CN107476947B - 一种凸轮驱动式流体动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凸轮驱动式流体动力装置，包括往复运动机构中的往复丝杠，往复丝杠是在轴的圆柱表面上设有导向槽，导向槽与丝杠滑块滑动配合，通过往复丝杠的旋转驱动丝杠滑块的往复运动，丝杠滑块的纵向截面呈T形结构，T形结构的竖向块与导向槽滑动配合，T形结构的横向块与丝杠螺母动配合连接，丝杠螺母的一侧通过连杠与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端通过活塞与缸体配合，缸体上设有流体的进口和流体的出口；往复丝杠的两端分别支撑在机架上，往复丝杠的一端通过传动部件与动力源连接。该装置利用机械结构直接实现的，能够将动力源的动力通过传动机构传送至往复运动机构，再驱动泵组活塞杆往复工作，从而实现流体的泵丝送。

Description

一种凸轮驱动式流体动力装置

技术领域

本发明涉及流体驱动设备技术领域，具体涉及一种凸轮驱动式流体动力装置。

背景技术

往复式运动机构广泛应用于压缩机、发动机以及各种流体泵，其最典型的形式为曲柄连杆往复运动机构，它主要由曲柄、连杆、活塞或滑块等部件组成，其中连杆的一端与曲柄转动配合，连杆的另一端与活塞或滑块配合，由此实现曲柄的旋转运动与活塞或滑块的往复运动的转换。众所周知，传统曲柄连杆机构的连杆以摆动的运动方式进行工作，因此连杆作用到活塞上的力是一个摆动的力，毋庸置疑它将会造成活塞对气缸产生拍击而导致噪声，并使活塞对气缸产生较大的侧压力而增加摩擦损耗。为了克服传统曲柄连杆机构的上述弊端，人们于是寻求能实现直线往复驱动活塞或滑块的机构，其中现有技术中一种直线往复运动机构方案如图1和图2所示，它有一对大小相同并相互啮合且转向相反的齿轮1、2，并在这两个齿轮1、2上镜像对称地各设置有柄销11、22，另外设置有一个往复架3，往复架3上开有长直状的导槽33，导槽33上设置有两条相互平行的导轨A、B，上述柄销11、22同时插入该导槽33内并与导轨A、B配合，或在柄销11、22上套装滚子4后再与导轨A、B配合；另外设置有活塞或滑块5并用导杆6与往复架3连接，活塞或滑块5与缸体7滑动配合。当齿轮1、2啮合转动时，其上的柄销11、22将直接或间接作用到导槽33的导轨A、B上，并因此驱动往复架3产生运动，不难看出，基于对称的缘故上述往复架3必然作直线往复运动，此时的活塞或滑块5亦必然为直线往复运动。然而经实践发现，上述直线往复运动机构尚有需要改进之处，主要表现在：1)首先，导轨A、B与柄销11、22或滚子4的配合间隙处在两难选择的尴尬境地，如果配合间隙取得过小，将使柄销11、22或滚子4极易同时接触到两导轨A、B，结果导致它们滚动不畅而增加摩擦损失，而如果两者的配合间隙取得过大，则又势必会导致往复运动时产生很大的撞击噪声；2)其次，往复架3及活塞或滑块5的往复运动必然存在往复惯性力，众所周知的是这个往复惯性力是导致机构产生振动噪声的主要原因之一；3)最后，一字型平直状的导槽33以及导轨A、B只能使活塞或滑块5获得单一的运动模式如简谐运动，而不能按照需要获得某些特定的运动规律，比如压缩机在压缩排气行程时希望控制活塞5运动得慢一些以减少排气爆发噪声，而在进气行程时则希望活塞5运动得快一些以提高工作效率。

目前还有的一些往复运动产品都是通过行程限位开关或改变动力源动力输出方向来实现往复运动的，这类产品在控制与结构上都比较复杂，制造和维护成本高。

通过行程限位开关来实现往复运动的机构，由于系统动作次数频繁，限位开关松动、失效导致的故障率较高，可靠性差。

改变动力源动力输出方向来实现往复运动的方式，需要控制系统结合驱动系统实现，投入成本较高，且仍有可靠性差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种利用机械结构直接实现的，无需换向控制系统，这种应用形式结构简单、动作可靠，故障率低，生产成本低，且可根据需要多机组合应用，能够将动力源的动力通过传动机构传送至往复运动机构，再通过往复运动机构驱动泵组活塞杆往复工作，从而实现流体的泵送能满足客户使用需求的凸轮驱动式流体动力装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种凸轮驱动式流体动力装置，所述装置包括往复运动机构中的往复丝杠、丝杠螺母，所述往复丝杠是在轴的圆柱表面上设有导向槽，导向槽与丝杠滑块滑动配合，通过往复丝杠的旋转驱动丝杠滑块的往复运动，所述丝杠滑块的纵向截面呈T形结构，所述T形结构的竖向块与所述导向槽滑动配合，所述T形结构的横向块与丝杠螺母动配合连接，丝杠螺母的一侧通过连杆与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端通过活塞与缸体配合，缸体上设有流体的进口和流体的出口；往复丝杠的两端分别支撑在机架上，往复丝杠的一端通过传动部件与动力源连接。

