CN112682293A - 一种叠片式偏心轴孔结构组件及配装有该组件的空压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特色在于组件采用包括有外圆结构单元和内孔结构单元的扁平状构造偏心单元构件以叠加制作形式而获得，其中偏心单元构件的外圆结构单元与内孔结构单元为偏置轴线的结构布局，籍此构成了可实现旋转运动及动力与往复运动及动力相互转换的曲柄销机构。因偏心单元构件为扁平状构造零件，故可以采用相对廉价的冲制工艺来制作，并可利用板材的边角费料来制造，因此能有效降低曲柄销机构的生产成本。进一步，采用叠片式偏心轴孔结构组件的空气压缩机，因其曲柄销机构可以灵活调整尺寸而适应不同机型，可针对不同系列产品进行柔性调整，故使空压机的制作周期缩短并进而有效降低压缩机的生产成本。

Description

一种叠片式偏心轴孔结构组件及配装有该组件的空压机

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种基于曲柄机构来实现旋转运动与往复运动相互转换的容积式流体机械，特别地涉及往复活塞型和摇摆活塞型容积式压缩机、泵、液压马达或气动马达的曲柄结构获得方法及其制作工艺。

背景技术

现有往复活塞式和摇摆活塞式压缩机、泵、液压马达以及气动马达，它们常常需要采用曲轴构造型的机构来实现旋转运动与往复运动间的相互转换，以便利用曲柄结构来传递主动转轴的运动和动力以驱动连杆并继而经由连杆驱动活塞产生往返运动或/和摇摆运动、或者利用曲柄结构传递主动活塞的运动与动力来驱动连杆并进而经由连杆驱动转轴以产生旋转运动，籍此达成旋转运动及功力与往复运动及动力之间的转换。比如直联式往复活塞压缩机和摇摆活塞压缩机就是采用曲轴构造的机构来将电机的旋转运动转化为活塞的往复运动或/和摇摆运动，从而获得压缩机工作腔容积的周期性改变，并以此最终完成流体工质压力的提升及输运。

当前，往复活塞型或者摇摆活塞型容积式压缩机、泵以及液压马达和气动马达，它们的曲柄结构均包含有实体的轴颈和相对于轴径偏置的实体的曲柄销，其中曲柄销紧固在轴颈上或者与曲柄销与轴颈采用为一体结构制作、又或者曲柄销通过一个曲柄臂来将曲柄销偏置地与轴颈连接成为一体，然后再将连杆大头轴承座孔套装在实体的曲柄销上从而获得曲轴构造机构，上述曲轴结构常谓之为整体式曲轴或者组合式曲轴，其中的曲柄销为一个整体式的实体构造，该曲柄销乃需利用机加工来保证尺寸精度与形位公差。

然而，上述传统往复活塞型和摇摆活塞型容积式压缩机、泵、液压马达和气动马达，它们的曲柄结构尚存在有值得改进之处，主要表现在：1)整体式实体构造的曲柄销乃需要利用机加工来保证其尺寸精度与形位公差，由于存在偏心结构，使得进行机加工如车削和磨削时比较困难，且加工工序较多，结果导致其生产成本上升；2)整体式实体构造的曲柄销结构乃需要整体块料或毛坯来进行减材加工，以便获得指定的尺寸精度、指定的形状构造和指定的表面质量，因而比较浪费材料也因此成本较高；3)整体式实体构造的曲柄销一旦设计制作完成后通常只能适应单一机型的压缩机，不能灵活针对不同系列产品进行柔性调整，比如活塞行程不相同的产品，结果造成生产成本上升且制作周期变长。

发明内容

针对传统整体式实体构造曲柄销存在的不足，本发明提出一种叠片式偏心轴孔结构组件，目的在于基于该偏心轴孔结构组件能快捷而低成本地获得曲柄销构造；进一步，将该偏心轴孔结构组件构成的曲柄销构造配装应用于空压机当中，籍此可降低压缩机的生产成本。

本发明的目的是这样来予以实现的：一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：该组件包含有至少两片呈扁平状构造的偏心单元构件，这些偏心单元构件包括有外圆结构单元和内孔结构单元，所述的外圆结构单元为具有相同半径外圆要素集合的外柱面构造、所述的内孔结构单元为单一的或者多个的内孔要素集合的内壁面构造，偏心单元构件的外圆结构单元拥有一个外圆轴线、偏心单元构件的内孔结构单元拥有一个内孔轴线，所述的外圆轴线相对于内孔轴线偏置并且它们相互平行。

