据大量试验结构获得的经验公式计算，可以获得一个偏差值δ，该数值为正值，只要两个圆滑块的A值的差值在该偏差值δ的范围内，即可认为该圆滑块组产生的不平衡对整机不会产生很大的影响，满足设计要求。上述关系可以使用公式表示如下：|M1×S1-M2×S2|≤δ。
在一些情况下，对曲柄圆滑块机构的上述限定可以更为宽松，甚至完全不作限定。
例如，整机重量特别大，并且使用环境中该整机的固定良好时，由于有一定的振动，该整机也可以承受，并且，圆滑块组并非整个曲柄圆滑块机构运动不平衡的主要来源，因此，可以不对两个圆滑块的重量、重心等关系进行上述限定。
再如，当曲柄圆滑块机构使用在所获得的压缩空气的气压值不高的压缩机上时，由于运行过程中不存在类似内燃机中的瞬间爆发压力的问题，因此，其振动本身会比较小，可以不对圆滑块组的重量、重心的关系进行限定。
综合上述情况，对一个由两个圆滑块组成的圆滑块组的圆滑块的重量、重心等关系可以根据具体情况放松限定条件甚至不作特别限定，所以，在保证两个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同这些基本条件下，圆滑块的设计上可以更加灵活。例如，同一个圆滑块组的两个圆滑块可以采用不同的材料制成；再如，两个圆滑块可以具有不同的直径。总之，只要根据实际情况选择合适的重量、重心限定条件，可以不要求两个圆滑块必须完全相同。
上述对同一个圆滑块组的两个圆滑块之间的重量、重心条件的放宽，克服了现有技术下，技术人员普遍认为的，组成一个双圆滑块组的两个圆滑块必须重量相同、重心相同的技术偏见，极大的增加了圆滑块设计的灵活性。
上述技术方案中的圆滑块组，可以用于使用在各种场合的曲柄圆滑块机构中，包括：内燃机、压缩机、抽真空机；这样可获得相应的内燃机、压缩机或抽真空机的实施例。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种圆滑块组，包括两个圆滑块，用于曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机、压缩机或者抽真空机，其特征在于，其所用的由两个圆滑块组合而成的圆滑块组中，两个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同，但两个圆滑块的质量不同，每个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得乘积A，两个圆滑块的A值之间的差值在规定的偏差值δ范围内，每个圆滑块的重心在偏心孔圆心和圆滑块圆心的连线上。
2.根据权利要求1所述的圆滑块组，其特征在于，所述偏差值δ根据使用该圆滑块组的设备的整机试验获得，该偏差值δ是保证该设备正常工作的最大值。
3.根据权利要求1所述的圆滑块组，其特征在于，所述两个圆滑块的A值相等。
4.根据权利要求1所述的圆滑块组，其特征在于，两个圆滑块采用不同的材料制成。
5.根据权利要求1所述的圆滑块组，其特征在于，两个圆滑块具有不同的直径。
6.根据权利要求1所述的圆滑块组，其特征在于，两个圆滑块上去重孔数量或者位置不同。
7.一种内燃机，其特征在于，使用权利要求1到权利要求6任一项所述的圆滑块组。
8.一种压缩机，其特征在于，使用权利要求1到权利要求6任一项所述的圆滑块组。
9.一种抽真空机，其特征在于，使用权利要求1到权利要求6任一项所述的圆滑块组。
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Denomination of invention: The utility model relates to a round sliding block Group and an internal combustion engine a compressor and a vacuum pumping machine thereof Effective date of registration: 20210204 Granted publication date: 20110824 Pledgee: Xiaogan chuangfong Capital Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING SINOCEP ENGINE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021420000006 |
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Denomination of invention: A round sliding block group and its internal combustion engine, compressor and vacuum pumping machine Effective date of registration: 20220527 Granted publication date: 20110824 Pledgee: Xiaogan chuangfong Capital Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING SINOCEP ENGINE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022420000140 |