CN114352681A - 一种动态调节式曲轴平衡块结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调节式曲轴平衡块结构，涉及曲轴平衡技术领域，包括曲轴本体，曲轴本体包括一体锻造成型的且依次设置的驱动端光轴段、前端曲柄机构、主轴颈、后端曲柄机构和自由端光轴段；所述驱动端光轴段和自由端光轴段上分别套设有驱动端光轴段凸台和自由端光轴段凸台，所述驱动端光轴段凸台上可拆卸设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件一,所述自由端光轴段凸台上可拆卸的设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件二，所述驱动端光轴段的轴心线、自由端光轴段的轴心线、主轴颈的轴心线重合；本发明根据不同压缩工况下曲轴所承受的不平衡力，调整驱动端光轴段凸台和自由端光轴段凸台上的平衡块数量以产生对应的离心力，抵消不同压缩工况下的不平衡力。

Description

一种动态调节式曲轴平衡块结构

技术领域

本发明涉及曲轴平衡技术领域，更具体的是涉及动态调节式曲轴平衡块结构技术领域。

背景技术

活塞式压缩机在天然气输送增压、页岩气开采等方面应用广泛，在页岩气开采过程中，曲轴在工作过程中受到气体力、往复惯性力和旋转离心力等作用，其回转中心不在同一条直线上，将导致曲轴存在不平衡力，加之开采过程中，井底压力波动大，衰减快，使得曲轴受力更加复杂，进而引发曲轴的弯曲和扭转变形，因此对曲轴结构进行平衡优化，在增加效率、延长压缩机工作寿命等方面具有一定实际意义。

公开号为CN202001484U、专利名称为一种汽油机轻量型曲轴的专利公开了如下内容：一种汽油机轻量，包括正时轴颈、主轴颈、连杆颈、曲柄、平衡块和飞轮法兰盘，所述平衡块为双耳型平衡块，平衡块外侧端面为与主轴颈同轴线的圆弧结构，所述平衡块与其平衡质点对应的横向两侧开有卸载槽。

公开号为CN202001484U的上述专利的平衡块适用于小心汽油发动机曲轴的动平衡，只能抵消特定工况下的不平衡力，无法快速调整平衡块质量以抵消不同工况下的不平衡力，导致曲轴无法维持动态平衡，则易出现曲轴烧瓦，甚至导致曲轴断轴，使得压缩机设备核心零部件受到破坏而拖延工作进程，并降低了油气开采效率。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有曲轴平衡块只能抵消特定工况下的不平衡力，无法快速调整平衡块质量以抵消不同工况下的不平衡力，导致曲轴无法维持动态平衡的技术问题，本发明提供一种动态调节式曲轴平衡块结构。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种动态调节式曲轴平衡块结构，包括曲轴本体，曲轴本体包括一体锻造成型的且依次设置的驱动端光轴段、前端曲柄机构、主轴颈、后端曲柄机构和自由端光轴段；所述驱动端光轴段和自由端光轴段上分别套设有驱动端光轴段凸台和自由端光轴段凸台，所述驱动端光轴段凸台上可拆卸设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件一,所述自由端光轴段凸台上可拆卸的设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件二，所述驱动端光轴段的轴心线、自由端光轴段的轴心线、主轴颈的轴心线重合。

进一步地，所述平衡块组件一和平衡块组件二结构相同，均为由多块弧形平衡块叠加组成的扇形平衡块组件；

所述扇形平衡块组件上的每个平衡块上表面沿径向对称设置有两个方形孔，每个平衡块下表面沿径向对称设置有两个与相邻平衡块的两个方形孔插接的定位销；

所述扇形平衡块组件中部设置有一组贯穿整个扇形平衡块组件的中心螺纹孔，中心螺纹孔内设置有一个与把扇形平衡块组件固定在驱动端光轴段凸台或自由端光轴段凸台上的平衡块连接螺栓。