进一步，上述的偏心单元构件上开设有嵌固构造。

进一步，上述的偏心单元构件上开设有至少两个通孔。

进一步，上述的偏心单元构件它们采用依次紧邻的布局叠装在一起，并且全部偏心单元构件外圆结构单元的外圆轴线采用同轴设置、全部偏心单元构件内孔结构单元的内孔轴线采用同轴设置。

进一步，上述叠装在一起的偏心单元构件上开设有至少两个螺纹孔。

上述偏心单元构件的内孔结构单元包括一段优弧和一段由该优弧两弧端连线所构成的弦，并且所述的内壁面构造为基于该优弧及其两弧端连线的弦作为发生线而沿着内孔轴线方向移动所生成，其中优弧生成的优弧壁面与弦生成的弦切壁面它们所构成的孔洞的母线与所述的内孔轴线平行。

上述全部偏心单元构件的外圆结构单元具有一致的外柱面构造、全部偏心单元构件的内孔结构单元具有一致的内壁面构造。

进一步，上述的外柱面构造上开设有若干轴向凹槽。

一种配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机，包括连杆、轴承、转轴、活塞和气缸，其中活塞配装在连杆的小头端并被置于气缸内、活塞受气缸的约束而作往复运动，所述的轴承其外圆柱面与连杆的大头座孔紧贴配合，所述转轴包括有一个驱动圆柱面和一个驱动平面，其特征在于：所述叠片式偏心轴孔结构组件的外圆结构单元与轴承的内孔面紧贴配合，叠片式偏心轴孔结构组件的内孔结构单元与转轴的驱动圆柱面及驱动平面紧贴配合。

上述的驱动圆柱面为优弧外柱面、所述驱动平面为与该优弧外柱面闭合的弦切平面，其中优弧外柱面与偏心单元构件的优弧状圆弧壁面紧贴配合、弦切平面与偏心单元构件的弦切壁面紧贴配合。

上述的空压机上设置有离心平衡块，该离心平衡块采用铆钉连接或/和螺钉连接的结构与叠片式偏心轴孔结构组件紧固连接。

上述的空压机上设置有冷却风扇，该冷却风扇与空压机的转轴连接配合。

本发明相比现有技术突出的优点是：采用叠片式偏心轴孔结构组件获得曲柄销结构，并通过它与连杆活塞的组合而获得曲柄连杆机构，最终实现旋转运动与往复运动的相互转换，一方面其基本构成的偏心单元构件乃为扁平状构造零件，可非常方便地采用冲制的制造工艺予以获得，无须进行车削和磨削等耗时、耗材、耗工的机加工手段来制作，因此在保证尺寸精度与形位公差的同时其生产成本较低；另一方面，采用冲制工艺获得偏心单元构件可以有效利用各种边角料的费板材来进行制造，不仅可以大大提高工效同时还可以大大节约制造材料而降低生产成本；进一步，将采用叠片式偏心轴孔结构组件获得曲柄销结构的工艺应用于量大面广影响深的空气压缩机制造领域，其曲柄销可以灵活调整尺寸而适应不同机型的压缩机，也因此能灵活针对不同系列产品进行柔性调整，故使空压机的制作周期缩短从而有效降低生产成本。

附图说明

图1是本发明一种叠片式偏心轴孔结构组件一个实施例的轴测示意图；

图2是图1所示本发明叠片式偏心轴孔结构组件实施例的装配爆炸图；

图3是图1所示本发明叠片式偏心轴孔结构组件实施例偏心单元构件的主视图；

图4是图3所示偏心单元构件的轴测示意图；

图5是本发明配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机的装配爆炸图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—5：

