CN211397835U - 一种隔膜泵用曲轴箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隔膜泵用曲轴箱，解决现有曲轴刚度和强度差、结构笨重或重量重、价格昂贵、加工和装配工艺困难，以及现有对连杆轴颈润滑效果差的问题。曲轴箱包括机架、曲轴、十字头、轴承组件、3个连杆；曲轴包括输入轴、多个轴颈以及多个曲柄臂；机架底部设有储存有润滑液油池；多个轴颈包括依次设置的第一支撑轴颈、第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第二支撑轴颈、第三连杆轴颈、第三支撑轴颈；所有曲柄臂均为圆弧变径过渡结构；第一、第三支撑轴颈设在机架上；轴承组件包括第一、第二、第三轴承；3个连杆大头分别通过第一、第二、第三轴承与第一、第二连、第三连杆轴颈连接，第一轴承、第二轴承、第三轴承运动轨迹最低位置与润滑液接触。

Description

一种隔膜泵用曲轴箱

技术领域

本实用新型涉及往复泵中曲轴箱技术，特别是涉及一种隔膜泵用曲轴箱。

背景技术

在往复泵中，曲轴是把减速机的自身旋转运动转化为曲柄销(曲轴的组成部分)的圆周运动，曲柄销的圆周运动进而转化为活塞往复运动的重要部件之一，工作时，它承受周期性的交变载荷，产生交变的扭转应力和变曲应力，因此也是曲柄连杆机构中最重要的受力部件。

往复泵中常用的曲轴可分为曲拐轴、曲柄轴、偏心轮轴、“N”形轴等型式。其中曲拐轴是最常用的，现有市面上最常见曲轴为三拐双支撑和三拐四支撑；其中，三拐双支撑包括两个同轴设置的支撑轴颈，以及设置在两个支撑轴颈之间的三个连杆轴颈，相邻两个连杆轴颈之间、连杆轴颈与支撑轴颈之间均设有曲柄臂，由于三个连杆轴颈连为一体，使得三拐双支撑刚度和强度差，且结构笨重；三拐四支撑是在三拐双支撑的基础上增加两个支撑，相邻两个连杆轴颈之间的曲柄臂作为中间支撑，由于支撑增加，曲轴弯曲变形和主轴颈倾角，刚度和强度较好，但是对于行程偏大的往复泵，曲柄臂的直径较大，如图1所示，曲柄臂01结构为圆柱体，导致曲轴重量重，力学性能得不到保证，并且曲柄臂尺寸大，使得价格昂贵，且加工和装配工艺困难；另外，在往复泵中，曲轴的连杆轴颈与十字头通过连杆连接，曲轴转动驱动连杆带动十字头做往复直线运动，十字头带动柱塞做往复直线运动，现有对连杆轴颈的润滑采用轴瓦润滑，轴瓦是面摩擦，摩擦面镀有合金，转动时必须使用润滑油润滑，需要在曲轴和连杆上加工油路或油孔，曲轴上加工油孔工艺较困难，而且装配在连杆上的轴瓦容易损坏，维修难度大，使得现有轴瓦对连杆轴颈润滑效果差。

实用新型内容

为了解决现有曲轴刚度和强度差、结构笨重或重量重、价格昂贵、加工和装配工艺困难，以及现有对连杆轴颈润滑效果差的技术问题，本实用新型提供了一种隔膜泵用曲轴箱。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种隔膜泵用曲轴箱，包括机架、曲轴、连杆、十字头；所述曲轴包括输入轴、多个轴颈以及用于适配连接相邻轴颈的多个曲柄臂，其特殊之在于：还包括轴承组件；

所述机架底部设有油池，油池内储存有润滑液；

所述多个轴颈包括依次设置的第一支撑轴颈、第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第二支撑轴颈、第三连杆轴颈、第三支撑轴颈；所述第一支撑轴颈、第二支撑轴颈、第三支撑轴颈同轴设置，第三支撑轴颈与输入轴同轴连接；所述第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第三连杆轴颈的直径相等；所述第一支撑轴颈和第三支撑轴颈的直径相等，且小于第二支撑轴颈、第一连杆轴颈的直径；所述第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第三连杆轴颈以第一支撑轴颈的轴心为圆心沿顺时针圆周均布；所有曲柄臂均为圆弧变径过渡结构，且曲柄臂两侧端面圆心连线的垂直截面为椭圆形；

所述机架内设有中间安装板，所述第一支撑轴颈和第三支撑轴颈设置在机架上，第二支撑轴颈设置在中间安装板上，第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第二支撑轴颈、第三连杆轴颈均位于机架内；

所述连杆和十字头的数量均为3个；

所述轴承组件包括第一轴承、第二轴承、第三轴承；

3个连杆的大头端分别通过第一轴承、第二轴承、第三轴承与第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第三连杆轴颈连接，3个连杆的小头端分别与十字头一端连接，3个十字头的另一端均与机架外的柱塞连接；

