專利名稱：往復(fù)動(dòng)力機(jī)械的線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通用機(jī)械，特別是動(dòng)力機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種往復(fù) 動(dòng)力機(jī)械的線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的壓縮機(jī)、泵等機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)大多作往復(fù)式運(yùn) 動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使氣缸內(nèi)的密封工作腔容 積發(fā)生周期性變化，從而完成其設(shè)計(jì)的工作過(guò)程。
上述傳統(tǒng)往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于使用和維護(hù)，但由于其 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(曲柄連桿機(jī)構(gòu))結(jié)構(gòu)原理所限，其具有以下幾點(diǎn)不足不平衡 慣性力大，所引起的震動(dòng)和噪音也隨之增大；需要將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 化為活塞在缸體內(nèi)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，多了一次機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程，能量消 耗增加，機(jī)械效率降低；曲柄連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 缸體與活塞之間會(huì)產(chǎn)生側(cè)向力，該側(cè)向力會(huì)使活塞與缸體接觸面間的摩擦 力增大，增加能量消耗，而且還加劇活塞和缸體側(cè)面的磨損，縮短設(shè)備的 使用壽命。
鑒于傳統(tǒng)往復(fù)式機(jī)械設(shè)備的上述缺點(diǎn)，不同機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域都在努力尋 求新的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，以替代傳統(tǒng)往復(fù)式機(jī)械設(shè)備中的曲柄連桿傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)。例如在壓縮機(jī)領(lǐng)域，產(chǎn)生了電磁式壓縮機(jī)和自由活塞壓縮機(jī)，這兩種 類型的機(jī)械設(shè)備改善了傳統(tǒng)往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一些缺點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)提高了往復(fù)式機(jī)械設(shè)備的性能。但電磁式壓縮機(jī)一般只有一 組運(yùn)動(dòng)部件，往復(fù)慣性力不能平衡，且行程較小，僅適用于微型制冷或空
氣壓縮機(jī)；而自由活塞壓縮機(jī)需要齒輪齒條或曲柄連桿同步機(jī)構(gòu)，這種同 步機(jī)構(gòu)也有一定的側(cè)向力，且壓縮機(jī)操作要求高，不易平穩(wěn)運(yùn)行。且這兩 種機(jī)型的結(jié)構(gòu)均不適用于流量大時(shí)的情況。因此，能夠克服曲柄連桿機(jī)構(gòu) 的上述缺點(diǎn)，同時(shí)又能保留往復(fù)式機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單易維護(hù)、適用范圍廣的優(yōu) 點(diǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，便成為進(jìn)一步提高往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備性能的一個(gè)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)條件下往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備存在的不足，本發(fā)明的 目的在于，提供一種可用于壓縮機(jī)、泵等往復(fù)動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 高效率、小體積、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、高可靠性的往復(fù)動(dòng)力機(jī)械的線性傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案是包括直線電 機(jī)、壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的每個(gè)氣缸配備一個(gè)與氣缸體積相同的液壓缸，各液 壓缸液被其內(nèi)部安裝的液壓缸活塞分為兩個(gè)密封的腔室，腔室內(nèi)充滿不可 壓縮的液體，其中一組液壓缸與直線電機(jī)的輸出軸相連接，各組液壓缸依 次通過(guò)聯(lián)接管路相連通形成密閉回路，各氣缸的活塞與液壓缸內(nèi)的活塞相 連接。
本發(fā)明的氣缸的活塞與液壓缸內(nèi)的活塞(剛性同軸連接。 本發(fā)明與傳統(tǒng)復(fù)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用的曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，往 復(fù)慣性力可完全平衡，同時(shí)消除了活塞在氣缸內(nèi)的側(cè)向力和不平衡慣性 力，減小了往復(fù)摩擦力和磨損，也降低了設(shè)備的震動(dòng)和噪聲，提高了傳動(dòng) 效率。


圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中零部件編號(hào)第1組液壓缸1、第2組液壓缸2、第3組液壓
缸3、第4組液壓缸4、氣缸活塞5、液壓缸活塞6、直線電機(jī)7、氣缸8、 聯(lián)接管路9。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