一种叠片式偏心轴孔结构组件，该组件包含有至少两片呈扁平状构造的偏心单元构件A，这些偏心单元构件A包括有外圆结构单元1和内孔结构单元2，所述的外圆结构单元1为具有相同半径外圆要素集合的外柱面构造1a、所述的内孔结构单元2为单一的或者多个的内孔要素集合的内壁面构造2a，其中偏心单元构件A的外圆结构单元1拥有一个外圆轴线O1、偏心单元构件A的内孔结构单元2拥有一个内孔轴线O2，所述的外圆轴线O1相对于内孔轴线O2呈偏置且相互平行的状态(如图1至4所示)。在这里，所述的外柱面构造1a可以是点状的、弧状的或者其它形状的外圆要素集合而成，构成外柱面构造1a的外圆要素它们既可以是连续的也可以是离散的、既可以是单一要素的也可以是多要素的组合，换句话说只要是距离外圆轴线O1相等的点、弧线或者弧面它们均可以作为构成外柱面构造1a的外圆要素，特别地外柱面构造1a可以是完整的外圆柱面亦即外圆结构单元1为单一的、完整的、闭合的和连续的外圆柱面(图中未示出)；同样地，所述的内壁面构造2a可以是点状的、弧状的或者其它形状的内孔要素集合而成，而构成内壁面构造2a的内孔要素它们既可以是连续的也可以是离散的、既可以是单一要素的也可以是多要素的组合，特别地内壁面构造2a可以由一个圆弧壁面2b和一个弦切壁面2c共同构成，图1至4展示的正是这么一种情形的实施例：在该实施例中，所述的偏心单元构件A的内孔结构单元2它包括一段优弧和一段由该优弧的两弧端(即P点和Q点，参见图3)的连线所构成的弦PQ，其中圆弧壁面2b正是基于该优弧作为发生线而沿着内孔轴线O2方向移动所生成、弦切壁面2c则为基于该优弧之两弧端连线形成的弦PQ作为发生线而沿着内孔轴线O2方向移动所生成，也可以这么说优弧生成的优弧壁面(即圆弧壁面2b)与优弧的弧端连线形成的弦PQ所生成的弦切壁面2c它们所构成的孔洞的母线与所述的内孔轴线O2平行，需要说明的是优弧乃是一个数学概念，它是指圆心角大于180度的圆弧。特别地，本发明中的全部偏心单元构件A它们的外圆结构单元1具有一致的外柱面构造1a(在这里特别地指它们具有相等的半径亦即其外圆要素距离外圆轴线O1均相等)、全部偏心单元构件A它们的内孔结构单元2具有一致的内壁面构造2a(在这里特别地指沿着内孔轴线O2方向进行观察的话它们具有相同的形制构型)，图1和图2给出的正是如此情形的具体实施例。很显然，本发明采用包含有外柱面构造1a和内壁面构造2a结构特征的偏心单元构件A，而且外柱面构造1a所构成之外圆结构单元1的外圆轴线O1与内壁面构造2a所构成之内孔结构单元2的内孔轴线O2呈偏置且相互平行的结构布局，当内孔轴线O2作为定轴轴线而让外圆轴线O1围绕它进行旋转时即可使偏心单元构件A获得偏心旋转运动，换句话说偏心单元构件A基于其外圆轴线O1可以等效出偏心销轴的结构与功能亦即等效出曲柄销的结构与功能，此时的内孔结构单元2它可以获得相当于转轴的功能、而外圆结构单元1它可以获得相当于曲柄销的功能；当然，本发明亦可以让外圆轴线O1作为定轴轴线而让内孔轴线O2来围绕它进行旋转，此时的外圆结构单元1则可以获得相当于转轴的功能、而内孔结构单元2则可以获得相当于曲柄销的功能。又由于，本发明偏心单元构件A乃呈扁平状结构，故可以采用相对廉价的冲制工艺来制作，并可利用板材的边角费料来制造，因此能够有效降低曲柄销机构的生产成本。

