CN105756713A - 一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构 - Google Patents
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Abstract
一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，由机体（1）、汽缸（2）、直线活塞（3）、曲轴（4）与转轮（5）组成；转轮（5）轴承支撑安装在直线活塞（3）的轴套（8）中，曲轴（4）的轴颈（13），轴承支撑安装在转轮（5）的偏心滚道（12）中，曲轴（4）轴体（16）的轴心（32）在直线活塞（3）的中心线（15）上；曲轴（4）轴体（16）的轴心（32）在直线活塞（3）中心线（15）的左侧或右侧，曲柄转角大于或小于180°，直线活塞（3）的直线往复运动速度发生变化；曲轴（4）匀速转动，直线活塞（3）做减速运动时，转轮（5）对直线活塞（3）的作用力增加。
Description
技术领域
本发明是一种用于活塞容积式流体动力机械的转轮曲柄直线活塞变速加力机构，涉及活塞式泵、压缩机、膨胀动力机及发动机等流体动力机械制造技术领域。
背景技术
目前所使用的活塞容积式的流体动力机械，还存在很多缺陷；以曲柄连杆机构的压缩机为例，活塞在压缩气体时，曲柄连杆机构不能根据气体压力变化来调节输入扭矩。本人于2016年3月26日申请了一项专利技术，申请号：201610175445.2专利名称：转轮直线活塞变速加力机构，该发明公开了一种无连杆的转轮直线活塞的转轮回旋加力机构与转轮曲柄加力机构，但该发明的转轮曲柄加力机构的安装结构还需做要进一步改进，来提高压缩机、膨胀动力机及发动机等流体动力机械的各项性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，作为流体动力机械工作运动机构，用来提高流体动力机械技术领域的风机、压缩机、膨胀动力机及发动机的各项性能。
为达到上述目的，所采取的技术措施是：一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，由机体、汽缸、直线活塞、曲轴与转轮组成。直线活塞安装在汽缸中，直线活塞由活塞与活塞导杆组成，活塞导杆固定在活塞的下部，该活塞导杆上开有轴套。直线活塞活塞导杆上的滑动体，安装在曲轴箱的滑动槽中；直线活塞往复运动，活塞导杆的滑动体在滑动槽中直线往复滑动。转轮轴承支撑安装在直线活塞的轴套中，曲轴的轴颈轴承支撑安装在转轮的偏心滚道中，转轮上开有平衡去重孔。转轮的圆心在汽缸与直线活塞的中心线上，曲轴轴体的轴心在直线活塞的中心线上。直线活塞的行程等于曲轴回旋半径的两倍，该曲轴的回旋半径值，小于转轮的圆心到偏心滚道圆心之间的距离。曲轴带动转轮回旋摆动，转轮带动直线活塞往复直线运动。曲轴匀速旋转180°，直线活塞从下止点向上止点运动，直线活塞做变速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞做减速运动时，受到转轮的作用力增加。曲轴匀速旋转180°，直线活塞从上止点向下止点做变速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞做加速运动时，受到转轮的作用力减小。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：曲轴两端轴承支撑运动，曲轴的一端轴体，轴承支撑安装在机体的左轴承座中，该曲轴的另一端轴体，轴承支撑安装在机体的右轴承座中。转轮的组合轮体由上轮体与下轮体组成，上轮体与下轮体，将转轮的偏心滚道分为两个半圆套，半圆套中安装有轴瓦；组合轮体的上轮体与下轮体之间，通过螺栓相互固定；组合轮体安装在直线活塞的轴套中。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：曲轴轴体的轴心在汽缸中心线的右侧，该曲轴轴体的轴心线与汽缸中心线的垂直距离，与曲轴的回旋半径之和，小于等于转轮圆心到偏心滚道圆心的距离之和。曲轴顺时针转动360°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角大于180°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角小于180°。曲轴逆时针转动360°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角小于180°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴4的转角大于180°。曲轴轴体安装在汽缸中心线的左侧，该曲轴轴体的轴心线与汽缸中心线的垂直距离，与曲轴回旋半径之和，小于等于转轮圆心到偏心滚道圆心的距离之和。