CN201836343U - 一种用于端轴-动轴机构的往复运动件及其设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于端轴-动轴机构的往复运动件，该往复运动件可以是活塞或者动平衡滑块；该往复运动件的动轴销孔内径面表面敷设有减磨材料层。优选的，所述减磨材料的表面敷设软金属层。本实用新型同时提供使用上述往复运动件的内燃机和压缩机。本实用新型提供的往复运动件，通过在其动轴销孔的内径表面涂覆以减磨材料，以往复运动件的本体材料作为轴瓦的钢背，不再需要为轴瓦钢背所占的厚度而在动轴销孔中预留空间，而可以将这部分空间用于增加动轴销直径。这一技术方案能够在整体尺寸不变的情况下，增加动轴销的直径，从而有效提高动轴销的刚度和强度，避免其发生变形或者断裂。

Description

一种用于端轴-动轴机构的往复运动件及其设备 

技术领域

本实用新型涉及端轴-动轴机构，特别是涉及一种是用该机构的往复运动件。本实用新型同时提供使用该往复运动件的设备。 

背景技术

在机械设备中，在很多场合下需要实现往复运动和旋转运动之间的相互转换。例如，往复式内燃机需要将活塞在可燃混合气体的爆发压力推动下产生的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动；与之相反，压缩机需要将外接电动机带动的曲轴旋转转换为活塞的往复直线运动。上述两种转换除了主动件不同外，对机构的运动学要求是一致的，因此，可以实现往复直线运动转换为旋转运动的机构，一般也可以用于实现旋转运动转换为往复直线运动。 

现有技术下已经提供了若干往复直线运动和旋转运动相互转换的机构。通常技术下，采用曲柄连杆机构实现上述转换。目前大多数内燃机、压缩机均使用曲柄连杆机构。该机构的特点是，往复直线运动件与旋转运动件之间需要通过来回摆动的连杆连接，由于连杆的运动是来回摆动，该运动是一种复杂运动，难以进行惯性力的平衡，并且连杆的摆动会增加活塞对运动导轨侧壁的侧压力，造成摩擦力的增加，另外，连杆的存在还使该机构在往复运动方向上需要具备一定的长度，使其尺寸难以进一步缩小。 

为了解决上述问题，现有技术已经提供了若干种不带连杆的往复-旋转运动转换机构。例如，本申请人在2009年10月16日提出的申请号为200910236026.5的中国专利申请中，提出了一种采用端轴-动轴机构的轴系与往复运动件配合构成的往复-旋转运动相互转换机构。在该机构中，包括至少两个往复运动件、旋转运动件以及支撑该机构的机架；所述旋转运动件为一轴系，包括位于两端的端轴和连接在两个端轴之间的动轴；所述端轴可旋转的支撑在机架上，并且两个端轴的旋转轴位于同一直线上；端轴上开设有动轴颈容置孔，该动轴颈容置孔的轴线与端轴的旋转轴平行，并且距离该旋转轴的距离为e；所述动轴包括动轴颈、动轴销以及动轴臂；所述动轴颈为轴段，位于动轴左右两端，两端的动轴颈的轴线位于同一条直线上；所述动轴 销同样为轴段，共有两段或者两段以上，各个动轴销的轴线均平行于所述动轴颈的轴线，并且动轴销轴线距离动轴颈轴线的距离也为e，相邻的动轴销在空间上具有180度相位差；动轴颈和动轴销之间、以及相邻的动轴销之间，通过动轴臂连接；与所述端轴组成所述旋转运动件时，动轴两端的动轴颈分别插入两端的端轴的动轴颈容置孔，并与动轴颈容置孔可旋转的连接；每个动轴销至少对应设置一个往复运动件，一般是活塞，往复运动件上具有套在动轴销上的动轴销孔，动轴销孔与动轴销可旋转连接；所述往复运动件置于机架的往复运动导轨中；相邻的往复运动件的往复运动导轨在空间上具有90度相位差。 

