CN105715509A - 轨道交通机车用大排量无油活塞空压机和空气压缩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机和空气压缩方法,包括电动机和通过联轴器与电动机连接的空压机体,还包括设置在连接电动机与空压机体的联轴器上的离心风机通风装置。离心风机通风装置包括离心风机、轴承端盖和扩散器,离心风机包括蜗壳和设置在蜗壳内部的叶轮;轴承端盖设置在空压机体和蜗壳的吸气口之间,包括机头连接法兰、蜗壳连接法兰和固定连接在机头连接法兰与蜗壳连接法兰之间的进气格栅。空压机体包括进气装置、气缸组件、曲轴组件和连杆组件。本发明将无油活塞空压机运用在轨道交通机车上,充分利用了无油活塞空压机的优势,保证了压缩气体的纯净度,降低了隐患。并将无油活塞空压机的劣势进行了创造性的改进。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通机车用的空压机和空气压缩方法,具体地说是一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机和空气压缩方法。
背景技术
无油空压机在轨道交通机车中起到了一个至关重要的作用,其通常为轨道交通机车提供气动***,通过气动***来操作轨道车辆的制动器。目前,轨道交通机车的空压机多数采用喷油螺杆压缩机,空压机体的运转是由电动机通过联轴器直接驱动的,其安装工艺较为简单,但是喷油螺杆压缩机中存在的排气含油的故障隐患和润滑油乳化的可能性,使得压缩机中的螺杆、轴承等转动部件的润滑油膜强度易受破坏,其中的润滑油成分会随压缩空气进入列车制动***,给行车带来安全隐患。
发明内容
本发明的目的就是提供一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机和空气压缩方法,以解决现有的轨道交通机车用空压机中存在的压缩空气中由于混有润滑油成分而导致给行车带来安全隐患的问题。
本发明是这样实现的:
一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,包括电动机和通过联轴器与电动机连接的空压机体,还包括设置在连接所述电动机与所述空压机体的联轴器上的离心风机通风装置;
所述离心风机通风装置包括离心风机、轴承端盖和扩散器;所述离心风机包括蜗壳和设置在所述蜗壳内部的叶轮,所述叶轮固定套设在联轴器上,所述叶轮包括环形前盘、环形后盘和均匀设置在所述前盘和所述后盘之间的外圆周处的多片叶片,所述前盘和所述后盘顺着气流的方向依次放置,在所述后盘的中心孔处设置有用于连接所述叶轮与电动机主轴的风机法兰,在所述风机法兰与电动机主轴之间设置有用于实现所述风机法兰与电动机主轴之间过盈配合的胀紧套;所述蜗壳的吸气口朝向所述空压机体,所述叶片的外侧延线的切线与圆周方向切线的夹角小于13°;所述轴承端盖设置在空压机体和所述蜗壳的吸气口之间,包括机头连接法兰、蜗壳连接法兰和固定连接在所述机头连接法兰与所述蜗壳连接法兰之间的进气格栅,所述轴承端盖的所述机头连接法兰、所述蜗壳连接法兰和所述进气格栅为一体铸造结构;所述扩散器固定连接在所述蜗壳的排气口处,在所述扩散器的出口处设置有冷却器;
所述空压机体包括:
进气装置,包括曲轴箱、空气过滤器和进气管组,所述空气过滤器设置在所述曲轴箱的侧面上且与所述曲轴箱连通,所述进气管组包括两条进气管路;
气缸组件,包括固定设置在所述曲轴箱上的两个一级气缸和一个二级气缸,每个气缸均包括气缸体、对应设置在所述气缸体顶端的气缸盖和设置在每个所述气缸体内部的活塞,所述一级气缸通过所述进气管路与所述曲轴箱连通;所述气缸盖包括气缸进气口、气缸排气口、吸气腔和排气腔,所述气缸进气口与所述吸气腔连通,所述气缸排气口与所述排气腔连通,所述吸气腔和所述排气腔均为设置在所述气缸盖的内部的以所述气缸盖的中心轴线为中心轴线的环形内腔,所述排气腔环绕于所述吸气腔外;