进一步地，所述平衡块组件一和平衡块组件二构成均包括从内到外依次叠加的第一弧形平衡块、第二弧形平衡块、第三弧形平衡块、第四弧形平衡块和第五弧形平衡块。

进一步地，所述前端曲柄机构包括依次设置的三个结构相同的曲柄A，前端的曲柄A与驱动端光轴段固定连接，后端的曲柄A与主轴颈固定连接，前端曲柄A与中间的曲柄A之间连接有第一列曲柄销，中间的曲柄A与后端的曲柄 A之间连接有第二列曲柄销，第一列曲柄销、第二列曲柄销、驱动端光轴段三者的轴心线在同一个平面上相互平行且相互不共线，所述驱动端光轴段的轴心线位于第一列曲柄销的轴心线、第二列曲柄销的轴心线之间。

进一步地，所述后端曲柄机构包括依次设置的三个结构相同的曲柄B，后端的曲柄B与自由端光轴段固定连接，前端的曲柄B与主轴颈固定连接，前端曲柄B与中间的曲柄B之间连接有第三列曲柄销，中间的曲柄B与后端的曲柄 B之间连接有第四列曲柄销，第三列曲柄销、第四列曲柄销、自由端光轴段三者的轴心线在同一平面上相互平行且相互不共线，所述自由端光轴段的轴心线位于第三列曲柄销的轴心线、第四列曲柄销的轴心线之间。

进一步地，驱动端光轴段凸台和自由端光轴段凸台上分别设置有用于定位平衡块组件一和平衡块组件二的两个定位孔，两个定位孔之间的圆心角为 120°；

以光轴为转动中心，平衡块组件一的中心螺纹孔的轴心线和第一列曲柄销的轴心线之间的转动角度为135°；

以光轴为转动中心，平衡块组件二的中心螺纹孔的轴心线和第四列曲柄销的轴心线之间的转动角度为225°。

本发明的有益效果如下：

1、本发明主要解决压缩机在不同压缩工况下曲轴动态平衡的问题，防止因不平衡力导致的曲轴烧瓦、断轴等生产事故，提高了工作效率。具有结构简单、制造难度较低、便于安装、安全性好、能满足在不同压缩工况下曲轴仍能快速保持动态平衡的要求，在一定程度上可以改善压缩机轴系振动问题。

2、适应性好，本发明提供一种动态调节式曲轴平衡块，其结构简单，可以根据不同工况下曲轴承受的不平衡力，快速添加不同数量的平衡块进行抵消，使曲轴保持动平衡状态。

3、经济性高，根据工况对应的不平衡力来添加不同数量的平衡块，既满足曲轴动态平衡，又减轻了曲轴的重量，降低了曲轴的制造成本。

4、本发明在结构上同时采用方孔和螺纹孔联合固定的方式，可以保证不同平衡块之间、平衡块与曲轴光轴段凸台之间的联接精度以及稳定性，确保曲轴高速旋转过程中的安全性，并且结构简单，可以快速添加不同数量平衡块，保证曲轴保持动平衡状态。可靠性好，不同平衡块之间、平衡块与曲轴光轴段凸台之间存在方孔和螺纹孔联合固定的方式可以保证不同平衡块之间的联接精度以及稳定性，确保曲轴高速旋转过程中的安全性。

附图说明

图1是本发明一种动态调节式曲轴平衡块结构的结构示意图；

图2是平衡块结构固连状态的示意图；

附图标记：1、驱动端光轴段凸台；2、定位销；3、平衡块；4、第一列曲柄销；5、第二列曲柄销；6、主轴颈；7、第三列曲柄销；8、第四列曲柄销；9、自由端光轴段凸台；10、第5平衡块；11、第4平衡块；12、第3平衡块；13、第2平衡块；14、第1平衡块；15、平衡块连接螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，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。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1到2所示，本实施例提供一种动态调节式曲轴平衡块结构，包括曲轴本体，曲轴本体包括一体锻造成型的且依次设置的驱动端光轴段、前端曲柄机构、主轴颈6、后端曲柄机构和自由端光轴段；所述驱动端光轴段和自由端光轴段上分别套设有驱动端光轴段凸台1和自由端光轴段凸台9，所述驱动端光轴段凸台1上可拆卸设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件一3,所述自由端光轴段凸台9上可拆卸的设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件二，所述驱动端光轴段的轴心线、自由端光轴段的轴心线、主轴颈6的轴心线重合。