曲轴顺时针转动360°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角小于180°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角大于180°。曲轴逆时针转动360°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角大于180°，直线活塞从下止点向上止点运动，曲轴的转角小于180°。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：曲轴一端轴承支撑转动，转轮曲柄压缩机曲轴的轴颈，安装在转轮的偏心滚道中。直线活塞压缩排气工作行程中，曲轴匀速旋转180°，直线活塞从下止点处的静止状态，加速运动后做减速运动到上止点处静止。曲轴匀速转动，直线活塞做减速运动，直线活塞受到转轮的推力增加，来克服直线活塞压缩排气工作行程中受到逐步增加的气体反压力。直线活塞进气工作行程中，曲轴匀速旋转180°，直线活塞从上止点处的静止状态，做加速运动后减速到下止点处静止。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：直线活塞活塞导杆上的圆柱滑动体，安装在曲轴箱中的滑动套中；直线活塞直线往复运动，圆柱滑动体在滑动套中往复滑动。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：直线活塞的轴套，由上固定半圆套与下半圆轴套组成；上固定半圆套与活塞导杆相互固定，下半圆轴套与上固定半圆套通过螺栓相互固定，上固定半圆套与下半圆轴套之间的组合轴套中，安装有轴瓦。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄单缸压缩机曲轴轴体的轴心，在汽缸中心线的右侧。曲轴顺时针匀速转动，压缩排气工作行程中，直线活塞从下止点向上止点运动，汽缸中的气体压力逐步增加，直线活塞做相对减速运动，根据功率等于作用力与乘以速度的力学公式，转轮对直线活塞的推力增加。压缩排气工作行程中，曲轴轴体的轴心偏移后，曲轴的转角大于180°，相对增加压缩排气工作行程的输入功率。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄两冲程发动机的曲轴轴体上安装有飞轮。压缩冲程中，直线活塞由下止点向上止点运动，该直线活塞做由快变慢的减速运动，膨胀做功冲程过程中，直线活塞做上止点向下止点的逐步缓慢加速运动，该直线活塞推动曲轴及飞轮匀速旋转运动输出动力。膨胀做功冲程结束后开始排气工作，燃烧后废气从汽缸的排气口排出，该直线活塞继续加速下行运动完成进气冲程。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄两冲程发动机曲轴轴体的轴心，在汽缸中心线的左侧。曲轴逆时针匀速转动，直线活塞的压缩冲程，曲轴的转角小于180°，该直线活塞的膨胀排气冲程，曲轴的转角大于180°。
对本发明进一步改进，所采取的技术措施是：转轮曲柄四冲程四缸发动机的组合曲轴的轴体上安装有飞轮，该组合曲轴的第一轴颈上安装有第一转轮，第二轴颈上安装有第二转轮，第三轴颈上安装有第三转轮，第四轴颈上安装有第四转轮。第一转轮带动第一直线活塞往复运动，第二转轮带动第二直线活塞往复运动，第三转轮带动第三直线活塞往复运动，第四转轮带动第四直线活塞往复运动。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明转轮曲柄直线活塞变速加力机构的示意图。
图2是本发明转轮组合轮体的剖视图。
图3是本发明曲轴两端轴承支撑工作的示意图。
图4是本发明直线活塞组合轴套的剖视图。
图5是本发明圆柱滑动体的安装示意图。
图6是本发明转轮曲柄四冲程四缸发动机的示意图。
图7是本发明曲轴轴体右侧偏心安装示意图。
图8是本发明曲轴轴体左侧偏心安装示意图。
图9是本发明转轮曲柄压缩机的示意图。
图10是本发明转轮曲柄两冲程发动机的示意图。
图11是本发明转轮曲柄两冲程发动机曲轴偏心安装示意图。
具体实施方式
如图1、图3所示，一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，由机体1、汽缸2、直线活塞3、曲轴4与转轮5组成。直线活塞3安装在汽缸2中，直线活塞3由活塞7与活塞导杆6组成，活塞导杆6固定在活塞7的下部，该活塞导杆6上开有轴套8；直线活塞3活塞导杆6上的滑动体9，安装在曲轴箱10的滑动槽11中。直线活塞3往复运动，活塞导杆6的滑动体9在滑动槽11中直线往复滑动。转轮5轴承支撑安装在直线活塞3的轴套8中，曲轴4的轴颈13，轴承支撑安装在转轮5的偏心滚道12中，转轮5上开有平衡去重孔30。转轮5的圆心14在汽缸2与直线活塞3的中心线15上，曲轴4轴体16的轴心32在直线活塞3的中心线15上；直线活塞3的行程等于曲轴4回旋半径的两倍，该曲轴4的回旋半径值，小于转轮5圆心14与偏心滚道12圆心18之间的距离。曲轴4带动转轮5回旋摆动，转轮5带动直线活塞3往复直线运动。曲轴4匀速旋转180°，直线活塞3从下止点向上止点运动，直线活塞3做变速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞3做减速运动时，受到转轮5的作用力增加；曲轴4匀速旋转180°，直线活塞3从上止点向下止点做变速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞3做加速运动时，受到转轮5的作用力减小。