为了便于通过丝杠滑块带动丝杠螺母沿轴向往复移动，同时为了便于调节丝杠滑块与导向槽之间的配合松紧度，优选的技术方案是，所述丝杠螺母为环形件，所述丝杠螺母的中心设有与往复丝杠配合的光孔，所述丝杠螺母上还设有径向孔，径向孔的下端与T形结构的横向块配合，径向孔的中部设有球形体，球形体上设有压簧，球形体与压簧的外围设有套筒，套筒与压簧上设有与径向孔螺纹配合的锁紧顶丝。

为了便于往复丝杠的加工制作，便于更换调整导向槽的行程，便于对往复丝杠的维修，优选的技术方案还有，所述往复丝杠分为导向轴与驱动支撑轴两部分，在所述导向轴的表面设有导向槽，在所述导向轴的中心设有中心孔及键槽，所述驱动支撑轴穿过导向轴的中心，并通过设置在驱动支撑轴上的连接键与导向轴连接，在所述导向轴的两端设有挡圈，所述挡圈卡装在驱动支撑轴上的挡圈卡槽内。

为了便于往复丝杠的加工制作，便于更换调整导向槽的行程，便于对往复丝杠的维修，优选的技术方案还有，所述往复丝杠分为导向轴与驱动支撑轴两部分，在所述导向轴的表面设有导向槽，在所述导向轴两端通过联轴器或插接结构连接有驱动支撑轴，所述联轴器为连接法兰，所述插接结构为在驱动支撑轴的一端设有轴向中心孔，在所述导向轴的两端设有与所述轴向中心孔配合的中心轴，轴向中心孔与中心轴通过连接键连接或通过经向销孔与销钉连接。

为了便于调节变换导向槽的导向行程，进一步优选的技术方案还有，在所述导向轴上沿轴向至少设有两个导向槽，每个导向槽引导丝杠滑块的导向行程各不相同。

为了便于丝杠滑块分别与往复丝杠的导向槽及丝杠螺母之间形成良好的配合，优选的技术方案还有，所述T形结构的竖向块为圆柱体，或在圆柱体上装有轴承，在所述T形结构的横向块的下面设有与导向轴的表面配合的凹弧面，所述T形结构的横向块的上面为平面。

为了便于丝杠螺母与活塞杆之间连接牢固，运行平稳，优选的技术方案还有，所述丝杠螺母的一侧至少通过两根连杆与活塞杆的一端连接，且所述连杆穿过机架后通过横向第二连杆与活塞杆的一端连接。

为了便于物料与缸体之间的连接，便于物料的输送顺畅，优选的技术方案还有，所述缸体通过支撑架连接在机架上，所述流体的进口和流体的出口与流体的进料管和出料管连接。

为了便于将动力源的动力传送至往复丝杠，使其带动活塞杆的往复运动，优选的技术方案还有，所述传动部件包括传动轮和传动带或传动链，所述传动带包括传动皮带或传动同步带，所述传动轮包括皮带轮、或同步带轮、或链轮。

为了提高物料的输送效率，优选的技术方案还有，所述往复丝杠、丝杠螺母、活塞杆、活塞、缸体至少设置有两套，且分别设置在机架上，至少两根往复丝杠分别通过传动部件与动力源连接，所述动力源为燃油机、电动机、马达中的至少一种。

本发明的优点和有益效果在于：该凸轮驱动式流体动力装置是利用机械结构直接实现的，无需换向控制系统，这种应用形式结构简单、动作可靠，故障率低，生产成本低，且可根据需要多机组合应用，能够将动力源的动力通过传动机构传送至往复运动机构，再通过往复运动机构驱动泵组活塞杆往复工作，从而实现流体的泵送能满足客户的使用需求。

