CN108361177A - 一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构 - Google Patents

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冯全科
彭程宇
缪忠辉
吴伟烽
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Abstract

本发明公开一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，包括压缩机曲轴，压缩机曲轴上设有两个朝向相反的曲柄；压缩机曲轴的主轴径上两个曲柄的外端反方向上，分别设置第一平衡质量和第二平衡质量；第一平衡质量和第二平衡质量分布在相邻曲柄轴线的对向侧；压缩机曲轴主轴颈上设置一个驱动齿轮；驱动齿轮旁侧设有从动齿轮，驱动齿轮与从动齿轮啮合；在从动齿轮的轴上的对向侧分别布置第一离心质量和第二离心质量。本发明一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，采用简单的齿轮结构，花费很低的成本，就可以把双列立式压缩机的一阶往复惯性力矩平衡为零。

Description

一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，特别涉及一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构。
背景技术
双列立式往复式压缩机，是用途十分广泛的压缩机之一，一般作为微小型压缩机的主要机型。如图1所示。它的曲轴为错角为180度的两个曲拐构成。从往复压缩机的动力学分析得出，这种压缩机的一阶惯性力和二阶惯性力矩为零，传统的方法不能平衡其数值较大的一阶惯性力矩，二阶惯性力虽未能得到平衡，但数值不大。这种压缩机比较多的用于车辆的刹车泵空气供压，军工方面的高压空气供给等。
在现实工业领域，这种压缩机的往往产生很大的振动，严重影响工作环境，同时活塞压缩机的振动还严重影响活塞和活塞环的寿命，特别是对压缩机的窜油有大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，以解决上述技术问题；本发明采用简单的齿轮结构，花费很低的成本，就可以把双列立式压缩机的一阶往复惯性力矩平衡为零。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，包括压缩机曲轴，压缩机曲轴上设有两个朝向相反的曲柄；压缩机曲轴的主轴径上两个曲拐各自曲柄的外端反方向上，分别设置第一平衡质量和第二平衡质量；压缩机曲轴主轴颈上设置一个驱动齿轮；驱动齿轮旁侧设有从动齿轮，驱动齿轮与从动齿轮啮合；在从动齿轮的轴上的对向侧分别布置第一离心质量和第二离心质量。
进一步的，第一平衡质量和第二平衡质量的质量相等为m0，回转半径均为r0；两平衡质量之间的轴向距离为H0；两平衡质量离开相邻气缸中心线的距离相等；第一离心质量和第二离心质量的质量均为m00，回转半径均为r00；两离心质量之间的轴向距离为H00；两离心质量距相邻活塞中心线的距离相等；压缩机的往复质量ms、曲拐半径r、两气缸中心距H与曲轴曲柄上的离心质量m0、从动齿轮上的离心质量m00，之间的关系为：
H0r0m0+H00r00m00＝Hrms
H0r0m0＝H00r00m00。
进一步的，第一离心质量与第一平衡质量同一指向，第二离心质量与第二平衡质量同一指向。
进一步的，从动齿轮的直径、模数和齿数与驱动齿轮相同。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，通过在压缩机曲轴的主轴径上两个曲柄的外端反方向上，分别设置第一平衡质量和第二平衡质量；第一平衡质量和第二平衡质量分布在相邻曲柄轴线的对向侧；压缩机曲轴主轴颈上设置一个驱动齿轮；驱动齿轮旁侧设有从动齿轮，驱动齿轮与从动齿轮啮合；在从动齿轮的轴上的对向侧分别布置第一离心质量和第二离心质量；采用简单的齿轮结构，花费很低的成本，就可以把双列立式压缩机的一阶往复惯性力矩平衡为零。
附图说明
图1为双列立式往复式压缩机外形图；
图2为本发明一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构平衡一阶往复惯性力矩的齿轮及离心质量的布置图；
图3为图2的A向视图。
具体实施方式
评价一台往复式压缩机动力平衡性能的指标主要有：一阶往复惯性力、一阶往复惯性力矩、二阶往复惯性力和二阶往复惯性力矩，通常二阶惯性力是一阶惯性力的五分之一左右，对于中小型压缩机，可以不予专门设法平衡[1]。但是，对于双列立式压缩机，由于曲柄错角为180度，一阶往复惯性力是自动平衡的，但是由于两列气缸之间的距离相当大，其一阶往复惯性力矩十分可观，造成压缩机的较大振动。在此，先定义列的一阶往复惯性力矩值为：
M1＝Hmsrω2cosθ
上式中，H——两列气缸的列间距，m；
ms——立式列的往复质量，包括活塞质量和连杆质量的三分之一之和，kg；
r——压缩机曲轴的曲柄半径，m；
ω——曲轴旋转角速度，1/s
θ——曲拐与对应气缸轴线之间的夹角；即曲柄转角。
为了采用尽可能简单的方法来平衡双列立式压缩机的一阶往复惯性力矩，本发明先在压缩机曲轴11的主轴径上两个曲柄19、20的外端反方向上，分别设置平衡质量21和22，其质量相等为m0，m0的回转半径为r0，两个平衡质量21、22分布在相邻曲轴轴线的对向侧，两平衡质量之间的轴向距离为H0；他们离开相邻气缸中心线的距离相等。
在如图2和图3所示，压缩机曲轴11主轴颈上设置一个驱动齿轮13，驱动齿轮13可以设置在曲轴11的主轴径长度上的任意位置。在驱动齿轮13径向的适当空闲位置，设置从动齿轮14，驱动齿轮13与从动齿轮14啮合传动；从动齿轮14的直径、模数和齿数与驱动齿轮13 相同；在从动齿轮14的轴上的对向侧分别布置离心质量23和24，其质量为m00，其回转半径为r00，两离心质量m00之间的轴向距离为H00，他们距相邻活塞中心线的距离相等。离心质量 23、24与同一侧的曲轴曲拐上的平衡质量21、22沿自身回转轴的半径r0指向一致。由此，压缩机的往复质量ms、曲拐半径r、两气缸中心距H与曲轴曲柄上的离心质量m0、从动齿轮上的离心质量m00，之间的关系为：
H0r0m0+H00r00m00＝Hrms
H0r0m0＝H00r00m00
式中，r0，r00，m0和m00可以分别适当选取数值，保持上述等式成立，就可以实现双列立式往复压缩机一阶往复惯性力矩平衡为零。
参考文献：
[1]郁永章等，容积式压缩机技术手册，北京，机械工业出版社，2001
[2]林梅，孙嗣莹，活塞式压缩机原理，北京，机械工业出版社，1987。