曲轴组件,设置在所述曲轴箱内部的中心轴线处,包括设置在所述曲轴箱内部的中心轴线处的曲轴和设置在所述曲轴上的由所述曲轴的两端向中心依次设置的主轴颈、过渡轴颈、副平衡块、连杆轴颈和主平衡块,所述曲轴设置为阶梯状曲轴,所述主轴颈、所述过渡轴颈和所述连杆轴颈均不同轴,所述连杆轴颈包括双连杆轴颈和单连杆轴颈;所述主平衡块包括用来平衡所述曲轴、轴承和连杆的两个重量不同的主平衡块,所述副平衡块包括用来平衡活塞和连杆的两个尺寸相同的副平衡块;以及
连杆组件,设置在所述连杆轴颈上,包括两个一级连杆和一个二级连杆,其中一个所述一级连杆设置在所述单连杆轴颈上,另一个所述一级连杆和所述二级连杆设置在所述双连杆轴颈上,所述连杆与所述活塞一一对应连接;所述一级连杆和所述二级连杆均包括连杆小头、连杆大头和连杆杆身,所述连杆大头和所述连杆小头分别设置在所述连杆杆身的两端,在所述连杆大头的内部设置有连杆轴承,所述连杆大头设置为分体式结构,其剖分面设置为斜分式剖分面;
所述曲轴组件和所述连杆组件均设置在所述曲轴箱内。
所述气缸体和所述活塞之间的减磨处理工艺包括在所述活塞的外表面进行润滑处理和在所述气缸体的内表面的进行硬化处理和光洁处理。
在所述吸气腔的顶面、所述排气腔的顶面和所述排气腔的外环侧面均涂覆有吸噪涂层。
所述空气过滤器采用板壳式空气过滤器,设置在所述曲轴箱的侧面上,与所述曲轴箱连通,包括壳体和设置于所述壳体内部的用于过滤空气的滤芯,在所述壳体的与所述曲轴箱连通的一侧设置有与所述曲轴箱连通的出气口,在所述出气口的相对侧设置有进气口。
所述曲轴组件中的所述主轴颈设置在所述曲轴的两端;所述连杆轴颈设置在两个所述主轴颈之间,所述双连杆轴颈的轴线与所述单连杆轴颈的中心轴线平行设置在所述主轴颈的中心轴线的两侧所述主平衡块设置在所述双连杆轴颈和所述单连杆轴颈之间,所述副平衡块设置在所述连杆轴颈的外侧;所述过渡轴颈设置在所述主轴颈和所述副平衡块之间,两个所述过渡轴颈的中心轴线平行设置在所述主轴颈的中心轴线的两侧,且所述过渡轴颈的中心轴线设置在所述主轴颈中心轴线和所述连杆轴颈中心轴线之间。
所述叶轮包括环形前盘、环形后盘和均匀设置在所述前盘和所述后盘之间的外圆周处的多片叶片,所述前盘和所述后盘顺着气流的方向依次放置,在所述后盘的中心孔处设置有用于连接所述叶轮与电动机主轴的风机法兰,在所述风机法兰与电动机主轴之间设置有用于实现所述风机法兰与电动机主轴之间过盈配合的胀紧套。
在所述空气过滤器的出气口与所述曲轴箱之间设置有进气法兰,所述空气过滤器的出气口通过所述进气法兰与所述曲轴箱连通。
所述气缸盖的所述排气腔的内环侧面的顶端高于其外环侧面的顶端。
所述进气格栅的结构是由多片连接肋板围成锥筒状格栅,所述圆锥状格栅的中心轴线与所述机头连接法兰的中心轴线重合。
一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机的空气压缩方法,包括如下步骤:
(1)将预装有风机法兰的离心风机固定在电动机驱动端端面上,叶轮的后盘靠近电动机端,将风机法兰套装在电动机主轴的轴伸上,并用胀紧套将固定装有风机法兰的叶轮固定设置在电动机主轴的轴肩处,完成后将电动机主轴和空压机体的主轴轴对中,满足公差要求后用联轴器联接,最后用轴承端盖将离心风机与空压机体固定连接,离心风机设置在电动机与空压机体之间;
(2)将曲轴箱的进气口与空气过滤器的排气口连通,设置进气管路使曲轴箱的排气口与一级气缸的气缸盖上设置的汽缸进气口连通,由此使来自空气过滤器的气体经行曲轴箱进入气缸盖;
(3)开启电动机,在电动机的驱动下,曲轴组件同步运转,同时离心风机随着电动机主轴运转以对冷却器进行吹风冷却,冷却气流的流动路线为:冷却气流从进气格栅进入蜗壳,在旋转叶轮的带动下由蜗壳的排气口径向流出以对冷却器吹风冷却;曲轴组件随电动机运转时,带动连杆组件及与其对应的活塞进行往复运动,往复运动的活塞和气缸组成容积不断变化的空间引导空气压缩机不断地从进气***吸入空气并从气缸排气口排出压缩空气,其中进气过程和排气过程所产生的噪音在优化设计的气缸盖的作用下被消除抑制。