作为本发明的另一种实施方式，如图3所示曲轴4两端轴承支撑运动，曲轴4的一端轴体19，轴承支撑安装在机体1的左轴承座20中，该曲轴4的另一端轴体21，轴承支撑安装在机体1的右轴承座22中。如图2所示，转轮5的组合轮体23由上轮体24与下轮体25组成，上轮体24与下轮体25，将转轮5的偏心滚道12分为两个半圆套26，半圆套26中安装有轴瓦27；组合轮体23的上轮体24与下轮体25之间，通过螺栓28相互固定；组合轮体23安装在直线活塞3的轴套8中。
作为本发明的另一种实施方式，如图7所示，曲轴4轴体16的轴心32在汽缸2中心线15的右侧，该曲轴4轴体16的轴心线33与汽缸2中心线15的垂直距离34，与曲轴4回旋半径之和，小于等于转轮5圆心14到偏心滚道12圆心18的距离35之和。曲轴4顺时针转动360°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角大于180°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角小于180°。曲轴4逆时针转动360°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角小于180°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角大于180°。如图8所示，曲轴4轴体16安装在汽缸2中心线15的左侧，该曲轴4轴体16的轴心线33与汽缸2中心线15的垂直距离34，与曲轴4回旋半径之和，小于等于转轮5圆心14到偏心滚道12圆心18距离35之和。曲轴4顺时针转动360°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角小于180°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角大于180°。曲轴4逆时针转动360°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角大于180°，直线活塞3从下止点向上止点运动，曲轴4的转角小于180°。
作为本发明的另一种实施方式，如图9所示，曲轴4一端轴承支撑转动，转轮曲柄压缩机36曲轴4的轴颈13安装在转轮5的偏心滚道12中。直线活塞3压缩排气工作行程中，曲轴4匀速旋转180°，直线活塞3从下止点处的静止状态，加速运动后做减速运动到上止点处静止。曲轴4匀速转动，直线活塞3做减速运动，直线活塞3受到转轮5的推力增加，来克服直线活塞3压缩排气工作行程中受到逐步增加的气体反压力。直线活塞3进气工作行程中，曲轴4匀速旋转180°，直线活塞3从上止点处的静止状态，做加速运动后减速到下止点处静止。
作为本发明的另一种实施方式，如图5所示，直线活塞3活塞导杆6上的圆柱滑动体37，安装在曲轴箱10中的滑动套38中；直线活塞3直线往复运动，圆柱滑动体37在滑动套38中往复滑动。
作为本发明的另一种实施方式，如图4所示，直线活塞3的轴套40由上固定半圆套41与下半圆轴套42组成，上固定半圆套41与活塞导杆6相互固定，下半圆轴套42与上固定半圆套41通过螺栓43相互固定，上固定半圆套41与下半圆轴套42之间的组合轴套45中，安装有轴瓦44。
作为本发明的另一种实施方式，如图7所示，转轮曲柄单缸压缩机39曲轴4轴体16的轴心32，在汽缸2中心线15的右侧；曲轴4顺时针匀速转动，压缩排气工作行程中，直线活塞3从下止点向上止点运动，汽缸2中的气体压力逐步增加，直线活塞3做相对减速运动，根据功率等于作用力与乘以速度的力学公式，转轮5对直线活塞3的推力增加；压缩排气工作行程中，曲轴4轴体16的轴心32偏移后，曲轴4的转角大于180°，相对增加压缩排气工作行程的输入功率。
作为本发明的另一种实施方式，如图10所示，转轮曲柄两冲程发动机48的曲轴4轴体16上安装有飞轮49。压缩冲程中，直线活塞3由下止点向上止点运动，该直线活塞3做由快变慢的减速运动，膨胀做功冲程过程中，直线活塞3做上止点向下止点的逐步缓慢加速运动，该直线活塞3推动曲轴4及飞轮49匀速旋转运动输出动力。膨胀做功冲程结束后开始排气工作，燃烧后废气从汽缸2的排气口17排出，该直线活塞3继续加速下行运动完成进气冲程。
作为本发明的另一种实施方式，如图11所示，转轮曲柄两冲程发动机50曲轴4轴体16的轴心32，在汽缸2中心线15的左侧；曲轴4逆时针匀速转动，直线活塞3的压缩冲程，曲轴4的转角小于180°，该直线活塞3的膨胀排气冲程，曲轴的转角大于180度。