Claims (4)

1.一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，其特征在于，包括压缩机曲轴(11)，压缩机曲轴(11)上设有两个朝向相反的曲柄(19、20)；
压缩机曲轴(11)的主轴径上两个曲拐各自曲柄的外端反方向上，分别设置第一平衡质量(21)和第二平衡质量(22)；压缩机曲轴(11)主轴颈上设置一个驱动齿轮(13)；驱动齿轮(13)旁侧设有从动齿轮(14)，驱动齿轮(13)与从动齿轮(14)啮合；在从动齿轮(14)的轴上的对向侧分别布置第一离心质量(23)和第二离心质量(24)。
2.根据权利要求1所述的一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，其特征在于，第一平衡质量(21)和第二平衡质量(22)的质量相等为m0，回转半径均为r0；两平衡质量之间的轴向距离为H0；两平衡质量离开相邻气缸中心线的距离相等；
第一离心质量(23)和第二离心质量(24)的质量均为m00，回转半径均为r00；两离心质量之间的轴向距离为H00；两离心质量距相邻活塞中心线的距离相等；
压缩机的往复质量ms、曲拐半径r、两气缸中心距H与曲轴曲柄上的离心质量m0、从动齿轮上的离心质量m00，之间的关系为：
H0r0m0+H00r00m00＝Hrms
H0r0m0＝H00r00m00。
3.根据权利要求1所述的一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，其特征在于，第一离心质量(23)与第一平衡质量(21)同一指向，第二离心质量(24)与第二平衡质量(22)同一指向。
4.根据权利要求1所述的一种双列立式往复压缩机惯性力矩平衡机构，其特征在于，从动齿轮(14)的直径、模数和齿数与驱动齿轮(13)相同。
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