本发明包括电动机、空压机体和离心通风装置,电动机和空压机体通过联轴器连接在一起,将离心风机通风装置巧妙地设置在连接电动机与空压机体的联轴器上,对空间进行了有效的利用,实现了轨道交通中供风装置的一体化设计,可将冷却风都集中在冷却器范围内,然后通过风道排出车外,既满足了机车的独立通风要求,又提升了供风装置的紧凑型。本发明中的空压机体包括进气装置、气缸组件、曲轴组件和连杆组件,进气装置中的空气过滤器与曲轴箱连通,经过滤后的洁净气体可以对曲轴箱内的部件进行冷却降温,然后再通过进气管路进入气缸做功,使气体的整个流通过程比较通畅、平缓。曲轴组件、连杆组件和气缸组件结合,其连杆组件中的连杆呈2+1非对称布置方式,通过用曲轴组件中的主平衡块和副平衡块来调整活塞重量实现平衡,保证了3个对置的气缸能够处于绝对平衡的状态。本发明进气装置中空气过滤器与曲轴箱连通,曲轴箱通过进气管路与一级气缸连通,取代传统的进气流经空气过滤器后直接由气缸盖进入气缸的流动过程,以进气流经过空气过滤器、曲轴箱和进气管路所形成的区域为无油空压机的进气道,对气阀吸气侧噪声进行迷宫式多次吸收,使吸气噪音在进入气缸前大大衰减。此外,气缸盖内将吸气腔设置在排气腔的内环侧面与气缸盖的中心轴线之间,能够阻止吸气噪音外溢。
本发明将无油活塞空压机运用在轨道交通机车上,充分利用了无油活塞空压机的优势,保证了压缩气体的纯净度,降低了隐患。并将无油活塞空压机的劣势进行了创造性的改进,使其能够完全满足轨道交通机车的需求,实现了在机车内狭小的空间内实现独立通风,在保持通风性能良好的情况下能够实现高效率和低噪音的运转,填补了机车风源无油机的空白,提升了轨道交通领域的技术,达到了良好的效果。
附图说明
图1是本发明的整机的结构示意图。
图2是本发明的离心风机通风装置的结构示意图。
图3是本发明的曲轴组件的结构示意图。
图4是本发明的曲轴组件与连杆组件连接的结构示意图。
图5是本发明的进气装置的结构示意图。
图6是本发明的气缸盖的结构示意图。
图7是本发明的活塞的工艺处理图。
图8是本发明的气缸体的工艺处理图。
图中:1、电动机;2、联轴器;3、空压机体;4、离心风机通风装置;4-1、离心风机;4-2、轴承端盖;4-21、机头连接法兰;4-22、蜗壳连接法兰;4-23、进气格栅;4-3、扩散器;4-4、蜗壳;4-5、叶轮;4-51、前盘;4-52、后盘;4-53、叶片;4-6、风机法兰;4-7、胀紧套;5、进气装置;5-1、曲轴箱;5-2、空气过滤器;5-21、壳体;5-22、滤芯;5-3、进气管路;6-1、一级气缸;6-2、二级气缸;6-3、气缸体;6-4、气缸盖;6-41、气缸进气口;6-42、气缸排气口;6-43、吸气腔;6-44、排气腔;6-5、活塞;7、曲轴组件;7-1、曲轴;7-2、主轴颈;7-3、过渡轴颈;7-4、副平衡块;7-51、双连杆轴颈;7-52、单连杆轴颈;7-6、主平衡块;8-1、一级连杆;8-2、二级连杆;9、冷却器。
具体实施方式
如图1所示,一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,包括电动机1和通过联轴器2与电动机1连接的空压机体3,还包括设置在连接电动机1与空压机体3的联轴器2上的离心风机通风装置4。空压机体3包括进气装置5、气缸组件、曲轴组件7和连杆组件,曲轴组件7和连杆组件均设置在进气装置5内的曲轴箱内。
如图1和图2所示,离心风机通风装置4包括离心风机4-1、轴承端盖4-2和扩散器4-3。离心风机4-1包括蜗壳4-4和设置在蜗壳4-4内部的叶轮4-5,叶轮4-5固定套设在联轴器2上,蜗壳4-4的吸气口朝向空压机体3。叶轮4-5选用多翼式叶轮,叶轮4-5包括环形前盘4-51、环形后盘4-52和均匀设置在前盘4-51和后盘4-51之间的外圆周处的多片叶片4-53,前盘4-51和后盘4-52顺着气流的方向依次放置,叶片4-53设置为前弯式叶片,在后盘4-52的中心孔处设置有用于连接叶轮4-5与电动机1主轴的风机法兰4-6,在风机法兰4-6与电动机1主轴之间设置有用于实现风机法兰4-6与电机机1主轴之间过盈配合的胀紧套4-7。本实施例中风机法兰4-6的轴线处开有用于放置胀紧套4-7的台阶孔。蜗壳4-4的吸气口朝向空压机体3,叶片4-53的外侧延线的切线与圆周方向切线的夹角小于13°。在蜗壳4-4的排气口处设置有导风板,导风板的靠近蜗壳4-4排气口处的一端向蜗壳4-4的蜗角倾斜,蜗壳4-4的蜗舌设置为圆弧形,在蜗壳4-4的蜗角处设置有加强筋。