本实施例中，根据不同压缩工况下曲轴所承受的不平衡力，调整驱动端光轴段凸台1和自由端光轴段凸台9上的平衡块数量以产生对应的离心力，抵消不同压缩工况下的不平衡力。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是：

所述平衡块组件一3和平衡块组件二结构相同，均为由多块弧形平衡块叠加组成的扇形平衡块组件；

所述扇形平衡块组件上的每个平衡块上表面沿径向对称设置有两个方形孔，每个平衡块下表面沿径向对称设置有两个与相邻平衡块的两个方形孔插接的定位销2；

所述扇形平衡块组件中部设置有一组贯穿整个扇形平衡块组件的中心螺纹孔，中心螺纹孔内设置有一个与把扇形平衡块组件固定在驱动端光轴段凸台1 或自由端光轴段凸台9上的平衡块连接螺栓15。

所述平衡块组件一3和平衡块组件二构成均包括从内到外依次叠加的第一弧形平衡块14、第二弧形平衡块13、第三弧形平衡块12、第四弧形平衡块11 和第五弧形平衡块10。

本实施例中，平衡块组件一3和平衡块组件二的组装过程相同，平衡块组件二的组装过程如下：

第一平衡块14通过方孔与自由端光轴段的圆弧形台阶相互配合，使第一平衡块14初步固定在自由端光轴段凸台上，将安装定位块2下端螺纹旋入圆弧形凸台的螺纹孔中，形成第二平衡块13的定位点，第二平衡块13通过方孔与安装定位块2相互配合，使得自身与第一平衡块14初步固联在一起，同理，便可将第一平衡块14、第二平衡块13、第三平衡块12、第四平衡块11、第五平衡块10相互连接在一起，并初步固定在自由端光轴段凸台上，然后通过平衡块连接螺栓15固联到自由端光轴段凸台9上。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上做了进一步优化，具体是：

所述前端曲柄机构包括依次设置的三个结构相同的曲柄A，前端的曲柄A 与驱动端光轴段固定连接，后端的曲柄A与主轴颈6固定连接，前端曲柄A与中间的曲柄A之间连接有第一列曲柄销4，中间的曲柄A与后端的曲柄A之间连接有第二列曲柄销5，第一列曲柄销4、第二列曲柄销5、驱动端光轴段三者的轴心线在同一个平面上相互平行且相互不共线，所述驱动端光轴段的轴心线位于第一列曲柄销4的轴心线、第二列曲柄销5的轴心线之间。

所述后端曲柄机构包括依次设置的三个结构相同的曲柄B，后端的曲柄B 与自由端光轴段固定连接，前端的曲柄B与主轴颈6固定连接，前端曲柄B与中间的曲柄B之间连接有第三列曲柄销7，中间的曲柄B与后端的曲柄B之间连接有第四列曲柄销8，第三列曲柄销7、第四列曲柄销8、自由端光轴段三者的轴心线在同一平面上相互平行且相互不共线，所述自由端光轴段的轴心线位于第三列曲柄销7的轴心线、第四列曲柄销8的轴心线之间。

驱动端光轴段凸台(1)和自由端光轴段凸台(9)上分别设置有用于定位平衡块组件一(3)和平衡块组件二的两个定位孔，两个定位孔之间的圆心角为 120°；

以光轴为转动中心，平衡块组件一(3)的中心螺纹孔的轴心线和第一列曲柄销(4)的轴心线之间的转动角度为135°；

以光轴为转动中心，平衡块组件二的中心螺纹孔的轴心线和第四列曲柄销(8) 的轴心线之间的转动角度为225°。

Claims (6)