附图说明

图1是现有技术中一种直线往复运动机构的结构示意图；

图2是图1所示现有直线往复运动机构的剖面示意图；

图3是本发明凸轮驱动式流体动力装置的结构示意图；

图4是本发明凸轮驱动式流体动力装置中往复运动机构的剖视结构示意图；

图5是本发明三组分凸轮驱动式流体动力装置的结构示意图；

图6是本发明四组分凸轮驱动式流体动力装置的结构示意图。

图3～6中：8、往复运动机构；81、往复丝杠；811、导向轴；812、驱动支撑轴；82、导向槽；83、丝杠滑块；831、竖向块；832、横向块；84、丝杠螺母；841、径向孔；842、球形体；843、压簧；844、套筒；845、锁紧顶丝；85、连杆；851、横向第二连杆；86、活塞杆；87、缸体；88、流体的进口；89、流体的出口；9、机架；10、传动部件；101、传动带；102、传动轮；13.、动力源；14、支撑架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图3、图4所示，本发明是一种凸轮驱动式流体动力装置，所述装置包括往复运动机构8中的往复丝杠81，所述往复丝杠81是在轴的圆柱表面上设有导向槽82，导向槽82与丝杠滑块83滑动配合，通过往复丝杠81的旋转驱动丝杠滑块83的往复运动，所述丝杠滑块83的纵向截面呈T形结构，所述T形结构的竖向块831与所述导向槽82滑动配合，所述T形结构的横向块832与丝杠螺母84动配合连接，丝杠螺母84的一侧通过连杆85与活塞杆86的一端连接，活塞杆86的另一端通过活塞与缸体87配合，缸体87上设有流体的进口88和流体的出口89；往复丝杠81的两端分别支撑在机架9上，往复丝杠81的一端通过传动部件10与动力源13连接。

为了便于通过丝杠滑块带动丝杠螺母沿轴向往复移动，同时为了便于调节丝杠滑块与导向槽之间的配合松紧度，本发明优选的实施方案是，所述丝杠螺母84为环形件，所述丝杠螺母84的中心设有与往复丝杠配合的光孔，所述丝杠螺母84上还设有径向孔841，径向孔841的下端与T形结构的横向块832配合，径向孔841的中部设有球形体842，球形体842上设有压簧843，球形体842与压簧843的外围设有套筒844，套筒844与压簧843上设有与径向孔841螺纹配合的锁紧顶丝845。

为了便于往复丝杠的加工制作，便于更换调整导向槽的行程，便于对往复丝杠的维修，本发明优选的实施方案还有，所述往复丝杠81分为导向轴811与驱动支撑轴812两部分，在所述导向轴811的表面设有导向槽82，在所述导向轴811的中心设有中心孔及键槽，所述驱动支撑轴812穿过导向轴的中心，并通过设置在驱动支撑轴812上的连接键与导向轴811连接，在所述导向轴811的两端设有挡圈，所述挡圈卡装在驱动支撑轴812上的挡圈卡槽内。

为了便于往复丝杠的加工制作，便于更换调整导向槽的行程，便于对往复丝杠的维修，本发明优选的实施方案还有，所述往复丝杠81分为导向轴811与驱动支撑轴812两部分，在所述导向轴811的表面设有导向槽82，在所述导向轴811两端通过联轴器或插接结构连接有驱动支撑轴812，所述联轴器为连接法兰，所述插接结构为在驱动支撑轴812的一端设有轴向中心孔，在所述导向轴811的两端设有与所述轴向中心孔配合的中心轴，轴向中心孔与中心轴通过连接键连接或通过经向销孔与销钉连接(图中未视)。

为了便于调节变换导向槽的导向行程，本发明进一步优选的实施方案还有，在所述导向轴811上沿轴向至少设有两个导向槽82，每个导向槽82引导丝杠滑块的导向行程各不相同。通过将丝杠螺母84及丝杠滑块83调制到不同的导向槽82内，其活塞杆的往复行程将有所不同。

为了便于丝杠滑块分别与往复丝杠的导向槽及丝杠螺母之间形成良好的配合，本发明优选的实施方案还有，所述T形结构的竖向块831为圆柱体，或在圆柱体上装有轴承，在所述T形结构的横向块832的下面设有与导向轴的表面配合的凹弧面，所述T形结构的横向块832的上面为平面。

为了便于丝杠螺母与活塞杆之间连接牢固，运行平稳，本发明优选的实施方案还有，所述丝杠螺母84的一侧至少通过两根连杆85与活塞杆86的一端连接，且所述连杆85穿过机架9后通过横向第二连杆851与活塞杆86的一端连接。

为了便于物料与缸体之间的连接，便于物料的输送顺畅，本发明优选的实施方案还有，所述缸体87通过支撑架5连接在机架9上，所述流体的进口88和流体的出口89与流体的进料管和出料管连接。

为了便于将动力源的动力传送至往复丝杠，使其带动活塞杆的往复运动，本发明优选的实施方案还有，所述传动部件10包括传动带101和传动轮102或传动链，所述传动带101包括传动皮带或传动同步带，所述传动轮102包括皮带轮、或同步带轮、或链轮。