轴承端盖4-2设置在空压机体3和蜗壳4-4的吸气口之间,包括机头连接法兰4-21、蜗壳连接法兰4-22和固定连接在机头连接法兰4-21与蜗壳连接法兰4-22之间的进气格栅4-23,轴承端盖4-2为一体铸造结构,本实施例中模具沿轴承端盖的轴线方向开模,只需两个模具即可完成铸造。机头连接法兰4-21与蜗壳连接法兰4-22同轴且相背设置。本实施例中,机头连接法兰4-21与蜗壳连接法兰4-22均包括圆柱形法兰体和与法兰体一体成型且同轴设置的环状法兰盘,机头连接法兰4-21的法兰盘的外圆柱面凸出于机头连接法兰4-21的法兰体的外圆柱面设置,蜗壳连接法兰4-22的法兰盘的外圆柱面凸出于蜗壳连接法兰4-22的外圆柱面设置。机头连接法兰4-21和蜗壳连接法兰4-22的中心轴线处均设置有两端开放的回转形内腔。机头连接法兰4-21的内腔设置为圆柱形,机头连接法兰4-21的内腔的靠近进气格栅的一端的端部设置有环形限位台,机头连接法兰4-21的内腔与空压机头连接后可以作为空压机体前轴承的轴承室。在机头连接法兰4-21的法兰盘上设置有若干通孔和若干螺纹连接孔,若干通孔均匀呈圆周排布,若干螺纹连接孔均匀呈圆周排布。蜗壳连接法兰4-22的内腔设置为锥形腔,锥形腔的靠近机头连接法兰4-21的一端的直径大于其远离机头连接法兰4-21的一端的直径,锥形腔可以作为集流器将经过进气格栅后的冷却风集中地引入到冷却风机中。在蜗壳连接法兰4-22的法兰盘上均匀设置有若干通孔。进气格栅4-23的结构是由多片连接肋板围成锥筒状格栅,圆锥状格栅的中心轴线与机头连接法兰4-21的中心轴线重合。连接肋板在机头连接法兰4-21的圆盘面上的投影为矩形,且矩形的长边与其所在圆周的径向方向平行。连接肋板的一端固定连接在机头连接法兰4-21的法兰盘处的端面上,其另一端固定连接在蜗壳连接法兰4-22的法兰盘处的端面上。机头连接法兰4-21的法兰盘的外圆周与蜗壳连接法兰4-22的法兰盘的内腔的最小直径平齐。本实施例中,机头连接法兰4-21与空压机体3的气缸贴合,蜗壳连接法兰4-22与蜗壳4-4的吸气口处贴合。
扩散器4-3固定连接在蜗壳4-4的排气口处,在扩散器4-3的出口处设置有冷却器9。离心风机通风装置4工作过程为:外部冷却气流在空压机体3的靠近离心风机通风装置4的一端的气缸附近经轴承端盖的蜗壳连接法兰4-22被吸入蜗壳4-4内,冷却气流流经气缸时可以对气缸内的相关设备进行初步冷却。在由电动机1驱动的旋转叶轮4-5的带动下,冷却气流依次经过蜗壳4-4和扩散器4-3进入冷却器9,以对冷却器9内压缩空气进行冷却。
如图1和图5所示,进气装置5包括曲轴箱5-1、空气过滤器5-2和进气管组,空气过滤器5-2设置在曲轴箱5-1的侧面上且与曲轴箱5-1连通,在空气过滤器5-2的出气口与曲轴箱5-1之间设置有进气法兰,空气过滤器5-2的出气口通过进气法兰与曲轴箱5-1连通,进气管组包括两条进气管路5-3。空气过滤器,5-2采用板壳式空气过滤器,设置在曲轴箱5-1的侧面上,与曲轴箱5-1连通,包括壳体5-21和设置于壳体5-21内部的用于过滤空气的滤芯5-22,在壳体5-21的与曲轴箱5-1连通的一侧设置有与曲轴箱5-1连通的出气口,在出气口的相对侧设置有进气口,空气过滤,器5-2的进气口所处的高度低于出气口所处的高度,进气口的外端突出于壳体5-21的相应侧的外侧面。空气过滤器5-2的滤芯5-22采用多层平面式滤芯,本实施例中滤芯5-22沿气流的流通方向依次设置有用于拦截空气流中的大颗粒粒子的容灰层、用于过滤空气流中3微米以上的杂质颗粒的高精度过滤层和用于对空气流进行深层净化安全防护层,容灰层选用针刺毛毡。