作为本发明的另一种实施方式，如图6所示，转轮曲柄四冲程四缸发动机51的组合曲轴52的轴体29上安装有飞轮49，该组合曲轴52的第一轴颈53上安装有第一转轮54，第二轴颈55上安装有第二转轮56，第三轴颈57上安装有第三转轮58，第四轴颈59上安装有第四转轮60。第一转轮54带动第一直线活塞61往复运动，第二转轮56带动第二直线活塞62往复运动，第三转轮58带动第三直线活塞63往复运动，第四转轮60带动第四直线活塞64往复运动。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改，对本领域的专业技术人来说是显而易见的；本文中所定义一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实例中体现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄直线活塞变速加力机构，由机体（1）、汽缸（2）、直线活塞（3）、曲轴（4）与转轮（5）组成；直线活塞（3）安装在汽缸（2）中，直线活塞（3）由活塞（7）与活塞导杆（6）组成，活塞导杆（6）固定在活塞（7）的下部，该活塞导杆（6）上开有轴套（8）；直线活塞（3）活塞导杆（6）上的滑动体（9），安装在曲轴箱（10）的滑动槽（11）中；直线活塞（3）往复运动，活塞导杆（6）的滑动体（9）在滑动槽（11）中直线往复滑动；转轮（5）轴承支撑安装在直线活塞（3）的轴套（8）中，曲轴（4）的轴颈（13），轴承支撑安装在转轮（5）的偏心滚道（12）中，转轮（5）上开有平衡去重孔（30）；转轮（5）的圆心（14）在汽缸（2）与直线活塞（3）的中心线（15）上，曲轴（4）轴体（16）的轴心（32）在直线活塞（3）的中心线（15）上；直线活塞（3）的行程等于曲轴（4）回旋半径的两倍，该曲轴（4）的回旋半径值，小于转轮（5）圆心（14）与偏心滚道（12）圆心（18）之间的距离；曲轴（4）带动转轮（5）回旋摆动，转轮（5）带动直线活塞（3）往复直线运动；曲轴（4）匀速旋转180°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，直线活塞（3）做变速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞（3）做减速运动时，受到转轮（5）的作用力增加；曲轴（4）匀速旋转180°，直线活塞（3）从上止点向下止点做变速直线运动，根据功率等于作用力与乘以速度的公式，直线活塞（3）做加速运动时，受到转轮（5）的作用力减小。
2.根据权利要求1所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：曲轴（4）两端轴承支撑运动，曲轴（4）的一端轴体（19），轴承支撑安装在机体（1）的左轴承座（20）中，该曲轴（4）的另一端轴体（21），轴承支撑安装在机体（1）的右轴承座（22）中；转轮（5）的组合轮体（23）由上轮体（24）与下轮体（25）组成，上轮体（24）与下轮体（25），将转轮（5）的偏心滚道（12）分为两个半圆套（26），半圆套（26）中安装有轴瓦（27）；组合轮体（23）的上轮体（24）与下轮体（25）之间，通过螺栓（28）相互固定；组合轮体（23）安装在直线活塞（3）的轴套（8）中。
3.根据权利要求1或2所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：曲轴（4）轴体（16）的轴心（32）在汽缸（2）中心线（15）的右侧，该曲轴（4）轴体（16）的轴心线（33）与汽缸（2）中心线（15）的垂直距离（34），与曲轴（4）回旋半径之和，小于等于转轮（5）圆心（14）到偏心滚道（12）圆心（18）的距离（35）之和；曲轴（4）顺时针转动360°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角大于180°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角小于180°；曲轴（4）逆时针转动360°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角小于180°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角大于180°；曲轴（4）轴体（16）安装在汽缸（2）中心线（15）的左侧，该曲轴（4）轴体（16）的轴心线（33）与汽缸（2）中心线（15）的垂直距离（34），与曲轴（4）回旋半径之和，小于等于转轮（5）圆心（14）到偏心滚道（12）圆心（18）距离（35）之和；曲轴（4）顺时针转动360°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角小于180°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角大于180°；曲轴（4）逆时针转动360°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角大于180°，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，曲轴（4）的转角小于180°。
