CN102383933A - 带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机 - Google Patents

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本发明涉及一种带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，具有机体及位于机体内的气缸、活塞、曲轴、动平衡滑块、可旋转地装在活塞圆孔中的曲柄圆滑块，其特征在于：所述曲柄圆滑块为一体式结构，曲柄圆滑块强度高、机体体积小、重量轻、结构简单、便于加工制造、平衡性好、充气效率和燃烧效率高。

Description

带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机
技术领域
本发明涉及一种带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机。
背景技术
往复活塞式内燃机和压缩机的运动转换机构主要采用曲柄连杆机构，活塞运动不是简谐运动，存在高阶惯性力，难以平衡，而且需要专门的曲轴箱容纳连杆运动，导致机体体积大、重量重。为克服曲柄连杆机构的这一缺陷，有人采用一种曲柄圆滑块机构取代曲柄连杆机构，并用多种方法解决曲柄圆滑块机构存在“活点”不能可靠地把圆周运动转化为往复直线运动的问题。日本期刊《内燃机关》1981年第8期报道了日本工业大学研制的无连杆内燃机，其采用圆滑块机构，其中两个圆滑块组合使用，气缸呈“+”字型布置。这样的圆滑块机构必然使其中一缸或几缸斜置，润滑油容易窜入活塞顶部，引起重大事故，而且启动前必须排油，操作复杂。
ZL95111403.4号中国发明专利请求保护一种曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机，其采用两个圆滑块组合，两气缸呈“+”字型布置，但斜置的气缸不用作燃烧气缸，而是用作平衡滑块的运动滑道，由此解决了润滑油窜入活塞顶部引起的一系列问题。但该结构两个圆滑块分开制造，并用定位销固定联接，强度不够，容易折断；同时平衡滑块的跑道为气缸结构，与燃烧气缸相互垂直，导致机体体积过大，结构复杂难以加工。
发明内容
本发明旨在将一种全新的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机公之于众，并依法获得此项技术的专利权。这种全新的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机能够克服上述现有技术中的缺陷，体积小，结构简单，容易加工，强度明显提高，优化了内燃机或压缩机结构，提高了内燃机和压缩机的工作效率。
为实现上述目的，本发明提供一种带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，包括机体及包含在该机体内的气缸（1）、活塞（24）、曲轴、动平衡滑块（22）、及可旋转地装在活塞圆孔中的曲柄圆滑块（17），该曲柄圆滑块为一体式结构，无需定位销固定连接，并具有偏心轴孔，该轴孔套在曲轴上，机体内动平衡滑块与跑道相配合工作。
由于按照本发明的内燃机或压缩机中采用了特殊设计的圆滑块，即整体式结构的圆滑块，所以曲柄圆滑块（17）强度高、机体体积小、重量轻、结构简单、便于加工制造、平衡性好、充气效率和燃烧效率高。
优选的是，平衡滑块为扁长形，中间有圆孔，圆孔的直径与曲柄圆滑块偏心圆柱的外缘直径相同，平衡滑块的两端为同一圆柱上的两道弧，平衡滑块两端圆弧的直径与平衡滑块跑道两端的圆弧直径相同。
优选的是，所述平衡滑块采用可锻铸铁KTZ450-06的珠光体制成，且平均抗拉强度不小于450MPa，伸长率不小于6%，且经过淬火加低温回火处理，所述处理如下进行：将亚共析钢工件加热到Ac3，或将过共析钢加热到Ac1以上30-50℃，保温后在水、油等淬火介质中冷却。淬火后将工件加热到150-200℃以上，保温后在空其中冷却。利用淬火加低温回火处理后的钢件具有高硬度、高耐磨性。洛氏硬度达到58-62HRC甚至更高。
特别优选的是，所述圆滑块采用球墨铸铁QT450-10表面抗拉强度大于450MPa伸长率10%的球墨铸铁制成，且经过淬火加高温回火处理，所述处理如下进行：将亚共析钢工件加热到Ac3，或将将过共析钢加热到Ac1以上30-50℃，保温后在水、油等淬火介质中冷却。淬火后将工件加热到500℃以上，保温后在空气中冷却。利用淬火加高温回火处理的钢件具有很高的耐磨性、韧性以及良好的综合力学性能。
优选的是，圆滑块由两部分构成，每一部分均为一偏心扁圆柱，分别处于不同的平面内，且具有相同的偏心距e。
进一步优选的是，两偏心扁圆柱的偏心孔直径相等且中心线重合。
进一步优选的是，两偏心圆柱的中心线互相平行且与偏心圆柱的偏心孔中心线位于同一平面内。
优选的是，机体内设置一个水平布置的贯通圆柱孔，作为气缸和活塞运动的跑道（25）。
进一步优选的是，在垂直于气缸的水平方向开设曲轴轴承孔（3）。
优选的是，在垂直于气缸竖直方向开设平衡滑块跑道（5）。
进一步优选的是，平衡滑块跑道为圆柱状或圆柱上的两道弧，平衡滑块跑道设置在气缸通孔外，分为上下两部分，平衡滑块跑道与气缸通孔通过长方形孔相通。
优选的是，机体做成两截式，沿曲轴轴承孔的中心线与平衡滑块跑道所在的平面剖分为两部分的轴承孔。
进一步优选的是，平衡滑块为扁长形，中间带有圆孔，圆孔直径与圆滑块偏心圆柱的外缘直径相同，平衡滑块的两端为同一圆柱上的两道弧，直径与平衡滑块跑道的直径相同。
优选的是，曲轴为分体式结构，曲柄销（6）与输出端曲柄臂制成一体或者单独制造。
优选的是，整体圆滑块的两个偏心圆柱分别套入活塞座圆孔和平衡滑块圆孔。
优选的是，曲柄销穿过整体圆滑块的偏心孔，与另一曲柄臂组合成完整的曲轴。
优选的是，将曲轴活塞总成置入曲轴轴承孔（3）。
优选的是，使活塞（24）进入气缸孔。
优选的是，平衡滑块进入平衡滑块跑道（5）。
综上所述，即得到符合本发明所叙述的内燃机或压缩机。
附图说明
图1是本发明的一种带有圆滑块的内燃机或压缩机的无定位销固定连接的一体式双圆滑块优选结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是本发明的一种带有曲柄圆滑块内燃机或压缩机中的曲柄圆滑块和平衡滑块采用淬火的处理方法的优选示意图。
图4是本发明带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机的曲柄双圆滑块简化结构示意图。
图5是本发明一种带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机的汽缸和跑道的结构示意图。
图6是动平衡滑块的机构示意图。
 图7是图6所示俯视结构示意图。
 图8是图7的左视结构示意图。
图9是本发明的一种带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机的曲轴优选结构示意图。在曲柄销和主轴颈表面有油孔（11）、油孔（12）、油孔（13）。
附图中各部分的标号如下： 4轴承孔，14油槽，21油孔，7主轴颈，15油孔，9连接件， 19轴孔，10轴向油道，20轴瓦。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施案例1为一种水平对置双杠发动机。
 如图1所示，机体内设置一个水平布置的贯通的圆柱孔，该孔为气缸和活塞运动的跑道；在垂直于气缸的水平方向上开设曲轴轴承孔3；在垂直于气缸的竖直方向上开设平衡滑块跑道（5）平衡滑块跑道设置在气缸通孔外，分为上下两部分，平衡滑块跑道(5)与气缸通孔通过长方形孔相通，平衡滑块跑道(5)两端为同一圆柱上的两道弧度相同的弧。机体做成两截式，沿曲轴轴承孔的中心线与平衡滑块跑道的中心线所在平面剖分为两部分。曲轴为分体式，曲柄销（6）与输出端曲柄臂制成一体。
如图8所示，装配时，整体圆滑块的两个偏心圆柱分别套入活塞座圆孔和平衡滑块圆孔（16），然后将曲柄销（6）穿过整体圆滑块的偏心孔，与另一曲柄臂组合成完整的曲轴，然后将曲轴活塞总成置入曲轴轴承孔3，使活塞进入气缸孔，平衡滑块进入平衡滑块跑道（5），拧紧螺栓即得到所需内燃机。
实施案例2为一种空气压缩机机体结构同实施例1，只是不装燃油系统。
以上论述仅仅是本发明的优选实施案例，是为了解释和说明，并不是对发明本身限制，发明并不局限于这里公开的特定实施例，而有下面的权利要求确定，另外，在前面描述中的与特定的实施例有关的记载并不能解释为对本发明的范围或者权利要求中使用的术语的定义的限制。所公开实施例的各种其他不同实施例和其他各种不同的变形对于本领域技术人员来说是显而易见的，但所有这些实施例，改变和变形都在随后的权利要求中。