空气过滤器5-2的壳体5-21为长方体状壳体,本实施例中壳体5-21的侧面与曲轴箱5-1的相应侧面平行设置,滤芯5-22的过滤面与空气过滤器5-2的进气口的中心轴线平行。空气过滤,器5-2的壳体5-21为长方体状壳体。每条进气管路5-3的两端分别与气缸和曲轴箱5-1连通,两个进气管路5-3呈对角线相对设置,一条进气管路5-3设置在曲轴箱5-1顶端的靠近空气过滤,器5-2处的位置,另一条进气管路5-3设置在曲轴箱5-1底端的远离空气过滤,器5-2处的位置,此种设置加强了气流在曲轴箱5-1内的流程曲折度和复杂性,能够对轴承进行有效地冷却。如图3所示,在壳体5-21的出气口的四周设置有若干用于连接进气法兰的连接孔,在壳体5-21的与曲轴箱5-1连通的一侧的侧面的四周设置有若干用于固定空气过滤器5-2的安装孔,安装孔围成包围出气口的矩形区域,这种坚固的安装结构使进气***能够适应机车的振动环境,增强了进气***的使用寿命。该进气装置5的工作过程为:气流首先需要进入空气过滤,器5-2,经过空气过滤,器5-2过滤后进入曲轴箱5-1。进入曲轴箱5-1的气流在曲轴箱5-1内进行缓冲并在曲轴的扰动下对设置在曲轴箱5-1内的轴承进行冷却,之后分2路进入一级气缸6-1。
如图1、图6、图7和图8所示,气缸组件包括固定设置在曲轴箱5-1上的2个一级气缸6-1和一个二级气缸6-2,每个气缸均包括气缸体6-3、对应设置在气缸体6-1顶端的气缸盖6-4和设置在每个气缸体6-1内部的活塞6-5,一级气缸6-1通过进气管路5-3与曲轴箱5-1连通。气缸体6-1和活塞6-5之间的减磨处理工艺包括在活塞6-5的外表面进行润滑处理和在气缸体6-1的内表面的进行硬化处理和光洁处理,本实施例中,活塞6-5的外表面的粗糙等于或小于1.6微米,活塞6-5上部内表面的顶端和其下部内表面的顶端均设置有倒圆角。气缸盖6-4包括气缸进气口6-41、气缸排气口6-42、吸气腔6-43和排气腔6-44,气缸进气口6-41与吸气腔6-43连通,气缸排气口6-42与排气腔6-44连通,吸气腔6-43和排气腔6-44均为设置在气缸盖6-4的内部的以气缸盖6-4的中心轴线为中心轴线的环形内腔,排气腔6-44环绕于吸气腔6-43外,即吸气腔6-43设置在排气腔6-44的内环侧面与气缸盖6-4的中心轴线之间。本实施例中,吸气腔6-43和排气腔6-44通过筒状隔板分隔开来,吸气腔6-43设置在筒状隔板的内侧,排气腔6-44设置在筒状隔板的外侧,筒状隔板的中心轴线与气缸盖6-4的中心轴线重合,筒状隔板的底端与气缸盖6-4的底端平齐,气缸进气口6-41的中心轴线和气缸排气口6-42的中心轴线平行设置,且气缸进气口6-41的中心轴线和气缸排气口6-42的中心轴线均与气缸盖6-4的中心轴线垂直,气缸进气口6-41的中心轴线略高于气缸排气口6-42的中心轴线。吸气腔6-43的径向宽度小于排气腔6-44的径向宽度。气缸盖6-4的中心轴线处设置有定位孔。排气腔6-44的顶面呈15°倾斜,排气腔6-44的内环侧面的顶端高于其外环侧面的顶端,即排气腔6-44的顶面呈外低内高的15°倾斜。在吸气腔6-43的顶面、排气腔6-44的顶面和排气腔6-44的外环侧面均涂覆有吸噪涂层。排气腔采用这种非线性变截面结构,能够消除特定频率引起的共鸣增强。在吸气腔6-43的顶面、排气腔6-44的顶面和排气腔6-44的外环侧面均涂覆有吸噪涂层,吸噪涂层5选用塑性涂层,能够降低高频噪音的传播。排气腔6-44的靠近气缸进气口6-41的顶面低于气缸进气口6-41的底端,排气腔6-44的靠近气缸进气口6-41的顶面设置为平行于气缸盖6-4顶面的平面。
