CN201513548U

CN201513548U - 一种多圆滑块组及其内燃机、压缩机、抽真空机

Info

Publication number: CN201513548U
Application number: CN2009202222275U
Authority: CN
Inventors: 黎明; 黎正中
Original assignee: Beijing Sinocep Engine Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Sinocep Engine Technology Co Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2019-08-26

Abstract

本实用新型公开一种圆滑块组，包括三个或者以上的圆滑块，用于曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机、压缩机或者抽真空机，其所用的由多个圆滑块组合而成的多圆滑块组中，每个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同，上述圆滑块被固联为一体并通过各自偏心孔穿在同一曲柄销上，圆滑块分为两个小组，每小组至少包括一个圆滑块，每小组圆滑块在曲柄销上以相同的相位布置，并且两小组的圆滑块之间呈180度相位差；不同小组的圆滑块质量之和不同。本实用新型克服了现有技术中存在的呈180度相位差的两个小组的圆滑块必须小组所有圆滑块的质量和彼此相同这一个技术偏见。通过采用这种方案，在许多场合可以拓展两个小组的圆滑块的质量范围，提高设计自由度。

Description

一种多圆滑块组及其内燃机、压缩机、抽真空机

技术领域

本实用新型涉及曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，尤其是涉及一种多圆滑块组；本实用新型还涉及使用该多圆滑块组的内燃机、空压机和抽真空机。

背景技术

往复式内燃机或者压缩机都需要实现活塞的往复运动和曲轴的旋转运动之间的转换，其中，往复式内燃机是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，而往复式压缩机则是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。目前的通用技术下，上述转换过程均需要使用曲柄连杆机构。由于曲柄连杆机构中连杆的存在，使机器庞大、笨重，无法完全平衡。

为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述内燃机的共同特点是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中导向部上开有圆孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，所述圆滑块即安置在活塞导向部上与其外周相配合的圆孔中。当所述活塞受到汽缸中燃烧气体的推动而在气缸中往复运动时，所述具有偏心圆孔的圆滑块绕其自身的的圆心转动，并进而带动曲轴反向转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机或者抽真空机中，获得曲柄圆滑块压缩机或者曲柄圆滑块抽真空机。

在上述中国专利文献CN1144880A中，对于由三个圆滑块组成的多圆滑块组，其说明书第7页第3段有如下的描述：“上述圆滑块37和39的质量相等，重心相同，圆滑块38的质量为圆滑块37和39质量之和，其重心与圆滑块37、39的轴孔中心对称”。为了使圆滑块38的质量为圆滑块37和39质量之和，在上述专利文献中，又明确要求“装在动平衡滑块中的圆滑块(38)沿轴向的宽度是装在活塞中的圆滑块(37，39)沿轴向宽度的两倍”(见该专利文献权利要求部分权利要求9)。

由于三个圆滑块均通过其偏心孔套在曲柄销上，并且相互呈180度安置，上述设计要求可以将三个圆滑块的质量看作曲柄销的质量。通过动平衡滑块的作用，活塞的往复惯性力也转化为离心力，在曲轴两端的飞轮以及在皮带轮上配重即可在理论上达到的完全的动平衡和静平衡。实际上，根据上述原理，现有技术对于多于三个圆滑块的场合，也要求呈180度对称安置的圆滑块，在对称的两侧各自的重量和相等。在实际设计中，上述设计要求造成了很多困难。例如，在上述三个圆滑块的场合，就需要其中单独位于一侧的圆滑块的重量是另外两个圆滑块的重量之和，在采用相同材料和具有相同直径的情况下，就需要该单独位于一侧的圆滑块的厚度是其他两个圆滑块的厚度之和。而实际上往往需要各个圆滑块安置在其中的活塞或者动平衡滑块具有相近的尺寸，上述对圆滑块组的设计要求造成了设计困难。另外一个显著问题是，圆滑块作为一个运动件，期望其质量越低越好，这样才可以减少往复惯性，上述要求对于根据设计情况灵活安排圆滑块质量形成了障碍。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种由三个或者三个以上的圆滑块组成的多圆滑块组，该多圆滑块组克服了现有技术中要求组成圆滑块组的位于一侧的所有圆滑块的质量必须与位于另一侧的所有圆滑块质量相同，重心必须对称的技术偏见，增加了设计的灵活性。本实用新型同时在上述圆滑块组的基础上提供使用上述圆滑块组的内燃机、压缩机和抽真空机。