进一步，本发明的偏心单元构件A上开设有嵌固构造3(参见图1、图3和图4)，该嵌固构造3可以是相对于偏心单元构件A的侧面呈凹凸的构造(这个侧面是指与外圆轴线O1垂直的面、每一个偏心单元构件A上共有两个这样的侧面)，其目的是便于将紧邻叠靠的偏心单元构件A相互预紧装配在一起而形成多个偏心单元构件A组装而成的组件，该嵌固构造3可以采用现有技术进行制造，特别地可以采用冲制工艺进行制造。再进一步，本发明的偏心单元构件A上开设有至少两个通孔4(参见图1、图3和图4)，开设通孔4的目的是可以便于利用铆钉等连接方式将多个偏心单元构件A紧固组装成一个组件；同样地，可以在外柱面构造1a上开设出若干轴向凹槽5(参见图1、图3和图4)，这样可以在叠摞组装各偏心单元构件A时可以在这些凹槽5处施行焊接，以确保多个偏心单元构件A它们能有效地紧固组装成一个等效于整体结构的组件。值得指出的是，本发明中的偏心单元构件A它们可以采用不紧邻贴靠的方式进行组装，即在某两片相邻的偏心单元构件A之间插入隔片零件以减少偏心单元构件A的数量；但是本发明的最佳情形是将偏心单元构件A采用依次紧邻的布局叠装在一起(如图1和图2所示)，这样可以增强叠片式偏心轴孔结构组件的强度特别地增强其传递的动力；无论是依次紧邻布局还是不紧邻布局，本发明的叠片式偏心轴孔结构组件它的最佳情形是(参见图1和图2)全部的偏心单元构件A其外圆结构单元1的外圆轴线O1采用同轴设置、全部的偏心单元构件A其内孔结构单元2的内孔轴线O2采用同轴设置。此外，本发明中叠装在一起的偏心单元构件A构成的叠片式偏心轴孔结构组件，可以在其上开设出至少两个螺纹孔6结构(参见图1)，如此既可以在必要时利用螺栓结构将全部偏心单元构件A紧固成一体、还可以利用该螺纹孔6作为抓手紧固其它一些功能零件比如平衡块7或者风扇8等等(参见图5)。

一种配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机(参见图5)，包括连杆9、轴承10、转轴11、活塞12和气缸13，其中活塞12配装在连杆9的小头端并被置于气缸13内、活塞12受气缸13的约束而作往复运动，所述的轴承10其外圆柱面10a与连杆9的大头座孔9a紧贴配合，所述的转轴11包括有一个驱动圆柱面11a和一个驱动平面11b，其特色在于：所述的叠片式偏心轴孔结构组件的外圆结构单元1与轴承10的内孔面10b紧贴配合，叠片式偏心轴孔结构组件的内孔结构单元2与转轴11的驱动圆柱面11a及驱动平面11b相互紧贴配合，如此由转轴11、叠片式偏心轴孔结构组件、连杆9、轴承10、活塞12和气缸13即可构成空压机的曲柄连杆机构，其具体传动路径为：电机14产生旋转→转轴11被驱动而旋转→转轴11通过驱动圆柱面11a及驱动平面11b驱动叠片式偏心轴孔结构组件的偏心单元构件A产生旋转(内孔轴线O2为定轴轴线、外圆轴线O1围绕内孔轴线O2作旋转运动)→叠片式偏心轴孔结构组件的偏心单元构件A通过其外圆结构单元1驱动轴承10产生运动→最终形成连杆9大头座孔9a围绕外圆轴线O1作旋转运动、同时派生出连杆9小头端推动活塞12在气缸13内作往复运动，籍此实现空压缩工作腔内容积的周期性改变。进一步，本发明空压机的驱动圆柱面11a它为优弧外柱面结构、驱动平面11b为与该优弧外柱面11a闭合的弦切平面11b，其中优弧外11a与偏心单元构件A的优弧状圆弧壁面2b紧贴配合、弦切平面11b与偏心单元构件A的弦切壁面2c紧贴配合。进一步，本发明配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机，其上设置有离心平衡块15(参见图5)，该离心平衡块15采用铆钉连接(图中未示出)或/和螺钉16连接(参见图5)的结构与叠片式偏心轴孔结构组件紧固连接，当采用螺钉16连接时它可以与叠片式偏心轴孔结构组件上的螺纹孔6进行紧固连接配合。再进一步，本发明配装有叠片式偏心轴孔结构组件空压机，其上设置有冷却风扇17(如图5所示)，该冷却风扇17与空压机的转轴11连接配合。很显然，采用叠片式偏心轴孔结构组件而获得空压机的曲柄销结构，不仅因为叠片式偏心轴孔结构组件的廉价制作而降低压缩机的生产成本，而且叠片式偏心轴孔结构可以非常分别地调整偏心距亦即外圆轴线O1与内孔轴线O2间的距离而灵活适应不同机型的压缩机，也因此能灵活针对不同系列产品进行柔性调整，故使空压机的制作周期缩短从而有效降低生产成本。