如图1和图3所示,曲轴组件7设置在曲轴箱5-1内部的中心轴线处,包括设置在曲轴箱5-1内部的中心轴线处的曲轴7-1和设置在曲轴7-1上的由曲轴7-1的两端向中心依次设置的主轴颈7-2、过渡轴颈7-3、副平衡块7-4、连杆轴颈和主平衡块7-6,曲轴7-1设置为阶梯状曲轴,主轴颈7-2、过渡轴颈7-3和连杆轴颈均不同轴,连杆轴颈包括双连杆轴颈7-51和单连杆轴颈7-52,单连杆轴颈7-52设置在曲轴7-1的靠近电动机1一侧。双连杆轴颈7-51的轴向长度大于单连杆轴颈7-52轴向长度的2倍。主平衡块7-6包括用来平衡、轴承和连杆的两个重量不同的主平衡块,副平衡块7-4包括用来平衡活塞和连杆的两个尺寸相同的副平衡块。曲轴组件中的主轴颈7-2设置在曲轴7-1的两端,连杆轴颈设置在两个主轴颈7-2之间,双连杆轴颈7-51的轴线与单连杆轴颈7-52的中心轴线平行设置在主轴颈7-2的中心轴线的两侧。主平衡块7-6设置在双连杆轴颈7-51和单连杆轴颈7-52之间,副平衡块7-4设置在连杆轴颈的外侧。过渡轴颈7-3设置在主轴颈7-2和副平衡块7-4之间,两个过渡轴颈7-3的中心轴线平行设置在主轴颈7-2的中心轴线的两侧,且过渡轴颈7-3的中心轴线设置在主轴颈7-2中心轴线和连杆轴颈中心轴线之间。靠近双连杆轴颈7-51的过渡轴颈7-3的轴向长度小于靠近单连杆轴颈7-52的轴向长度。在本实施例中,双连杆轴颈7-51的中心轴线和靠近双连杆轴颈7-51处的过渡轴颈7-3的中心轴线均设置主轴颈7-2的中心轴线的上方,靠近双连杆轴颈7-51处的副平衡块7-4的重心和靠近双连杆轴颈7-51处的主平衡块7-6的重心设置在主轴颈7-2的中心轴线的下方。单连杆轴颈7-52的中心轴线和靠近单连杆轴颈7-52处的过渡轴颈7-3的中心轴线均设置在主轴颈7-2的中心轴线的下方,靠近单连杆轴颈7-52处的副平衡块7-4的重心和靠近单连杆轴颈7-52处的主平衡块7-6的重心设置在主轴颈7-2的中心轴线的上方。
在连杆轴颈和主平衡块7-6之间贴合设置有轴肩。靠近双连杆轴颈7-51的主平衡块7-6的尺寸大于靠近单连杆轴颈7-52的主平衡块7-6的尺寸。主平衡块7-6采用分半式结构,主平衡块7-6的两半通过螺钉连接扣合在一起,副平衡块7-4采用分半式结构,副平衡块7-4的两半通过螺钉连接扣合在一起。两个主平衡块7-6的重心分布在主轴颈7-2的中心轴线的两侧,两个副平衡块7-4互为径向相反的方向布置。
与连杆轴颈配合的轴承和与主轴颈7-2配合的轴承均采用免维护的深沟球轴承。与连杆轴颈配合的轴承采用带防尘盖的免维护的6220轴承,与主轴颈7-2配合的轴承采用免维护的6318轴承。
如图1和图4所示,连杆组件设置在连杆轴颈上,包括两个一级连杆8-1和一个二级连杆8-2,其中一个一级连杆8-1设置在单连杆轴颈7-52上,另一个一级连杆8-1和二级连杆8-2设置在双连杆轴颈双连杆轴颈7-51上,连杆与活塞一一对应连接,即一级连杆8-1与设置在一级气缸中的活塞6-5对应连接,二级连杆8-2与设置在二级气缸中的活塞6-5对应连接。一级连杆8-1和二级连杆8-2均包括连杆小头、连杆大头和连杆杆身,连杆大头和连杆小头分别设置在连杆杆身的两端,在连杆大头的内部设置有连杆轴承。连杆大头设置为分体式结构,其剖分面设置为斜分式剖分面,在连杆大头的中心轴线处设置有用于安装连杆轴承的轴孔,在连杆大头的轴孔的两端设置有防止连杆轴承发生轴向窜动的限位台,每个限位台设置为环形结构,限位台的外环与连杆大头的内孔壁一体连接。连杆小头与连杆杆身一体设置。在连杆小头的中心设置有内孔,在连杆小头的内孔内轴向的两端设置有与活塞销配合的连杆小头衬套。连杆轴承与连杆大头的轴孔之间采用过盈配合的方式连接。连杆大头的轴孔的中心轴线与连杆小头的内孔的中心轴线平行。连杆轴承采用免维护的6220滚子轴承。
如图1所示,本发明的空气压缩方法包括如下步骤:
(1)将预装有风机法兰4-6的离心风机4-1固定在电动机1驱动端端面上,叶轮4-5的后盘4-52靠近电动机1端,将风机法兰4-6套装在电动机1主轴的轴伸上,并用胀紧套4-7将固定装有风机法兰4-6的叶轮4-5固定设置在电动机1主轴的轴肩处,完成后将电动机1主轴和空压机体3的主轴轴对中,满足公差要求后用联轴器联接,最后用轴承端盖将离心风机4-1与空压机体3固定连接,离心风机4-1设置在电动机1与空压机体3之间;