4.根据权利要求1所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：曲轴（4）一端轴承支撑转动，转轮曲柄压缩机（36）曲轴（4）的轴颈（13）安装在转轮（5）的偏心滚道（12）中；直线活塞（3）压缩排气工作行程中，曲轴（4）匀速旋转180°，直线活塞（3）从下止点处的静止状态，加速运动后做减速运动到上止点处静止；曲轴（4）匀速转动，直线活塞（3）做减速运动，直线活塞（3）受到转轮（5）的推力增加，来克服直线活塞（3）压缩排气工作行程中受到逐步增加的气体反压力；直线活塞（3）进气工作行程中，曲轴（4）匀速旋转180°，直线活塞（3）从上止点处的静止状态，做加速运动后减速到下止点处静止。
5.根据权利要求1所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：直线活塞（3）活塞导杆（6）上的圆柱滑动体（37），安装在曲轴箱（10）中的滑动套（38）中；直线活塞（3）直线往复运动，圆柱滑动体（37）在滑动套（38）中往复滑动。
6.根据权利要求1或2所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：直线活塞（3）的轴套（40）由上固定半圆套（41）与下半圆轴套（42）组成，上固定半圆套（41）与活塞导杆（6）相互固定，下半圆轴套（42）与上固定半圆套（41）通过螺栓（43）相互固定，上固定半圆套（41）与下半圆轴套（42）之间的组合轴套（45）中，安装有轴瓦（44）。
7.根据权利要求3所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄单缸压缩机（39）曲轴（4）轴体（16）的轴心（32），在汽缸（2）中心线（15）的右侧；曲轴（4）顺时针匀速转动，压缩排气工作行程中，直线活塞（3）从下止点向上止点运动，汽缸（2）中的气体压力逐步增加，直线活塞（3）做相对减速运动，根据功率等于作用力与乘以速度的力学公式，转轮（5）对直线活塞（3）的推力增加；压缩排气工作行程中，曲轴（4）轴体（16）的轴心（32）偏移后，曲轴（4）的转角大于180°，相对增加压缩排气工作行程的输入功率。
8.根据权利要求1所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄两冲程发动机（48）的曲轴（4）轴体（16）上安装有飞轮（49）；压缩冲程中，直线活塞（3）由下止点向上止点运动，该直线活塞（3）做由快变慢的减速运动，膨胀做功冲程过程中，直线活塞（3）做上止点向下止点的逐步缓慢加速运动，该直线活塞（3）推动曲轴（4）及飞轮（49）匀速旋转运动输出动力；膨胀做功冲程结束后开始排气工作，燃烧后废气从汽缸（2）的排气口（17）排出，该直线活塞（3）继续加速下行运动完成进气冲程。
9.根据权利要求3所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄两冲程发动机（50）曲轴（4）轴体（16）的轴心（32），在汽缸（2）中心线（15）的左侧；曲轴（4）逆时针匀速转动，直线活塞（3）的压缩冲程，曲轴（4）的转角小于180°，该直线活塞（3）的膨胀排气冲程，曲轴的转角大于180度。
10.根据权利要求3所述的一种转轮曲柄直线活塞变速加力机构，其特征在于：转轮曲柄四冲程四缸发动机（51）的组合曲轴（52）的轴体（29）上安装有飞轮（49），该组合曲轴（52）的第一轴颈（53）上安装有第一转轮（54），第二轴颈（55）上安装有第二转轮（56），第三轴颈（57）上安装有第三转轮（58），第四轴颈（59）上安装有第四转轮（60）；第一转轮（54）带动第一直线活塞（61）往复运动，第二转轮（56）带动第二直线活塞（62）往复运动，第三转轮（58）带动第三直线活塞（63）往复运动，第四转轮（60）带动第四直线活塞（64）往复运动。
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| CN109488388A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-19 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种无连杆热气机传动机构、无连杆热气机传动系统 |
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