CN112343730A - 水平对置式u型低振动热气机传动机构及热气机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构包括，输出轴、第一曲轴、第二曲轴、齿轮组件、活塞杆连杆组件，所述第一曲轴和所述第二曲轴通过所述齿轮组件驱动所述输出轴；所述活塞杆连杆组件连接于所述第一曲轴和所述第二曲轴的曲拐。水平对置式U型低振动热气机传动机构能够解决传统热气机传动机构主轴承力大，振动噪声大的问题，同时还可以减少主轴承数量，降低整机重心，满足大功率、多缸热气机使用。

Description

水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机

技术领域

本发明涉及热气机领域，进一步地涉及水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机。

背景技术

传动机构是构成热气机整机的关键机构，实现将活塞的往复运动转换成输出轴的旋转运动。在传统往复式热气机中，配气噪声、燃烧噪声、排气噪声和活塞敲击噪声是主要激励源，而热气机是连续外部燃烧或换热的一种闭式循环动力设备，不存在配气机构，燃烧噪声和排气噪声也很小，甚至有些场合(如太阳能发电)也不存在燃烧噪声和排气噪声。由于热气机传动机构的特殊性，与传统热气机相比其活塞和缸套之间配合间隙小且润滑充分，活塞敲击载荷相对较小，热气机主要激励源为活塞简谐压力波导致的主轴承载荷，降低主轴承载荷是低振动热气机设计的关键。

综上所述，需要对传统热气机的传动机构进行改进

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构能够解决传统热气机传动机构主轴承力大，振动噪声大的问题，同时还可以减少主轴承数量，降低整机重心，满足大功率、多缸热气机使用。

为了实现上述目的，本发明的目的在于提供水平对置式U型低振动热气机传动机构，包括：

输出轴；

第一曲轴，具有第一自由端和第一输出端，所述第一自由端至所述第一输出端之间依次具有第一曲拐、第五曲拐、第二曲拐以及第六曲拐；所述第一曲拐和所述第五曲拐相位相同，方向相反；所述第二曲拐和所述第六曲拐相位相同，方向相反；所述第一曲拐和所述第二曲拐之间的夹角为九十度；所述第五曲拐和所述第六曲拐之间的夹角为九十度；

第二曲轴，具有第二自由端和第二输出端，所述第二自由端至所述第二输出端之间依次具有第四曲拐、第八曲拐、第三曲拐以及第七曲拐，所述第四曲拐和所述第八曲拐相位相同，方向相反；所述第三曲拐和所述第七曲拐相位相同，方向相反；所述第三曲拐和所述第四曲拐之间的夹角为九十度；所述第七曲拐和所述第八曲拐之间的夹角为九十度；

齿轮组件，所述第一曲轴和所述第二曲轴通过所述齿轮组件驱动所述输出轴；

活塞杆连杆组件，所述活塞杆连杆组件连接于所述第一曲轴和所述第二曲轴的各个曲拐。

优选地，所述第一曲轴进一步包括第一主轴颈、第二主轴颈以及第三主轴颈，所述第一主轴颈位于所述第一曲拐远离所述第五曲拐的一侧，所述第二主轴颈位于所述第五曲拐和所述第二曲拐之间，所述第二曲拐位于所述第六曲拐远离所述第二曲拐的一侧；其中所述第二曲轴进一步包括第四主轴颈、第五主轴颈以及第六主轴颈，所述第四主轴颈位于所述第四曲拐远离所述第八曲拐的一侧，所述第四主轴颈位于所述第八曲拐和所述第三曲拐之间，所述第八轴颈位于所述第七曲拐远离所述第三曲拐的一侧。

优选地，所述第一曲拐、所述第二曲拐、所述第三曲拐、所述第四曲拐组成第一双作用斯特林循环；所述第五曲拐、所述第六曲拐、所述第七曲拐、所述第八曲拐组成第二双作用斯特林循环。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供热气机，所述热气机包括上述任一项所述的水平对置式U型低振动热气机传动机构。

本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机具有以下至少一条有益效果：

1、本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构能够解决传统热气机传动机构主轴承力大，振动噪声大的问题，同时还可以减少主轴承数量，降低整机重心，满足大功率、多缸热气机使用。

2、本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构，借助其传动系统的特性，能够将相邻方向相反的活塞作用力和惯性力相互抵消，有效地降低主轴承受到的作用力，从而能够降低整机振动噪声水平。