上述端轴-动轴机构，在不需要连杆的情况下，可以实现往复-旋转运动的相互转换，克服了连杆对往复-旋转运动过程的各种不利影响。但是，也存在许多需要解决的问题。在这种端轴-动轴机构中，其活塞或者动平衡滑块上设置有动轴销孔，该动轴销孔供动轴的动轴销穿过，并且两者之间为旋转连接。为此，需要在动轴销孔的内径和动轴销外径之间安装轴承，一般采用滑动轴承。为了减小机构的空间尺寸，往复运动件的尺寸需要尽可能缩小，其上设置的动轴销孔的直径也会比较小，这会进一步限制动轴销的直径。动轴作为旋转零件，需要传递扭矩，动轴销尺寸过小会降低其刚度和强度，有可能造成工作过程中出现严重变形，影响机构正常工作，甚至发生断裂，造成机构的失效。而增加动轴销尺寸，则需要相应增减动轴销孔尺寸，进而增加往复运动件的尺寸。因此，动轴销尺寸略有增加，就可能引起整个机构尺寸的明显增加，劣化机构的比功率等指标。 

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，提供一种用于动轴-端轴机构的往复运动件，该往复运动件可以是活塞或者动平衡滑块，使用该往复运动件，能够在不增加机构尺寸的情况下，有效增加动轴销的直径。 

本实用新型提供的用于端轴-动轴机构的往复运动件，具体是活塞或者动平衡滑块，其动轴销孔的内径面表面敷设有减磨材料层。 

优选的，所述减磨材料层的厚度为0.25mm至1.5mm。 

优选的，所述减磨材料的表面敷设软金属层。 

优选的，所述减磨材料层为巴氏合金减磨材料层或者铜基轴承合金减磨材料层或者铝基轴承合金减磨材料层。 

优选的，该往复运动件主体为铁制往复运动件、钢制往复运动件或者钛合金制往复运动件。 

优选的，在涂覆减磨材料层之前的动轴销孔内径面上，开有燕尾形或者螺旋形的沟槽。 

优选的，在动轴销孔径向开设有直通内径表面的油孔。 

优选的，在动轴销孔内径面表面开设有轴向的油槽。 

本实用新型提供一种设备，具体是采用动轴-端轴机构的内燃机，该内燃机使用上述任意一项技术方案所述的往复运动件。 

本实用新型提供一种设备，具体是采用动轴-端轴机构的压缩机，该压缩机使用上述任意一项技术方案所述的往复运动件。 

本实用新型提供的往复运动件，在其动轴销孔的内径表面涂覆以减磨材料，以往复运动件的本体材料作为轴瓦的钢背，这样，就将轴瓦钢背所占的厚度节省下来，可以用于增加动轴销的直径。这一技术方案能够在不增加往复运动件尺寸的情况下，为动轴销提供更大的容置空间。 

另外，上述技术方案由于不需要另外设置滑动轴承，还可以降低制造成本。由于采用往复运动件本体代替轴承的钢背，还可以避免采用轴瓦或者轴套时可能出现的轴瓦或者轴套松动的问题。 

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的用于端轴-动轴机构的往复运动件的视图； 

图2是图1的A处的局部放大图。 

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种用于端轴-动轴机构的往复运动件。该往复运动件具体是活塞。图1是该活塞的正视图。 

如图1所示，该活塞为双作用活塞，其两端各有一个圆柱形的活塞头，中间为连接两个圆柱形活塞头1-1的活塞臂1-6。在所述活塞臂1-6的中间开设有动轴销孔1-2，该动轴销孔1-2用于穿过动轴销。该图还示出位置A，该 位置为位于动轴销孔1-2的内径面位置。该活塞的活塞本体材料为铸铁或者铸钢。 

请参看图2，该图为图1位置A的局部放大图。从该图可以看出，在所述动轴销孔1-2的内径面表面涂覆有减磨材料层1-3，该减磨材料层具体采用巴氏合金或者铜基轴承合金或者铝基轴承合金。所述减磨材料层的厚度为0.25mm-1.5mm。该厚度相当于薄壁轴瓦的减磨材料层厚度。在该减磨材料层的表面，还涂覆有软金属层1-4，该软金属层1-4可以改善动轴销孔1-1和圆滑块外径面形成的摩擦配副表面的表面性能。根据不同情况，该软金属层1-4也可以不设置。 