如图5、图6所示，为了提高物料的输送效率，本发明优选的实施方案还有，所述往复丝杠81、丝杠螺母84、活塞杆86、活塞、缸体87至少设置有两套，且分别设置在机架9上，至少两根往复丝杠81分别通过传动部件10与动力源13连接，所述动力源13为燃油机、电动机、马达中的至少一种。

本发明凸轮驱动式流体动力装置的动作原理是：

动力源例如电动机的输出轴，通过带轮、传动带驱动往复丝杠旋转，往复丝杠设置有沿圆柱面的导向槽即为空间曲线槽，也就是一种凸轮槽，凸轮槽与丝杠滑块滑动配合，丝杠滑块的截面呈T形结构，T形结构的下端与导向槽滑动配合，T形结构的上端与丝杠螺母动配合连接，因此往复丝杠的旋转可以带动丝杠螺母的往复运动，丝杠螺母的一侧通过连杆连接活塞杆的一端，活塞杆另一端的活塞即可在缸体内往复运动，通过活塞杆在缸体内的往复运动就可将流体从缸体的进料口吸入，再由缸体的排料口排出。为了提高流体物料输送的效率，可在机架上并排安装有多套往复运动机构，如图5、图6所示。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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)

1.一种凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，包括往复运动机构中的往复丝杠、丝杠螺母，丝杠螺母的一侧与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端与缸体配合；往复丝杠的两端分别支撑在机架上，往复丝杠的一端通过传动部件与动力源连接；

所述丝杠螺母为环形件，所述丝杠螺母的中心设有与往复丝杠配合的光孔，所述丝杠螺母上还设有径向孔，径向孔的下端与T形结构的横向块配合，径向孔的中部设有球形体，球形体上设有压簧，球形体与压簧的外围设有套筒，套筒与压簧上设有与径向孔螺纹配合的锁紧顶丝；

所述往复丝杠分为导向轴与驱动支撑轴两部分，在所述导向轴的表面设有导向槽，在所述导向轴的中心设有中心孔及键槽，所述驱动支撑轴穿过导向轴的中心，并通过设置在驱动支撑轴上的连接键与导向轴连接，在所述导向轴的两端设有挡圈，所述挡圈卡装在驱动支撑轴上的挡圈卡槽内。

2.如权利要求1所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，在所述导向轴上沿轴向至少设有两个导向槽，每个导向槽引导丝杠滑块的导向行程各不相同。

3.如权利要求1所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，所述T形结构的竖向块为圆柱体，或在圆柱体上装有轴承，在所述T形结构的横向块的下面设有与导向轴的表面配合的凹弧面，所述T形结构的横向块的上面为平面。

4.如权利要求1所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，所述丝杠螺母的一侧至少通过两根连杆与活塞杆的一端连接，且所述连杆穿过机架后通过横向第二连杆与活塞杆的一端连接。

5.如权利要求1所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，所述缸体通过支撑架连接在机架上，缸体上设有流体的进口和流体的出口，所述流体的进口和流体的出口与流体的进料管和出料管连接。

6.如权利要求1所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，所述传动部件包括传动轮和传动带或传动链，所述传动带包括传动皮带或传动同步带，所述传动轮包括皮带轮、或同步带轮、或链轮。

7.如权利要求1所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，所述往复丝杠、丝杠螺母、活塞杆、活塞、缸体至少设置有两套，且分别设置在机架上，至少两根往复丝杠分别通过传动部件与动力源连接，所述动力源为燃油机、电动机、马达中的至少一种。

8.一种凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，包括往复运动机构中的往复丝杠、丝杠螺母，丝杠螺母的一侧与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端与缸体配合；往复丝杠的两端分别支撑在机架上，往复丝杠的一端通过传动部件与动力源连接；

所述丝杠螺母为环形件，所述丝杠螺母的中心设有与往复丝杠配合的光孔，所述丝杠螺母上还设有径向孔，径向孔的下端与T形结构的横向块配合，径向孔的中部设有球形体，球形体上设有压簧，球形体与压簧的外围设有套筒，套筒与压簧上设有与径向孔螺纹配合的锁紧顶丝；

所述往复丝杠分为导向轴与驱动支撑轴两部分，在所述导向轴的表面设有导向槽，在所述导向轴两端通过联轴器或插接结构连接有驱动支撑轴，所述联轴器为连接法兰，所述插接结构为在驱动支撑轴的一端设有轴向中心孔，在所述导向轴的两端设有与所述轴向中心孔配合的中心轴，轴向中心孔与中心轴通过连接键连接或通过经向销孔与销钉连接。

9.如权利要求2所述的凸轮驱动式流体动力装置，其特征在于，在所述导向轴上沿轴向至少设有两个导向槽，每个导向槽引导丝杠滑块的导向行程各不相同。

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