本实用新型提供一种多圆滑块组，用于曲柄多圆滑块机构，包括三个或者三个以上的圆滑块，其特征在于，其所用的由多个圆滑块组合而成的多圆滑块组中，每个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同，上述圆滑块被固联为一体并通过各自偏心孔穿在同一个曲柄销上，上述圆滑块分为两个小组，每小组至少包括一个圆滑块，每小组圆滑块在曲柄销上以相同的相位布置，并且两小组的圆滑块之间呈180度相位差；不同小组的圆滑块质量之和不同。

优选的，当一个小组包括两个或者两个以上的圆滑块时，该小组的各个圆滑块之间可以被另一个小组的圆滑块间隔开，也可以直接相邻。

优选的，各个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得乘积A，每小组的所有圆滑块的A值相加为该小组A值总和A_S；所述两个圆滑块小组各自的A值总和A_S相等。

优选的，该多圆滑块组包含不同材料制成的圆滑块。

优选的，该多圆滑块组中包含具有不同直径的圆滑块。

优选的，该多圆滑块组中包含去重孔数量或者位置不同的圆滑块。

本实用新型同时提供一种内燃机，该内燃机使用上述任一项所述的多圆滑块组。

本实用新型同时提供一种压缩机，该压缩机使用上述任一项技术方案所述的多圆滑块组。

本实用新型同时提供一种抽真空机，该真空机使用上述任一项技术方案所述的多圆滑块组。

本实用新型提供的包括三个或者三个以上圆滑块组成的多圆滑块组，可以分为两个小组，每个小组至少包括一个圆滑块，并且两个小组的圆滑块之间呈180度相位差，在本实用新型中，克服了现有技术中存在的呈180度相位差的两个小组的圆滑块必须小组所有圆滑块的质量和彼此相同这一个技术偏见，要求两个小组的圆滑块质量之和不同。通过采用这种方案，在许多场合可以使整机满足设计要求，这样，可以大幅度拓展两个小组的圆滑块的质量范围，明显提高设计自由度。

在本实用新型的进一步的优选实施方案中，当一个小组的圆滑块包括两个以上的圆滑块时，该小组的圆滑块可以彼此被另一个小组的圆滑块隔开，也可以彼此直接相邻，这样就不再需要如现有技术所要求的，相邻圆滑块必须呈180度相位差。这种方式同样可以提高设计自由度。

设每小组的所有圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得乘积A相加为该小组A值总和A_S，本实用新型的另一个优选实施方案中，两个小组的A值总和A_S之间的差值的绝对值在规定的偏差值δ_S范围内。只要满足这个要求，就可以使整机的振动在一个较小的范围内，确保整机满足设计要求。为了获得圆滑块组的重心正好落在曲柄销中心轴线上的效果，本实用新型还提供了一个比较好的替代设计方案，即要求两个圆滑块小组的A值总和A_S相等，这样，必然使圆滑块组自身产生的旋转惯性力完全平衡，同时达到圆滑块组的重心落在曲柄销中心轴线上的效果。这一设计方案使两个小组的圆滑块质量不同的情况下，达到现有技术通过限制圆滑块质量间质量关系所达到的效果。

在圆滑块质量不同的情况下，圆滑块可以采用不同的材料设计，也可以具有不同的去重孔位置或者数目，以及具有不同的直径。上述特征有效的增加了圆滑块设计的灵活性，也便于采取降低圆滑块质量的措施。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的包括三个圆滑块的圆滑块组处于装配状态时的位置关系图；