如圖1所示，本實(shí)施例以四組氣缸為例，各氣缸8即工作機(jī)分別配置 一個(gè)體積相同的液壓缸即線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別為第1組液壓缸1、第2組 液壓缸2、第3組液壓缸3和第4組液壓缸4，每組液壓缸內(nèi)安裝液壓缸 活塞6，液壓缸活塞6可在液壓缸內(nèi)左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液壓缸活塞6將每組 液壓缸分為兩個(gè)密封的腔室，并用聯(lián)接管路9將各個(gè)密封腔室以一定次序 聯(lián)接，具體順序?yàn)榈谝唤M液壓缸1的左腔室與第二組液壓缸2的左腔室 相聯(lián)，第二組液壓缸2的右腔室與第四組液壓缸4的右腔室相聯(lián)，第四組 液壓缸4的左腔室與第三組液壓缸3的左腔室相聯(lián)，第三組液壓缸3的右 腔室與第一組液壓缸1的右腔室相聯(lián)，四組液壓缸聯(lián)成一個(gè)回路，密封腔 室和聯(lián)接管路9里充滿不可壓縮的液體。直線電機(jī)7 1故為原動(dòng)機(jī)與第一組 液壓缸1內(nèi)的液壓缸活塞6聯(lián)接，直接驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞6在第一組液壓缸 1內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)直線電機(jī)7推動(dòng)第1組液壓缸1的活塞6向左運(yùn)動(dòng)時(shí)， 第1組液壓缸1的左腔室的液體流向第2組液壓缸2的左腔室，推動(dòng)第2 組液壓缸2的活塞6向右運(yùn)動(dòng)，第2組液壓缸2的右腔室的液體流向第4 組液壓缸4的右腔室，推動(dòng)第4組液壓缸4的活塞6向左運(yùn)動(dòng)，第4組液 壓缸4的左腔室的液體流向第3組液壓缸3的左腔室，推動(dòng)第3組液壓缸3的活塞6向右運(yùn)動(dòng)，第3組液壓缸3的右腔室的液體流回第1組液壓缸 右腔，當(dāng)直線電機(jī)7反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，各腔室中液體流向也反向。這樣隨著作 為原動(dòng)機(jī)的直線電機(jī)7帶動(dòng)第一組液壓缸1中的活塞6作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其余 幾組液壓缸中的活塞6在液壓系統(tǒng)的作用下將與第一組液壓缸1中的活塞 6同步作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。各組氣缸活塞5與相對(duì)應(yīng)液壓缸活塞6剛性同軸聯(lián)結(jié)， 因此，液壓缸活塞6的同步往復(fù)運(yùn)動(dòng)將被傳遞到氣缸活塞5，從而實(shí)現(xiàn)氣 缸活塞5的同步往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
與氣缸活塞5相聯(lián)的液壓缸活塞6在液壓缸中的初始位置可以調(diào)整， 根據(jù)上述液壓缸之間的聯(lián)接順序，將各個(gè)液壓缸活塞6的初始位置調(diào)整到 當(dāng)?shù)谝唤M氣缸和第二組氣缸的活塞5位于氣缸的左止點(diǎn)時(shí)，第二組氣缸和 第四組氣缸的活塞5位于氣缸的右止點(diǎn)，這樣使得不同氣缸的工作時(shí)序有 所不同，相差固定的相位。再對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，最終可使往復(fù) 慣性力完全平衡。同時(shí)，本發(fā)明的線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)須將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此氣缸活塞5和液壓缸活塞6均不受側(cè)向力和不平衡慣性力。 直線電機(jī)7的運(yùn)行頻率和行程可調(diào)，以此來(lái)改變氣缸活塞5進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的頻率和行程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作機(jī)的壓比、排量等工作參數(shù)的改變。
本發(fā)明的液壓缸之間用高壓管路聯(lián)接，聯(lián)接次序和位置可以改變，以 實(shí)現(xiàn)不同液壓缸內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)時(shí)序不同，即不同液壓缸內(nèi)的活塞之間保持 恒定的相位差。
權(quán)利要求
1、一種往復(fù)動(dòng)力機(jī)械的線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于包括直線電機(jī)(7)、壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的每個(gè)氣缸(8)配備一個(gè)與氣缸體積相同的液壓缸，各液壓缸液被其內(nèi)部安裝的液壓缸活塞(6)分為兩個(gè)密封的腔室，腔室內(nèi)充滿不可壓縮的液體，其中一組液壓缸(1)與直線電機(jī)(7)的輸出軸相連接，各組液壓缸依次通過(guò)聯(lián)接管路(9)相連通形成密閉回路，各氣缸(8)的活塞(5)與液壓缸內(nèi)的活塞(6)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)動(dòng)力機(jī)械的線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在 于所說(shuō)的氣缸(8)的活塞(5)與液壓缸內(nèi)的活塞(6)剛性同軸連接。
全文摘要
一種往復(fù)動(dòng)力機(jī)械的線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括直線電機(jī)、液壓缸、活塞、聯(lián)接管路，每個(gè)壓縮機(jī)的氣缸配備一個(gè)液壓缸，每個(gè)液壓缸被其內(nèi)部安裝的活塞分為兩個(gè)密封的腔室，腔室和聯(lián)接管路內(nèi)充滿不可壓縮的液體，不同液壓缸之間通過(guò)管路聯(lián)接，直線電機(jī)只用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)液壓缸內(nèi)的活塞，其它液壓缸內(nèi)的活塞通過(guò)液壓缸內(nèi)兩個(gè)腔室中液體的壓差來(lái)驅(qū)動(dòng)，液壓缸內(nèi)的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮機(jī)(或泵等)的活塞與液壓缸內(nèi)的活塞同軸聯(lián)接。本發(fā)明的線性同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)復(fù)式動(dòng)力機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用的曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，往復(fù)慣性力可完全平衡，消除活塞在氣缸內(nèi)的側(cè)向力，減小往復(fù)摩擦力和磨損，降低了設(shè)備的震動(dòng)和噪聲，提高了傳動(dòng)效率。
文檔編號(hào)F04B9/00GK101539132SQ200910022120
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者卜高選, 李連生, 束鵬程, 猛 王, 趙遠(yuǎn)揚(yáng) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)