(2)将曲轴箱5-1的进气口与空气过滤器5-2的排气口连通,设置进气管路5-3使曲轴箱5-1的排气口与一级气缸的气缸盖上设置的汽缸进气口连通,由此使来自空气过滤器5-2的气体经行曲轴箱5-1进入气缸盖6-4;
(3)开启电动机1,在电动机1的驱动下,曲轴组件7同步运转,同时离心风机4-1随着电动机1主轴运转以对冷却器9进行吹风冷却,冷却气流的流动路线为:冷却气流从进气格栅4-23进入蜗壳4-4,在旋转叶轮4-5的带动下由蜗壳4-4的排气口径向流出以对冷却器9吹风冷却;曲轴组件7随电动机1运转时,带动连杆组件及与其对应的活塞6-5进行往复运动,往复运动的活塞6-5和气缸组成容积不断变化的空间引导空气压缩机不断地从进气***吸入空气并从气缸排气口6-42排出压缩空气,其中进气过程和排气过程所产生的噪音在优化设计的气缸盖6-4的作用下被消除抑制。
Claims (10)
1.一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,包括电动机和通过联轴器与电动机连接的空压机体,其特征在于,还包括设置在连接所述电动机与所述空压机体的联轴器上的离心风机通风装置;
所述离心风机通风装置包括离心风机、轴承端盖和扩散器;所述离心风机包括蜗壳和设置在所述蜗壳内部的叶轮,所述叶轮固定套设在联轴器上,所述叶轮包括环形前盘、环形后盘和均匀设置在所述前盘和所述后盘之间的外圆周处的多片叶片,所述前盘和所述后盘顺着气流的方向依次放置,在所述后盘的中心孔处设置有用于连接所述叶轮与电动机主轴的风机法兰,在所述风机法兰与电动机主轴之间设置有用于实现所述风机法兰与电动机主轴之间过盈配合的胀紧套;所述蜗壳的吸气口朝向所述空压机体,所述叶片的外侧延线的切线与圆周方向切线的夹角小于13°;所述轴承端盖设置在空压机体和所述蜗壳的吸气口之间,包括机头连接法兰、蜗壳连接法兰和固定连接在所述机头连接法兰与所述蜗壳连接法兰之间的进气格栅,所述轴承端盖为一体铸造结构;所述扩散器固定连接在所述蜗壳的排气口处,在所述扩散器的出口处设置有冷却器;
所述空压机体包括:
进气装置,包括曲轴箱、空气过滤器和进气管组,所述空气过滤器设置在所述曲轴箱的侧面上且与所述曲轴箱连通,所述进气管组包括两条进气管路;
气缸组件,包括固定设置在所述曲轴箱上的两个一级气缸和一个二级气缸,每个气缸均包括气缸体、对应设置在所述气缸体顶端的气缸盖和设置在每个所述气缸体内部的活塞,所述一级气缸通过所述进气管路与所述曲轴箱连通;所述气缸盖包括气缸进气口、气缸排气口、吸气腔和排气腔,所述气缸进气口与所述吸气腔连通,所述气缸排气口与所述排气腔连通,所述吸气腔和所述排气腔均为设置在所述气缸盖的内部的以所述气缸盖的中心轴线为中心轴线的环形内腔,所述排气腔环绕于所述吸气腔外;
曲轴组件,设置在所述曲轴箱内部的中心轴线处,包括设置在所述曲轴箱内部的中心轴线处的曲轴和设置在所述曲轴上的由所述曲轴的两端向中心依次设置的主轴颈、过渡轴颈、副平衡块、连杆轴颈和主平衡块,所述曲轴设置为阶梯状曲轴,所述主轴颈、所述过渡轴颈和所述连杆轴颈均不同轴,所述连杆轴颈包括双连杆轴颈和单连杆轴颈;所述主平衡块包括用来平衡所述曲轴、轴承和连杆的两个重量不同的主平衡块,所述副平衡块包括用来平衡活塞和连杆的两个尺寸相同的副平衡块;以及
连杆组件,设置在所述连杆轴颈上,包括两个一级连杆和一个二级连杆,其中一个所述一级连杆设置在所述单连杆轴颈上,另一个所述一级连杆和所述二级连杆设置在所述双连杆轴颈上,所述连杆与所述活塞一一对应连接;所述一级连杆和所述二级连杆均包括连杆小头、连杆大头和连杆杆身,所述连杆大头和所述连杆小头分别设置在所述连杆杆身的两端,在所述连杆大头的内部设置有连杆轴承,所述连杆大头设置为分体式结构,其剖分面设置为斜分式剖分面;
所述曲轴组件和所述连杆组件均设置在所述曲轴箱内。
2.根据权利要求1所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,所述气缸体和所述活塞之间的减磨处理工艺包括在所述活塞的外表面进行润滑处理和在所述气缸体的内表面的进行硬化处理和光洁处理。