3、本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构的曲轴的载荷减小，能够减少所使用的主轴颈的数量，提高了传动机构曲轴的内力平衡性能，减少平衡块的数量和重量，降低了整机力矩的幅值，提高了力矩平衡性能。

4、本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构及热气机，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构的单侧活塞相对位置不变，使得与该传动系统配套的其它热气机传动和工质循环系统基本可借用现有结构，使用方便；并且能够满足大功率低振动热气机的使用需求。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的传动机构的立体图；

图2是本发明的优选实施例的传动机构的第一曲轴和第二曲轴的曲拐对应关系的侧视图；

图3是本发明的优选实施例的传动机构的第一曲轴和第二曲轴的曲拐对应关系的正视图；

图4是本发明的优选实施例的传动机构的正视图。

附图标号说明：

1输出轴，2第一曲轴，21第一自由端，22第一输出端，71第一曲拐，72第二曲拐，73第三曲拐，74第四曲拐，81第一主轴颈，82第二主轴颈，83第三主轴颈，3第二曲轴，31第二自由端，32第二输出端，75第五曲拐，76第六曲拐，77第七曲拐，78第八曲拐，84第四主轴颈，85第五主轴颈，86第六主轴颈，4活塞杆连杆组件，5齿轮组件，51第一传动齿轮，52第二传动齿轮，53输出齿轮。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

参考说明书附图1至图4，本发明提供一种水平对置式U型低振动热气机传动机构，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构能够解决传统热气机传动机构主轴承力大，振动噪声大的问题，同时还可以减少主轴承数量，降低整机重心，满足大功率、多缸热气机使用。

参考说明书附图1，所述水平对置式U型低振动热气机传动机构，包括：输出轴1、第一曲轴2、第二曲轴3、活塞杆连杆组件4以及齿轮组件5。

所述第一曲轴2具有第一自由端21和第一输出端22，所述第一自由端21至所述第一输出端22之间依次具有第一曲拐71、第二曲拐72、第二曲拐72以及第六曲拐76，所述第一曲拐71和所述第五曲拐75相位相同，方向相反；所述第一曲拐71和所述第二曲拐72之间的夹角为九十度；所述第五曲拐75和所述第六曲拐76之间的夹角为九十度。

所述第二曲轴3具有第二自由端31和第二输出端32，所述第二自由端31至所述第二输出端32之间依次具有第四曲拐74、第八曲拐78、第三曲拐73以及第七曲拐77，所述第四曲拐74和所述第八曲拐78相位相同，方向相反；所述第三曲拐73和所述第四曲拐74之间的夹角为九十度；所述第七曲拐77和所述第八曲拐78之间的夹角为九十度；

所述第一曲轴2和所述第二曲轴3通过所述齿轮组件5驱动所述输出轴1；

所述活塞杆连杆组件4连接于所述第一曲轴2和所述第二曲轴3的各个曲拐。

参考说明书附图1，所述第一曲轴2、所述第二曲轴3以及所述输出轴3相互平行设置，从自由端或输出端看，各活塞杆连杆相互平行。所述第一曲轴2和所述第二曲轴3各有四个曲拐，通过曲轴齿轮和输出齿轮将动力整合后输出。

所述齿轮组件5包括输出齿轮53、第一传动齿轮51以及第二传动齿轮52，所述输出齿轮53安装于所述输出轴1，所述第一传动齿轮51安装于所述第一曲轴2，所述第一传动齿轮51与所述输出齿轮53相啮合，所述第二传动齿轮52安装于所述第二曲轴3，所述第二传动齿轮52与所述输出齿轮53相啮合。

参考说明书附图2，进一步地，所述第一曲轴2进一步包括第一主轴颈81、第二主轴颈82以及第三主轴颈83，所述第一主轴颈81位于所述第一曲拐71远离所述第五曲拐75的一侧，所述第二主轴颈82位于所述第五曲拐75和所述第二曲拐72之间，所述第二曲拐72位于所述第六曲拐76远离所述第二曲拐72的一侧。