上述活塞的特点是，在动轴销孔1-1的内径面上设置了相当于轴瓦或者轴套的轴承衬的减磨材料层1-3，还可以在该减磨材料层1-3表面进一步涂覆与三金属层轴瓦最外层相同的软金属层1-4，而所述活塞本体1-5则相当于轴瓦的钢背。由于活塞本体1-5采用铁或者钢或者钛合金支撑，其材料和轴瓦钢背材料相同或者性质相近，使上述减磨材料层1-3能够非常好的与动轴销孔1-2内径面的活塞本体1-5贴合。 

另外，可以在轴瓦或者轴套上使用的各种技术方案亦可以在本实施例中使用。例如，为了使减磨材料层1-3和活塞的动轴销孔1-2内径面上牢靠贴合，可以在涂覆该减磨材料层1-3之前，在动轴销孔1-2内径面上开设燕尾形或者螺旋形沟槽，这样涂覆在其表面的减磨材料层1-3就能够更加牢靠。为了获得润滑油，在涂覆减磨材料层1-3以及软金属层1-4的动轴销孔1-2上，还可以开设径向的油孔，以便向摩擦副表面供油；为了存油，还可以在涂覆完表面的各层以后，在表面开设轴向的油槽。该油槽的位置最好在非压力区。总之，凡是轴瓦或者轴套上可用的各种结构，可以根据需要使用在本实施例中。 

由于本实施例提供的活塞，直接在动轴销孔表面敷设减磨材料层，原来由轴瓦或者轴套的钢背占据的空间，可以节省下来作为增加动轴销直径的空间。由于轴瓦或者轴套中，钢背厚度的比例最大，因此，节省下的空间比较大。由于动轴销的直径增加会导致其刚度和强度的显著增加，使本实施例的作用极为显著。 

上述技术方案使设计人员能够更好的平衡机构尺寸和动轴销刚度和强度要求，降低了设计难度。另外一个好处是，由于采用活塞本体代替轴承的钢背，还可以避免采用轴瓦或者轴套时可能出现的轴瓦或者轴套松动的问题。 

对于用于动轴-端轴机构的动平衡滑块，同样可以对其动轴销孔作出上述处理。 

将上述活塞使用于端轴-动轴机构的内燃机或者压缩机，即可获得相应的内燃机或者压缩机的实施例。 

上述在动轴销孔设置减磨材料层以及软金属层的技术方案，也可以用于动轴-端轴机构的其它旋转连接部位。例如，在端轴的动轴颈容置孔内径面表面设置减磨材料层以及软金属层，这样就可以减少动轴颈容置孔的尺寸，进而减少端轴的整体尺寸。 

另外，端轴的旋转支撑位置的轴承座孔也可以采用上述设置减磨材料层和软金属层的方式，采取该措施后，该位置就不用设置轴瓦，起到减少零件数目的作用。 

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基本原理的前提下，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 (10)

1.一种用于端轴-动轴机构的往复运动件，具体是活塞或者动平衡滑块，其特征在于，其动轴销孔的内径面表面敷设有减磨材料层。

2.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，所述减磨材料层的厚度为0.25mm至1.5mm。

3.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，所述减磨材料的表面敷设软金属层。

4.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，所述减磨材料层为巴氏合金减磨材料层或者铜基轴承合金减磨材料层或者铝基轴承合金减磨材料层。

5.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，该往复运动件主体为铁制往复运动件、钢制往复运动件或者钛合金制往复运动件。

6.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，在涂覆减磨材料层之前的动轴销孔内径面上，开有燕尾形或者螺旋形的沟槽。

7.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，在动轴销孔径向开设有直通内径表面的油孔。

8.根据权利要求7所述的端轴-动轴机构的往复运动件，其特征在于，在动轴销孔内径面表面开设有轴向的油槽。

9.一种设备，具体是采用动轴-端轴机构的内燃机，其特征在于，该内燃机使用权利要求1到权利要求8任意一项所述的往复运动件。

10.一种设备，具体是采用动轴-端轴机构的压缩机，其特征在于，该压缩机使用权利要求1到权利要求8任意一项所述的往复运动件。 

Images