3.根据权利要求1所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,在所述吸气腔的顶面、所述排气腔的顶面和所述排气腔的外环侧面均涂覆有吸噪涂层。
4.根据权利要求1所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,所述空气过滤器采用板壳式空气过滤器,设置在所述曲轴箱的侧面上,与所述曲轴箱连通,包括壳体和设置于所述壳体内部的用于过滤空气的滤芯,在所述壳体的与所述曲轴箱连通的一侧设置有与所述曲轴箱连通的出气口,在所述出气口的相对侧设置有进气口。
5.根据权利要求1所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,所述曲轴组件中的所述主轴颈设置在所述曲轴的两端;所述连杆轴颈设置在两个所述主轴颈之间,所述双连杆轴颈的轴线与所述单连杆轴颈的中心轴线平行设置在所述主轴颈的中心轴线的两侧所述主平衡块设置在所述双连杆轴颈和所述单连杆轴颈之间,所述副平衡块设置在所述连杆轴颈的外侧;所述过渡轴颈设置在所述主轴颈和所述副平衡块之间,两个所述过渡轴颈的中心轴线平行设置在所述主轴颈的中心轴线的两侧,且所述过渡轴颈的中心轴线设置在所述主轴颈中心轴线和所述连杆轴颈中心轴线之间。
6.根据权利要求1所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,所述叶轮包括环形前盘、环形后盘和均匀设置在所述前盘和所述后盘之间的外圆周处的多片叶片,所述前盘和所述后盘顺着气流的方向依次放置,在所述后盘的中心孔处设置有用于连接所述叶轮与电动机主轴的风机法兰,在所述风机法兰与电动机主轴之间设置有用于实现所述风机法兰与电动机主轴之间过盈配合的胀紧套。
7.根据权利要求1或4所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,在所述空气过滤器的出气口与所述曲轴箱之间设置有进气法兰,所述空气过滤器的出气口通过所述进气法兰与所述曲轴箱连通。
8.根据权利要求3所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,所述气缸盖的所述排气腔的内环侧面的顶端高于其外环侧面的顶端。
9.根据权利要求1所述的轨道交通机车用大排量无油活塞空压机,其特征在于,所述进气格栅的结构是由多片连接肋板围成锥筒状格栅,所述圆锥状格栅的中心轴线与所述机头连接法兰的中心轴线重合。
10.一种轨道交通机车用大排量无油活塞空压机的空气压缩方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将预装有风机法兰的离心风机固定在电动机驱动端端面上,叶轮的后盘靠近电动机端,将风机法兰套装在电动机主轴的轴伸上,并用胀紧套将固定装有风机法兰的叶轮固定设置在电动机主轴的轴肩处,完成后将电动机主轴和空压机体的主轴轴对中,满足公差要求后用联轴器联接,最后用轴承端盖将离心风机与空压机体固定连接,离心风机设置在电动机与空压机体之间;
(2)将曲轴箱的进气口与空气过滤器的排气口连通,设置进气管路使曲轴箱的排气口与一级气缸的气缸盖上设置的汽缸进气口连通,由此使来自空气过滤器的气体经行曲轴箱进入气缸盖;
(3)开启电动机,在电动机的驱动下,曲轴组件同步运转,同时离心风机随着电动机主轴运转以对冷却器进行吹风冷却,冷却气流的流动路线为:冷却气流从进气格栅进入蜗壳,在旋转叶轮的带动下由蜗壳的排气口径向流出以对冷却器吹风冷却;曲轴组件随电动机运转时,带动连杆组件及与其对应的活塞进行往复运动,往复运动的活塞和气缸组成容积不断变化的空间引导空气压缩机不断地从进气***吸入空气并从气缸排气口排出压缩空气,其中进气过程和排气过程所产生的噪音在优化设计的气缸盖的作用下被消除抑制。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |