CN105736055A - 转轮直线活塞变速加力机构 - Google Patents

Abstract

转轮直线活塞变速加力机构，由机体（1）、汽缸（2）、直线活塞（3）与转轮直线加力机构（50）组成；转轮直线加力机构（50）分为转轮回旋加力机构（51）与转轮曲柄加力机构（52）；转轮直线加力机构（50）由转子（4）与回旋曲轴（11）组成，转轮曲柄加力机构（52）由曲轴（53）与转轮曲套（54）组成；直线活塞（3）在转轮直线加力机构（50）的带动下在汽缸（2）中做直线变速往复运动；该机构运用到活塞式流体动力机械上，实现活塞的直线往复运动及变扭矩工作，大幅度提高了工作能效。

Description

转轮直线活塞变速加力机构

技术领域

本发明是一种用于活塞容积式流体动力机械的转轮直线活塞变速加力机构，涉及活塞式泵、压缩机、膨胀动力机及发动机等流体动力机械制造技术领域。

背景技术

目前所使用的活塞容积式的流体动力机械，还存在很多缺陷；以曲柄连杆机构的压缩机为例，活塞在压缩气体时，曲柄连杆机构不能根据气体压力变化来调节输入扭矩。本人于2014年9月25日申请了一项专利技术，申请号：201410493033.4专利名称：具有转轮传动活塞变速机构的流体动力机械，该发明公开了一种无连杆活塞直线运动机构的专利技术，但该发明的安装结构还存在缺陷；为了进一步提高活塞式泵、压缩机、膨胀动力机及发动机等流体动力机械的各项性能，需要做进一步的技术改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种转轮直线活塞变速加力机构，作为流体动力机械工作运动机构，用来提高流体动力机械技术领域的风机、压缩机、膨胀动力机及发动机的各项性能。

为达到上述目的，所采取的技术措施是：转轮直线活塞变速加力机构，由机体、汽缸、直线活塞与转轮直线加力机构组成。直线活塞安装在汽缸中，直线活塞由活塞与活塞导杆组成；活塞导杆固定在活塞的下部，该活塞导杆上开有轴颈套。转轮直线加力机构安传动结构，分为转轮回旋加力机构与转轮曲柄加力机构。转轮直线加力机构由转子与回旋曲轴组成，转子由转轮与传动轴组成。传动轴的轴体一端轴承支撑安装在机体的轴承座中，传动轴同心安装在转轮的底部，该传动轴的轴体上安装有平衡块；转轮上开有偏心轴承滚道及平衡去重孔。回旋曲轴的轴体，轴承支撑安装在转轮的偏心轴承滚道中，该回旋曲轴的轴颈，轴承支撑安装在直线活塞的轴套中。转轮带动回旋曲轴回旋转动，回旋曲轴的轴体回旋平动，该回旋曲轴的回旋轴带动直线活塞往复直线运动。直线活塞的活塞行程等于转轮圆心到偏心轴承滚道圆心距离的两倍，偏心轴承滚道的半径大于转轮圆心到偏心轴承滚道圆心的距离。转轮曲柄加力机构由曲轴与转轮曲套组成，曲轴的轴体一端轴承支撑安装在机体的轴承座中，该曲轴的轴体上安装有平衡块。转轮曲套的套体套在曲轴轴颈的外部，该转轮曲套的回旋轴，轴承支撑安装在直线活塞的轴套中。直线活塞的活塞行程等于曲轴偏心回旋半径的两倍，转轮曲套的圆心到回旋轴轴线的距离，大于曲轴的偏心回旋半径。曲轴带动转轮曲套回旋转动，转轮套体回旋平动，该转轮曲套的轴颈带动直线活塞往复直线运动。直线活塞活塞导杆上的滑动体，安装在曲轴箱的滑动槽中；直线活塞往复运动，活塞导杆的滑动体在滑动槽中直线往复滑动。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮回旋加力机构的传动曲轴两端支撑运动，传动曲轴的一端轴体，轴承支撑安装在机体的左轴承座中，该传动曲轴的另一端轴体轴承支撑安装在机体的右轴承座中。左转轮由左转轮盘与左转轮套组成，右转轮由右转轮盘与右转轮套组成。传动曲轴穿过中空回旋曲轴的空心部，该中空回旋曲轴的左套体，安装在左转轮套的偏心轴承滚道中，右套体安装在右转轮套的偏心轴承滚道中。左转轮套与左转轮盘相互固定，右转轮套与右转轮盘相互固定。直线活塞的轴颈套，安装在中空回旋曲套的轴体外部。传动曲轴转动，左转轮套与右转轮套带动中空回旋曲轴回旋运动，中空回旋曲轴带动直线活塞直线往复运动。直线活塞压缩排气过程中，传动曲轴的旋转角度大于180°，直线活塞从下止点向上止点做减速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞做减速运动时，受到回旋曲轴的作用力增加。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄加力机构转轮曲套的轮体，轴承支撑安装在直线活塞的轴套中；曲轴的回旋半径，小于转轮曲套轮体到曲轴轴心线的距离。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄加力机构的曲轴两端轴承支撑运动，曲轴的一端轴体，轴承支撑安装在机体的左轴承座中，该曲轴的另一端轴体，轴承支撑安装在机体的右轴承座中。转轮曲套的组合轮体，由上轮体与下轮体组成，上轮体与下轮体，将转轮曲套的套体分为两个半圆套，半圆套中安装有轴瓦。组合轮体的上轮体与下轮体之间，通过螺栓相互固定。组合轮体的轮体，轴承支撑安装在直线活塞的轴套中。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮直线加力机构直线活塞的套体底部与曲轴箱之间，安装有储能弹簧；该储能弹簧的一端与直线活塞的套体底部接触安装，另一端与曲轴箱的内壁接触安装。直线活塞进气过程中下行，储能弹簧被压缩储能，直线活塞压缩排气过程中上行，该储能弹簧对直线活塞产生推动力。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮直线加力机构直线活塞的轴颈套，由固定套与活动套组成。固定套与活塞导杆相互固定，该固定套与活动套之间通过螺栓相互固定；固定套与活动套中安装有轴瓦。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄加力机构带动一组以上的直线活塞工作，组合曲轴的第一轴颈上安装有第一转轮曲套，第二轴颈上安装有第二转轮曲套，第三轴颈上安装有第三转轮曲套。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄两级压缩机一级汽缸的容积大于二级汽缸的容积，组合曲轴的第一轴颈带动一级直线活塞往复运动，第二轴颈带动二级直线活塞往复运动。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮回旋两冲程发动机进行压缩冲程，直线活塞由下止点向上止点运动，该直线活塞做由快变慢的减速运动，膨胀做功冲程过程中，直线活塞做上止点向下止点的逐步缓慢加速运动，膨胀做功冲程结束开始排气工作，燃烧后废气从汽缸的排气口排出，该直线活塞继续加速下行运动完成进气冲程。

对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄四冲程四缸发动机的组合曲轴上，安装有第一转轮曲套、第二转轮曲套、第三转轮曲套与第四转轮曲套。第一转轮曲套带动第一直线活塞往复运动，第二转轮曲套带动第二直线活塞往复运动，第三转轮曲套带动第三直线活塞往复运动，第四转轮曲套带动第四直线活塞往复运动。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明转轮回旋加力机构的示意图。

图2是本发明转轮曲柄加力机构的剖视图。

图3是本发明转轮曲柄加力机构的示意图。

图4是本发明转轮回旋加力机构的剖视图。

图5是本发明转轮曲柄加力机构套体的安装示意图。

图6是本发明弹簧储能安装示意图。

图7是本发明转轮回旋两冲程发动机的示意图。

图8是本发明转轮曲柄加力机构的剖视图。

图9是本发明组合轮体的安装示意图。

图10是本发明直线活塞的轴颈套安装示意图。

图11是本发明组合曲轴的安装示意图。

图12是本发明转轮曲柄两级压缩机的示意图。

图13是本发明转轮曲柄四冲程四缸发动机的示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，转轮直线活塞变速加力机构，由机体1、汽缸2、直线活塞3与转轮直线加力机构50组成。直线活塞3安装在汽缸2中，直线活塞3由活塞5与活塞导杆6组成，活塞导杆6固定在活塞5的下部，该活塞导杆6上开有轴颈套7。转轮直线加力机构50分为转轮回旋加力机构51与转轮曲柄加力机构52；转轮直线加力机构50由转子4与回旋曲轴11组成，转子4由转轮8与传动轴10组成。传动轴10的轴体21一端轴承支撑安装在机体1的轴承座12中，传动轴10同心安装在转轮8的底部，该传动轴10的轴体21上安装有平衡块20。转轮8上开有偏心轴承滚道16及平衡去重孔14，回旋曲轴11的轴体18，轴承支撑安装在转轮8的偏心轴承滚道16中，该回旋曲轴11的轴颈19，轴承支撑安装在直线活塞3的轴套7中。转轮8带动回旋曲轴11回旋转动，回旋曲轴11的轴体18回旋平动，该回旋曲轴11的轴颈19带动直线活塞3往复直线运动。直线活塞3的活塞行程，等于转轮8圆心到偏心轴承滚道16圆心距离的两倍，偏心轴承滚道16的半径大于，转轮8圆心到偏心轴承滚道16圆心的距离。转轮曲柄加力机构52由曲轴53与转轮曲套54组成；曲轴53的轴体55，一端轴承支撑安装在机体1的轴承座12中，该曲轴53的轴体55上安装有平衡块56。转轮曲套54的套体57安装在曲轴53轴颈58的外部，该转轮曲套54的回旋轴59，轴承支撑安装在直线活塞3的轴套60中。直线活塞3的活塞行程等于曲轴53偏心回旋半径的两倍，转轮曲套54的圆心到回旋轴59轴线的距离，大于曲轴53的偏心回旋半径；如图3所示，曲轴53带动转轮曲套54回旋转动，转轮套体54回旋平动，该转轮曲套54的回旋轴59带动直线活塞3往复直线运动；直线活塞3活塞导杆6上的滑动体24，安装在曲轴箱25的滑动槽26中；直线活塞3往复运动，活塞导杆6的滑动体24在滑动槽26中直线往复滑动。

作为本发明的另一种实施方式，如图4所示，转轮回旋加力机构51的传动曲轴27两端支撑运动，传动曲轴27的一端轴体43，轴承支撑安装在机体1的左轴承座28中，该传动曲轴27的另一端轴体29，轴承支撑安装在机体1的右轴承座9中。左转轮30由左转轮盘31与左转轮套32组成，右转轮33由右转轮盘34与右转轮套35组成。传动曲轴27穿过中空回旋曲轴36的空心部，该中空回旋曲轴36的左套体37安装在左转轮套32的偏心轴承滚道38中，右套体39安装在右转轮套35的偏心轴承滚道40中。左转轮套32与左转轮盘31相互固定，右转轮套35与右转轮盘34相互固定。直线活塞3的轴颈套7安装在中空回旋曲套36的轴体45外部。传动曲轴27转动，左转轮套32与右转轮套35带动中空回旋曲轴36回旋运动，中空回旋曲轴36带动直线活塞3直线往复运动。直线活塞3压缩排气过程中，传动曲轴27的旋转角度大于180°，直线活塞3从下止点向上止点做减速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞3做减速运动时，受到回旋曲轴11的作用力增加。

作为本发明的另一种实施方式，如图5所示，转轮曲柄加力机构52转轮曲套54的轮体62，轴承支撑安装在直线活塞3的轴套60中；曲轴53的回旋半径，小于转轮曲套54轮体62到曲轴53轴心线的距离。

作为本发明的另一种实施方式，如图8所示，转轮曲柄加力机构52的曲轴53两端轴承支撑运动，曲轴53的一端轴体61-1，轴承支撑安装在机体1的左轴承座28中，该曲轴53的另一端轴体61，轴承支撑安装在机体1的右轴承座9中。如图9所示，转轮曲套54的组合轮体63，由上轮体66与下轮体67组成，上轮体66与下轮体67，将转轮曲套54的套体57分为两个半圆套68，半圆套68中安装有轴瓦69；组合轮体63的上轮体66与下轮体67之间，通过螺栓70相互固定；组合轮体63的轮体71，轴承支撑安装在直线活塞3的轴套60中。

作为本发明的另一种实施方式，如图6所示，转轮直线加力机构50直线活塞3的套体底部15与曲轴箱25之间，安装有储能弹簧13，该储能弹簧13的一端与直线活塞3的套体底部15接触安装，另一端与曲轴箱25的内壁17接触安装；直线活塞3进气过程中下行，储能弹簧13被压缩储能，直线活塞3压缩排气过程中上行，该储能弹簧13对直线活塞3产生推动力。

作为本发明的另一种实施方式，如图10所示，转轮直线加力机构50直线活塞3的轴颈套7，由固定套22与活动套23组成；固定套22与活塞导杆6相互固定，该固定套22与活动套23之间通过螺栓41相互固定；固定套22与活动套23中安装有轴瓦44。

作为本发明的另一种实施方式，如图11所示，转轮曲柄加力机构52带动一组以上的直线活塞3工作，组合曲轴46的第一轴颈47上安装有第一转轮曲套48，第二轴颈49上安装有第二转轮曲套42，第三轴颈64上安装有第三转轮曲套65。

作为本发明的另一种实施方式，如图12所示，转轮曲柄两级压缩机72一级汽缸73的容积大于二级汽缸74的容积，组合曲轴46的第一轴颈47带动一级直线活塞75往复运动，第二轴颈49带动二级直线活塞76往复运动。

作为本发明的另一种实施方式，如图7所示，转轮回旋两冲程发动机77进行压缩冲程，直线活塞3由下止点向上止点运动，该直线活塞3做由快变慢的减速运动，膨胀做功冲程过程中，直线活塞3做上止点向下止点的逐步缓慢加速运动，膨胀做功冲程结束开始排气工作，燃烧后废气从汽缸2的排气口78排出，该直线活塞3继续加速下行运动完成进气冲程。

作为本发明的另一种实施方式，如图13所示，转轮曲柄四冲程四缸发动机79的组合曲轴80上，安装有第一转轮曲套81、第二转轮曲套82、第三转轮曲套83与第四转轮曲套84；第一转轮曲套81带动第一直线活塞85往复运动，第二转轮曲套82带动第二直线活塞86往复运动，第三转轮曲套83带动第三直线活塞87往复运动，第四转轮曲套84带动第四直线活塞88往复运动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改，对本领域的专业技术人来说是显而易见的；本文中所定义一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实例中体现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮直线活塞变速加力机构由机体（1）、汽缸（2）、直线活塞（3）与转轮直线加力机构（50）组成；直线活塞（3）安装在汽缸（2）中，直线活塞（3）由活塞（5）与活塞导杆（6）组成，活塞导杆（6）固定在活塞（5）的下部，该活塞导杆（6）上开有轴颈套（7）；转轮直线加力机构（50）分为转轮回旋加力机构（51）与转轮曲柄加力机构（52）；转轮直线加力机构（50）由转子（4）与回旋曲轴（11）组成，转子（4）由转轮（8）与传动轴（10）组成；传动轴（10）的轴体（21）一端轴承支撑安装在机体（1）的轴承座（12）中，传动轴（10）同心安装在转轮（8）的底部，该传动轴（10）的轴体（21）上安装有平衡块（20）；转轮（8）上开有偏心轴承滚道（16）及平衡去重孔（14），回旋曲轴（11）的轴体（18），轴承支撑安装在转轮（8）的偏心轴承滚道（16）中，该回旋曲轴（11）的轴颈（19），轴承支撑安装在直线活塞（3）的轴套（7）中；转轮（8）带动回旋曲轴（11）回旋转动，回旋曲轴（11）的轴体（18）回旋平动，该回旋曲轴（11）的轴颈（19）带动直线活塞（3）往复直线运动；直线活塞（3）的活塞行程等于转轮（8）圆心到偏心轴承滚道（16）圆心距离的两倍，偏心轴承滚道（16）的半径大于转轮（8）圆心到偏心轴承滚道（16）圆心的距离；转轮曲柄加力机构（52）由曲轴（53）与转轮曲套（54）组成，曲轴（53）的轴体（55）一端轴承支撑安装在机体（1）的轴承座（12）中，该曲轴（53）的轴体（55）上安装有平衡块（56）；转轮曲套（54）的套体（57）套在曲轴（53）轴颈（58）的外部，该转轮曲套（54）的回旋轴（59），轴承支撑安装在直线活塞（3）的轴套（60）中；直线活塞（3）的活塞行程等于曲轴（53）偏心回旋半径的两倍，转轮曲套（54）的圆心到回旋轴（59）轴线的距离，大于曲轴（53）的偏心回旋半径；曲轴（53）带动转轮曲套（54）回旋转动，转轮曲套（54）回旋平动，该转轮曲套（54）的回旋轴（59）带动直线活塞（3）往复直线运动；直线活塞（3）活塞导杆（6）上的滑动体（24），安装在曲轴箱（25）的滑动槽（26）中；直线活塞（3）往复运动，活塞导杆（6）的滑动体（24）在滑动槽（26）中直线往复滑动。

2.根据权利要求1所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮回旋加力机构（51）的传动曲轴（27）两端支撑运动，传动曲轴（27）的一端轴体（43），轴承支撑安装在机体（1）的左轴承座（28）中，该传动曲轴（27）的另一端轴体（29），轴承支撑安装在机体（1）的右轴承座（9）中；左转轮（30）由左转轮盘（31）与左转轮套（32）组成，右转轮（33）由右转轮盘（34）与右转轮套（35）组成；传动曲轴（27）穿过中空回旋曲轴（36）的空心部，该中空回旋曲轴（36）的左套体（37）安装在左转轮套（32）的偏心轴承滚道（38）中，右套体（39）安装在右转轮套（35）的偏心轴承滚道（40）中；左转轮套（32）与左转轮盘（31）相互固定，右转轮套（35）与右转轮盘（34）相互固定；直线活塞（3）的轴颈套（7）安装在中空回旋曲套（36）的轴体（45）外部；传动曲轴（27）转动，左转轮套（32）与右转轮套（35）带动中空回旋曲轴（36）回旋运动，中空回旋曲轴（36）带动直线活塞（3）直线往复运动；直线活塞（3）压缩排气过程中，传动曲轴（27）的旋转角度大于180°，直线活塞（3）从下止点向上止点做减速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞（3）做减速运动时，受到回旋曲轴（11）的作用力增加。

3.根据权利要求2所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄加力机构（52）转轮曲套（54）的轮体（62），轴承支撑安装在直线活塞（3）的轴套（60）中；曲轴（53）的回旋半径，小于转轮曲套（54）轮体（62）到曲轴（53）轴心线的距离。

4.根据权利要求3所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄加力机构（52）的曲轴（53）两端轴承支撑运动，曲轴（53）的一端轴体（61-1），轴承支撑安装在机体（1）的左轴承座（28）中，该曲轴（53）的另一端轴体（61），轴承支撑安装在机体（1）的右轴承座（9）中；转轮曲套（54）的组合轮体（63），由上轮体（66）与下轮体（67）组成，上轮体（66）与下轮体（67），将转轮曲套（54）的套体（57）分为两个半圆套（68），半圆套（68）中安装有轴瓦（69）；组合轮体（63）的上轮体（66）与下轮体（67）之间，通过螺栓（70）相互固定；组合轮体（63）的轮体（71），轴承支撑安装在直线活塞（3）的轴套（60）中。

5.根据权利要求1所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮直线加力机构（50）直线活塞（3）的套体底部（15）与曲轴箱（25）之间，安装有储能弹簧（13），该储能弹簧（13）的一端与直线活塞（3）的套体底部（15）接触安装，另一端与曲轴箱（25）的内壁（17）接触安装；直线活塞（3）进气过程中下行，储能弹簧（13）被压缩储能，直线活塞（3）压缩排气过程中上行，该储能弹簧（13）对直线活塞（3）产生推动力。

6.根据权利要求1所述的一种转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮直线加力机构（50）直线活塞（3）的轴颈套（7），由固定套（22）与活动套（23）组成；固定套（22）与活塞导杆（6）相互固定，该固定套（22）与活动套（23）之间通过螺栓（41）相互固定；固定套（22）与活动套（23）中安装有轴瓦（44）。

7.根据权利要求4所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄加力机构（52）带动一组以上的直线活塞（3）工作，组合曲轴（46）的第一轴颈（47）上安装有第一转轮曲套（48），第二轴颈（49）上安装有第二转轮曲套（42），第三轴颈（64）上安装有第三转轮曲套（65）。

8.根据权利要求7所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄两级压缩机（72）一级汽缸（73）的容积大于二级汽缸（74）的容积，组合曲轴（46）的第一轴颈（47）带动一级直线活塞（75）往复运动，第二轴颈（49）带动二级直线活塞（76）往复运动。

9.根据权利要求2所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮回旋两冲程发动机（77）进行压缩冲程，直线活塞（3）由下止点向上止点运动，该直线活塞（3）做由快变慢的减速运动，膨胀做功冲程过程中，直线活塞（3）做上止点向下止点的逐步缓慢加速运动，膨胀做功冲程结束开始排气工作，燃烧后废气从汽缸（2）的排气口（78）排出，该直线活塞（3）继续加速下行运动完成进气冲程。

10.根据权利要求7所述的转轮直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄四冲程四缸发动机（79）的组合曲轴（80）上，安装有第一转轮曲套（81）、第二转轮曲套（82）、第三转轮曲套（83）与第四转轮曲套（84）；第一转轮曲套（81）带动第一直线活塞（85）往复运动，第二转轮曲套（82）带动第二直线活塞（86）往复运动，第三转轮曲套（83）带动第三直线活塞（87）往复运动，第四转轮曲套（84）带动第四直线活塞（88）往复运动。