Claims (10)

1.一种带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，具有机体及位于机体内的气缸(1)、活塞(24)、曲轴、动平衡滑块(22)、可旋转地装在活塞圆孔中的曲柄圆滑块（17），其特征在于：所述曲柄圆滑块为一体式结构，无需定位销固定连接并具有偏心轴孔，该轴孔套在曲轴上，缸体内动平衡滑块(22)与跑道（5）相配合工作。
2.如权利要求1所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：所述的曲柄圆滑块（17）由两部分构成，每一部分均为一偏心扁圆柱，分别处于不同的平面内，两偏心扁圆柱的偏心距相同且为e，两偏心扁圆柱的偏心孔直径相等且中心线重合，两偏心扁圆柱的中心线互相平行且与偏心圆柱的偏心孔的中心线位于同一平面内，该曲柄圆滑块一次制造成型。
3.如权利要求1所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：所述机体内设置一个水平布置的贯通的圆柱孔，作为气缸(1)和活塞(24)运动的轨道；在垂直于气缸的水平方向设有曲轴轴承孔(3)；在垂直于气缸的竖直方向设有平衡滑块跑道（5）。
4.如权利要求3所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：平衡滑块跑道为圆柱或圆柱上的两道弧，平衡滑块跑道设置在气缸通孔外，分为上下两部分，平衡滑块跑道与气缸（1）通孔通过长方形孔相通，平衡滑块跑道为圆柱或圆柱上的两道弧。
5.如权利要2所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：平衡滑块（22）为扁长形，中间有圆孔，圆孔的直径与曲柄圆滑块偏心圆柱的外缘直径相同，平衡滑块的两端为同一圆柱上的两道弧，直径与平衡滑块跑道的直径相同。
6.如权利要求4或5所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：平衡滑块跑道为圆柱或圆柱上的两道弧，平衡滑块为扁长形，中间带有圆孔，圆孔直径与圆滑块偏心圆柱的外缘直径相同，平衡滑块的两端为同一圆柱上的两道弧，直径与平衡滑块跑道的直径相同。
7.如权利要求2所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：机体做成两截式，沿曲轴轴承孔（3）的中心线与平衡滑块跑道的中心线所在平面剖分为两部分。
8.如权利要求1所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于曲轴为分体式，曲柄销（6）与输出端曲柄臂制成一体。
9.如权利要求2所述的带有曲柄圆滑块的内燃机或压缩机，其特征在于：整体圆滑块的两个偏心圆柱分别套入活塞座圆孔和平衡滑块圆孔。
10.如权利要求2所述，曲柄销（6）穿过整体圆滑块的偏心孔，与另一曲柄臂组合完成整体的曲轴总成。
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