1.一种动态调节式曲轴平衡块结构，包括曲轴本体，其特征在于，曲轴本体包括一体锻造成型的且依次设置的驱动端光轴段、前端曲柄机构、主轴颈(6)、后端曲柄机构和自由端光轴段；所述驱动端光轴段和自由端光轴段上分别套设有驱动端光轴段凸台(1)和自由端光轴段凸台(9)，所述驱动端光轴段凸台(1)上可拆卸设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件一(3),所述自由端光轴段凸台(9)上可拆卸的设置有平衡块数量可以调节的平衡块组件二，所述驱动端光轴段的轴心线、自由端光轴段的轴心线、主轴颈(6)的轴心线重合。

2.根据权利要求1所述的一种动态调节式曲轴平衡块结构，其特征在于，所述平衡块组件一(3)和平衡块组件二结构相同，均为由多块弧形平衡块叠加组成的扇形平衡块组件；

所述扇形平衡块组件上的每个平衡块上表面沿径向对称设置有两个方形孔，每个平衡块下表面沿径向对称设置有两个与相邻平衡块的两个方形孔插接的定位销(2)；

所述扇形平衡块组件中部设置有一组贯穿整个扇形平衡块组件的中心螺纹孔，中心螺纹孔内设置有一个与把扇形平衡块组件固定在驱动端光轴段凸台(1)或自由端光轴段凸台(9)上的平衡块连接螺栓(15)。

3.根据权利要求2所述的一种动态调节式曲轴平衡块结构，其特征在于，所述平衡块组件一(3)和平衡块组件二构成均包括从内到外依次叠加的第一弧形平衡块(14)、第二弧形平衡块(13)、第三弧形平衡块(12)、第四弧形平衡块(11)和第五弧形平衡块(10)。

4.根据权利要求1所述的一种动态调节式曲轴平衡块结构，其特征在于，所述前端曲柄机构包括依次设置的三个结构相同的曲柄A，前端的曲柄A与驱动端光轴段固定连接，后端的曲柄A与主轴颈(6)固定连接，前端曲柄A与中间的曲柄A之间连接有第一列曲柄销(4)，中间的曲柄A与后端的曲柄A之间连接有第二列曲柄销(5)，第一列曲柄销(4)、第二列曲柄销(5)、驱动端光轴段三者的轴心线在同一个平面上相互平行且相互不共线，所述驱动端光轴段的轴心线位于第一列曲柄销(4)的轴心线、第二列曲柄销(5)的轴心线之间。

5.根据权利要求4所述的一种动态调节式曲轴平衡块结构，其特征在于，所述后端曲柄机构包括依次设置的三个结构相同的曲柄B，后端的曲柄B与自由端光轴段固定连接，前端的曲柄B与主轴颈(6)固定连接，前端曲柄B与中间的曲柄B之间连接有第三列曲柄销(7)，中间的曲柄B与后端的曲柄B之间连接有第四列曲柄销(8)，第三列曲柄销(7)、第四列曲柄销(8)、自由端光轴段三者的轴心线在同一平面上相互平行且相互不共线，所述自由端光轴段的轴心线位于第三列曲柄销(7)的轴心线、第四列曲柄销(8)的轴心线之间。

6.根据权利要求5所述的一种动态调节式曲轴平衡块结构，其特征在于，驱动端光轴段凸台(1)和自由端光轴段凸台(9)上分别设置有用于定位平衡块组件一(3)和平衡块组件二的两个定位孔，两个定位孔之间的圆心角为120°；

以光轴为转动中心，平衡块组件一(3)的中心螺纹孔的轴心线和第一列曲柄销(4)的轴心线之间的转动角度为135°；

以光轴为转动中心，平衡块组件二的中心螺纹孔的轴心线和第四列曲柄销(8)的轴心线之间的转动角度为225°。

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