参考说明书附图2，所述第二曲轴3进一步包括第四主轴颈84、第五主轴颈85以及第六主轴颈86，所述第四主轴颈84位于所述第四曲拐74远离所述第八曲拐78的一侧，所述第四主轴颈84位于所述第八曲拐78和所述第三曲拐73之间，所述第八轴颈位于所述第七曲拐77远离所述第三曲拐73的一侧。所本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构的传动机构活塞杆连杆组件与所述第一曲轴2和所述第二曲轴3在水平方向上垂直，同一曲轴上相邻两个曲拐之间相位相同，活塞运动方向相反，间隔的两个曲拐之间夹角为90°，相邻两个曲拐上的活塞杆组属于不同的斯特林循环单元。

热气机运转时，2个斯特林循环单元均匀做功，同一曲轴上相邻曲拐上的两个活塞始终运动方向相反，传递到曲轴上的作用力大小相当，方向相反，活塞作用力互相削弱甚至抵消，因此主轴承载荷大大降低，传递到机脚的振动大幅度降低，同时有利于轴承的润滑，改善主轴承工作状态，减少摩擦损失，提高零件使用寿命。由于主轴承力小，可以减少主轴承的数量，所以本发明所提供的所述水平对置式U型低振动热气机传动机构相邻两个曲拐中间没有主轴颈，一根曲轴上只有三个主轴颈，通过3个轴承座支撑。热气机运转时，由于相邻两缸对置，往复惯性力互相抵消，提高了传动机构单轴的内力平衡性能，减少平衡块的数量和重量，降低了整机力矩的幅值，提高了力矩平衡性能。

需要指出的是，所述第一曲轴2和所述第二曲轴3上的曲拐连接结构形式完全相同的活塞杆连杆组。所述第一曲拐71、所述第二曲拐72、所述第三曲拐73以及所述第四曲拐74组成第一四缸双作用斯特林单元，所述第五曲拐75、所述第六曲拐76、所述第七曲拐77以及所述第八曲拐78组成第二四缸双作用斯特林单元。

实施例2

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供热气机，所述热气机包括上述实施例1所述的水平对置式U型低振动热气机传动机构。

需要指出的是，所述热气机可根据需要组合成十六缸、二十四缸等更大功率的多缸热气机。

应当说明的是，以上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 (4)

1.水平对置式U型低振动热气机传动机构，其特征在于，包括：

输出轴；

第一曲轴，具有第一自由端和第一输出端，所述第一自由端至所述第一输出端之间依次具有第一曲拐、第五曲拐、第二曲拐以及第六曲拐；所述第一曲拐和所述第五曲拐相位相同，方向相反；所述第二曲拐和所述第六曲拐相位相同，方向相反；所述第一曲拐和所述第二曲拐之间的夹角为九十度；所述第五曲拐和所述第六曲拐之间的夹角为九十度；

第二曲轴，具有第二自由端和第二输出端，所述第二自由端至所述第二输出端之间依次具有第四曲拐、第八曲拐、第三曲拐以及第七曲拐，所述第四曲拐和所述第八曲拐相位相同，方向相反；所述第三曲拐和所述第七曲拐相位相同，方向相反；所述第三曲拐和所述第四曲拐之间的夹角为九十度；所述第七曲拐和所述第八曲拐之间的夹角为九十度；

齿轮组件，所述第一曲轴和所述第二曲轴通过所述齿轮组件驱动所述输出轴；

活塞杆连杆组件，所述活塞杆连杆组件连接于所述第一曲轴和所述第二曲轴的各个曲拐。

2.根据权利要求1所述的水平对置式U型低振动热气机传动机构，其特征在于，其中所述第一曲轴进一步包括第一主轴颈、第二主轴颈以及第三主轴颈，所述第一主轴颈位于所述第一曲拐远离所述第五曲拐的一侧，所述第二主轴颈位于所述第五曲拐和所述第二曲拐之间，所述第二曲拐位于所述第六曲拐远离所述第二曲拐的一侧；其中所述第二曲轴进一步包括第四主轴颈、第五主轴颈以及第六主轴颈，所述第四主轴颈位于所述第四曲拐远离所述第八曲拐的一侧，所述第四主轴颈位于所述第八曲拐和所述第三曲拐之间，所述第八轴颈位于所述第七曲拐远离所述第三曲拐的一侧。

3.根据权利要求1所述的水平对置式U型低振动热气机传动机构，其特征在于，其中所述第一曲拐、所述第二曲拐、所述第三曲拐、所述第四曲拐组成第一双作用斯特林循环；所述第五曲拐、所述第六曲拐、所述第七曲拐、所述第八曲拐组成第二双作用斯特林循环。

4.热气机，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的水平对置式U型低振动热气机传动机构。

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