与现有技术相比，本发明的突出优点是：采用叠片式偏心轴孔结构组件获得曲柄销结构，并通过它与其它诸如连杆9和活塞12等零部件的组合而获得曲柄连杆机构，最终实现旋转运动与往复运动的相互转换，一方面其基本构成的偏心单元构件A乃为扁平状构造零件，可非常方便地采用冲制的制造工艺予以获得，无须进行车削和磨削等耗时、耗材、耗工的机加工手段来制作，因此在保证尺寸精度与形位公差的同时其生产成本较低；另一方面，采用冲制工艺获得偏心单元构件A可以有效利用各种边角料的费板材来进行制造，不仅可以大大提高工效同时还可以大大节约制造材料而降低生产成本；进一步，将采用叠片式偏心轴孔结构组件获得曲柄销结构的工艺应用于量大面广影响深的空气压缩机制造领域，其曲柄销可以灵活调整尺寸而适应不同机型的压缩机，也因此能灵活针对不同系列产品进行柔性调整，故使空压机的制作周期缩短从而有效降低生产成本。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：该组件包含有至少两片呈扁平状构造的偏心单元构件，这些偏心单元构件包括有外圆结构单元和内孔结构单元，所述的外圆结构单元为具有相同半径外圆要素集合的外柱面构造、所述的内孔结构单元为单一的或者多个的内孔要素集合的内壁面构造，偏心单元构件的外圆结构单元拥有一个外圆轴线、偏心单元构件的内孔结构单元拥有一个内孔轴线，所述的外圆轴线相对于内孔轴线偏置并且它们相互平行。

2.如权利要求1所述的一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：所述的偏心单元构件上开设有嵌固构造。

3.如权利要求2所述的一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：所述的偏心单元构件上开设有至少两个通孔。

4.如权利要求3所述的一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：所述的偏心单元构件它们采用依次紧邻的布局叠装在一起，并且全部偏心单元构件外圆结构单元的外圆轴线采用同轴设置、全部偏心单元构件内孔结构单元的内孔轴线采用同轴设置。

5.如权利要求4所述的一种叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：所述的叠装在一起的偏心单元构件上开设有至少两个螺纹孔。

6.如权利要求1至5任意一项所述的叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：所述的偏心单元构件的内孔结构单元包括一段优弧和一段由该优弧两弧端连线所构成的弦，并且所述的内壁面构造为基于该优弧及其两弧端连线的弦作为发生线而沿着内孔轴线方向移动所生成，其中优弧生成的优弧壁面与弦生成的弦切壁面它们所构成的孔洞的母线与所述的内孔轴线平行。

7.如权利要求6所述的叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：全部偏心单元构件的外圆结构单元具有一致的外柱面构造、全部偏心单元构件的内孔结构单元具有一致的内壁面构造。

8.如权利要求7所述的叠片式偏心轴孔结构组件，其特征在于：所述的外柱面构造上开设有若干轴向凹槽。

9.一种配装有如权利要求1至8任意一项所述的叠片式偏心轴孔结构组件的空压机，包括连杆、轴承、转轴、活塞和气缸，其中活塞配装在连杆的小头端并被置于气缸内、活塞受气缸的约束而作往复运动，所述的轴承其外圆柱面与连杆的大头座孔紧贴配合，所述转轴包括有一个驱动圆柱面和一个驱动平面，其特征在于：所述叠片式偏心轴孔结构组件的外圆结构单元与轴承的内孔面紧贴配合，叠片式偏心轴孔结构组件的内孔结构单元与转轴的驱动圆柱面及驱动平面紧贴配合。

10.如权利要求9所述的配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机，其特征在于：所述的驱动圆柱面为优弧外柱面、所述的驱动平面为与该优弧外柱面闭合的弦切平面，其中优弧外柱面与偏心单元构件的优弧状圆弧壁面紧贴配合、弦切平面与偏心单元构件的弦切壁面紧贴配合。

11.如权利要求10所述的配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机，其特征在于：所述的空压机上设置有离心平衡块，该离心平衡块采用铆钉连接或/和螺钉连接的结构与叠片式偏心轴孔结构组件紧固连接。

12.如权利要求10所述的配装有叠片式偏心轴孔结构组件的空压机，其特征在于：所述的空压机上设置有冷却风扇，该冷却风扇与空压机的转轴连接配合。

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