图2-1是本实用新型第一实施例提供的圆滑块组所应用的内燃机或者压缩机、抽真空机等的机体结构简图之正视图；

图2-2是本实用新型第一实施例提供的圆滑块组所应用的内燃机或者压缩机、抽真空机等的机体结构简图之俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是第一实施例的圆滑块组的另一种布置方式的位置关系图。

具体实施方式

本实用新型第一实施例提供一种包括三个圆滑块的多圆滑块组，该多圆滑块组用于曲柄圆滑块机构的内燃机、压缩机或者抽真空机中。请参看图1，上述图示出一个由三个圆滑块组合形成的多圆滑块组的侧剖视图，图中各个圆滑块根据处于装配状态时的位置关系绘出。

请参看图1，该多圆滑块组包括第一圆滑块1、第二圆滑块2、第三圆滑块3；其中，两个完全相同的圆滑块，即第一圆滑块1、第三圆滑块3组成第一小组，其偏心孔穿过曲柄销(图未示)并且其重心位于曲柄销的一侧；第二圆滑块2单独作为第二小组，以偏心孔穿过曲柄销并且其重心位于与所述第一小组的圆滑块相对的另一侧，该圆滑块的厚度较第一小组中的两个圆滑块厚，并将第一小组的两个圆滑块隔开。

其中，第一小组的两个圆滑块分别安装在两个活塞(图未示)的圆孔中，第二圆滑块则安装在动平衡滑块(图未示)的圆孔中。所述活塞分别在各自的缸体中运动，两个缸体平行设置；所述动平衡滑块则在轴线与上述缸体垂直的跑道中运动。图2示出该圆滑块组所应用的内燃机或者压缩机、抽真空机等的机体结构简图，图2-1是正视图，图2-2是俯视图，该图主要示出上述缸体、跑道的关系。图中示出第一缸体8、跑道9，第二缸体10，可以看出，第一缸体8和第二缸体10相互平行，两者的轴线又和跑道9的轴线相互垂直，并且跑道9位于两者中间。所述第一圆滑块1所在的活塞即在所述第一缸体8中运动，所述第三圆滑块3所在的活塞即在所述第二缸体10中运动；所述第二圆滑块2所在的动平衡滑块在所述跑道9中运动。

请参看图3，该图为图1的左视图，该图示出第一圆滑块1和第二圆滑块2，第三圆滑块3则被第一圆滑块1遮挡，在该图中没有示出。由于本实施例中，圆滑块均采用左右对称设置，因此，图1的右视图与该图相同。

从该示意图可以看出，两个圆滑块在端面上的结构不完全相同。所述第一圆滑块1和第二圆滑块2均设置有厚度方向上对称设置的月牙形凹槽，以去除重量，该凹槽称为月牙槽4，月牙槽4设置在端面上与偏心孔7相对的一端，并靠近边缘位置；在月牙槽4中，还设置有若干去重孔5，第一圆滑块1上去重孔较少，占用的面积较小，去重较少；而第二圆滑块2上，去重孔较多，占用的面积较大，去重较多。在所述第二圆滑块2上，具有远离偏心孔7位于端面另一侧的月牙槽4，该月牙槽4的边缘位置，设置小块的加厚部位，称为加重部6，该加重部6使该第二圆滑块2增加的质量小于所开设的去重孔5使其减小的质量，两者相抵，该第二圆滑块2减少的质量为M′。通过上述去重孔5和加重部6的合理设置，可以使第二圆滑块2的重心仍然在通过其偏心孔圆心和其自身圆心的连线上，并且该重心沿偏心孔圆心和第二圆滑块2圆心的连线向远离其偏心孔圆心的一侧移动了距离S′。由于第二圆滑块2的重量的变化，使第二圆滑块2的重量小于第一小组的两个圆滑块的重量之和。在该第二圆滑块2的另一个端面上，也对称设置相应的加重部6。

所述第一圆滑块1和第三圆滑块3的重量均为M1，则第一小组的圆滑块重量之和为2M1；所述第二圆滑块2的重量为M2；如果按照现有技术的要求，需要第一圆滑块1和第三圆滑块3的重量和等于第二圆滑块2的重量，即2M1＝M2。但是，在本实施例中，上述条件并不成立，而是2M1＞M2。另外，由于去重孔5和加重部6的作用，所述第二圆滑块2的重心沿偏心孔圆心和圆滑块圆心的连线向上移动了距离S′。第一圆滑块1和第三圆滑块3的重心到其各自的偏心孔圆心的距离相同，都是S1；设第二圆滑块2的重心到偏心孔圆心之间的距离为S2，为了实现整个圆滑块组的重心仍然落在曲柄销轴线上，需要以下关系成立：2M1×S1＝M2×S2。由于第二圆滑块2的重心移动的原因，所述第二圆滑块2的重心到偏心孔圆心之间的距离S2与第一圆滑块1和第三圆滑块3的重心到其各自的偏心孔圆心的距离S1相比，S2＞S1，所以，只要进行合适的参数选择，就可以在2M1＞M2的情况下，使2M1×S1＝M2×S2成立。此时，整个圆滑块组的重心仍然落在曲柄销轴线上，该圆滑块组自身产生的离心力就完全平衡。同时，由于第二圆滑块2减少了重量M′，使整个机构的运动件质量降低，有利于提高机构整体效率。在本实施例中，第一圆滑块1和第二圆滑块3均安装在活塞中，需要承受通过活塞传递的爆发压力，为了保证其刚性，不能过轻；而第二圆滑块2安装在动平衡滑块中，不需要承受内燃机爆发压力或者压缩机的高气压，相比第一圆滑块1和第三圆滑块3，在满足基本刚度的要求下，可减少若干重量。为了叙述方便，以下称圆滑块的重量与偏心孔圆心到圆滑块重心距离的乘积为A值，一个小组的各个圆滑块的A值之和为A_S。

上述技术方案引入了上述2M1×S1＝M2×S2的限制条件之后，可以在整个圆滑块组获得与现有技术相同的平衡效果，克服了现有技术下对圆滑块组中的两个圆滑块的重量、重心必须相同的技术偏见，对于增加圆滑块设计的灵活性具有重大意义。实际上，甚至可以只要求M1XS1+M3XS3＝M2XS2，不必M1XS1＝M3XS3。

在现有技术中，还存在一个技术偏见，即两个相邻的圆滑块必须相差180度相位，即一个小组如果有两个或者两个以上的圆滑块，圆滑块之间不能直接相邻。根据以上实施例放宽的条件，一个小组的圆滑块也可以直接相邻，只要满足上述条件即可。在上述实施例中，第一小组的两个圆滑块被第二小组的圆滑块隔开，在采用上述2M1×S1＝M2×S2的限制条件后，可以使用一个小组的两个圆滑块直接相邻的圆滑块布置方式，图4即示出该种布置方式。

由多个圆滑块组成的多圆滑块组可以包括三个或者三个以上的圆滑块，这些圆滑块被分为两个小组，并且互相呈180度相位差布置；对于三个以上的圆滑块组成的多圆滑块组，与以上三个圆滑块组成的圆滑块组的例子相似，只要两个小组的中每个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得的乘积A相加的和相同，即可将整个圆滑块组的重心落在曲柄销上，达到便于进行惯性力平衡的目的；同时，可通过增加重心到偏心孔圆心的距离、降低圆滑块重量，获得圆滑块偏心惯量不变，而重量降低的效果。这对降低运动件重量，提高运动机构的效率有明显作用。

上述技术方案克服了现有技术的技术偏见，获得了现有技术完全相同的平衡效果，对于增加圆滑块设计的灵活性具有重大意义。

由于圆滑块在整个曲柄圆滑块机构平衡体系中属于比较轻的部件，在一些情况下，可以对两个圆滑块共同形成的圆滑块组的整体平衡效果进行更为宽松的限定，也可以使整机的振动限定在合理的范围内，使整机可以正常的工作。

例如，根据整机试验结果或者根据大量试验结构获得的经验公式计算，可以获得一个偏差值δ，该数值为正值。设每个小组的各个圆滑块的A值总和为A_S，则只要两个小组的A_S值的差值在该偏差值δ_S的范围内，即可认为该圆滑块组产生的不平衡对整机不会产生很大的影响，满足设计要求。上述关系可以使用公式表示如下：|A_S1-A_S2|≤δ_S，其中，A_S1为第一小组的圆滑块A值总和，A_S2为第二小组的圆滑块A值总和。

在一些情况下，对曲柄圆滑块机构的上述限定可以更为宽松，甚至完全不作限定。

例如，整机重量特别大，并且使用环境中该整机的固定良好时，由于有一定的振动，该整机也可以承受，并且，圆滑块组并非整个曲柄圆滑块机构运动不平衡的主要来源，因此，可以不对圆滑块的重量、重心等关系进行上述限定。

再如，当曲柄圆滑块机构使用在所获得的压缩空气的气压值不高的压缩机上时，由于运行过程中不存在类似内燃机中的瞬间爆发压力的问题，因此，其振动本身会比较小，可以不对圆滑块组的重量、重心的关系进行限定。

综合上述情况，对一个由多个圆滑块组成的圆滑块组的圆滑块的重量、重心等关系可以根据具体情况放松限定条件甚至不作特别限定，所以，在保证圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同这些基本条件下，圆滑块的设计上可以更加灵活。例如，同一个圆滑块组的圆滑块可以采用不同的材料制成；再如，各个圆滑块可以具有不同的直径。总之，只要根据实际情况选择合适的重量、重心限定条件，可以不要求两个圆滑块必须完全相同。

上述对同一个圆滑块组的圆滑块之间的重量、重心条件的放宽，克服了现有技术下，技术人员普遍认为的，组成一个

圆滑块组的两个圆滑块必须重量相同、重心相同，另一圆滑块的质量必需是它们之和的技术偏见，极大的增加了圆滑块设计的灵活性。

上述技术方案中的多圆滑块组，可以用于使用在各种场合的曲柄圆滑块机构中，包括：内燃机、压缩机、抽真空机；这样可获得相应的内燃机、压缩机和抽真空机的实施例。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种多圆滑块组，用于曲柄多圆滑块机构，包括三个或者三个以上的圆滑块，其特征在于，其所用的由多个圆滑块组合而成的多圆滑块组中，每个圆滑块的偏心孔的偏心距相同，偏心孔直径相同，上述圆滑块被固联为一体并通过各自偏心孔穿在同一个曲柄销上，上述圆滑块分为两个小组，每小组至少包括一个圆滑块，每小组圆滑块在曲柄销上以相同的相位布置，并且两小组的圆滑块之间呈180度相位差；不同小组的圆滑块质量之和不同。

2.根据权利要求1所述的多圆滑块组，其特征在于，当一个小组包括两个或者两个以上的圆滑块时，该小组的各个圆滑块之间可以被另一个小组的圆滑块间隔开，也可以直接相邻。

3.根据权利要求1所述的多圆滑块组，其特征在于，各个圆滑块的重量乘以重心到偏心孔轴线的距离获得乘积A，每小组的所有圆滑块的A值相加为该小组A值总和A_S；所述两个圆滑块小组各自的A值总和A_S相等。

4.根据权利要求1所述的多圆滑块组，其特征在于，该多圆滑块组包含不同材料制成的圆滑块。

5.根据权利要求1所述的多圆滑块组，其特征在于，该多圆滑块组中包含具有不同直径的圆滑块。

6.根据权利要求1所述的多圆滑块组，其特征在于，该多圆滑块组中包含去重孔数量或者位置不同的圆滑块。

7.一种内燃机，其特征在于，使用权利要求1到权利要求6任一项所述的多圆滑块组。

8.一种压缩机，其特征在于，使用权利要求1到权利要求6任一项所述的多圆滑块组。

9.一种抽真空机，其特征在于，使用权利要求1到权利要求6任一项所述的多圆滑块组。