所述第一轴承、第二轴承、第三轴承运动轨迹的最低位置与所述润滑液接触。

进一步地，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承的内表面均为锥面；

所述第一轴承与第一连杆轴颈之间、第二轴承与第二连杆轴颈之间、第三轴承与第三连杆轴颈之间均设有与所述锥面相适配的锥套。

进一步地，所述锥面的锥度为1:12。

进一步地，所述椭圆形的长宽比范围为1.0～1.8。

进一步地，所述椭圆形的长宽比范围为1.0～1.6。

进一步地，所述第一支撑轴颈和第二支撑轴颈的直径比为0.3～0.8；

所述第一支撑轴颈和第一连杆轴颈的直径比为0.5～1.0

进一步地，所述第一支撑轴颈和第二支撑轴颈的直径比为0.53；

所述第一支撑轴颈和第一连杆轴颈的直径比为0.83。

进一步地，所述曲轴采用锻造加工；所述曲轴原材料为合金钢。

进一步地，所述曲轴材料为34CrNiMo或35CrMo或42CrMo或40Cr。

进一步地，所述第二支撑轴颈的端口径向尺寸大于其两侧的第二连杆轴颈、第三连杆轴颈的端口径向尺寸；

所述第二连杆轴颈与第二支撑轴颈之间曲柄臂的端口径向尺寸从靠近第二连杆轴颈一端向靠近第二支撑轴颈一端逐渐增大；

所述第二支撑轴颈与第三连杆轴颈之间曲柄臂的端口径向尺寸从靠近第二支撑轴颈一端向靠近第三连杆轴颈一端逐渐减少；

所述第二连杆轴颈与第二支撑轴颈之间曲柄臂且靠近第二连杆轴颈的一端开设有减重结构；

所述减重结构位于第二连杆轴颈的外侧。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型隔膜泵用曲轴箱中曲轴为三拐三支撑结构，其中三拐包括第一连杆轴颈、第二连杆轴颈、第三连杆轴颈，三支撑包括第一支撑轴颈、第二支撑轴颈、第三支撑轴颈。本实用新型相对于两个支撑来说，增加了一个支撑，所以强度和刚度更好；本实用新型相对于四支撑来说，少了一个受力点且受力更加均匀，加工和装配难度降低；本实用新型隔膜泵用曲轴箱的机架内有油池，连杆轴颈上连有轴承，通过曲轴的自身旋转，使得轴承转动时与机架底部的油池内的润滑液接触，对轴承润滑，轴承对连杆轴颈进行润滑，润滑效果好，且轴承和连杆上无需开设油孔或油道，轴承和连杆的加工工艺简单。

2、本实用新型隔膜泵用曲轴箱中轴颈之间的曲柄臂为圆弧变径过渡结构，曲柄臂径向尺寸小，在曲轴的连杆轴颈上安装轴承时，可在保证强度和刚度的前提下，保证轴承顺利通过曲柄臂，使得曲轴整体重量较轻，成本低、加工和装配工艺简单。

3、本实用新型隔膜泵用曲轴箱可将轴承的内表面设为锥面便于安装。

4、本实用新型隔膜泵用曲轴箱在第二连杆轴颈与第二支撑轴颈之间曲柄臂上开设有减重结构，可以有效减重，防止应力集中。

5、本实用新型隔膜泵用曲轴箱中曲轴采用锻造制作，可提高刚度和强度、以及整体精度。

附图说明

图1是现有曲轴的局部结构示意图；

图1中，附图标记如下：01-曲柄臂；

图2是本实用新型隔膜泵用曲轴箱的结构示意图；

图3是本实用新型隔膜泵用曲轴箱中曲轴的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是图3的局部剖视图(曲轴中第一连杆轴颈、第二连杆轴颈以及两者之间曲柄臂)；

图6是图5的A-A向剖视图；

图7是本实用新型隔膜泵用曲轴箱中曲轴的立体结构示意图；

图2至图7中，附图标记如下：

1-第一支撑轴颈，2-第二支撑轴颈，3-第三支撑轴颈，4-第一连杆轴颈，5-第二连杆轴颈，6-第三连杆轴颈，7-曲柄臂，8-输入轴，10-机架，11-曲轴，12-连杆，13-十字头，14-第一轴承，15-第二轴承，16-第三轴承，17-十字头销，18-润滑轴承，19-中间安装板，20-减重结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图2至7所示，一种隔膜泵用曲轴箱，包括机架10、曲轴11、连杆12、十字头13、轴承组件；曲轴11包括输入轴8、多个轴颈以及用于适配连接相邻轴颈的多个曲柄臂7；机架10底部设有油池，油池内储存有润滑液；如图3所示，多个轴颈包括依次设置的第一支撑轴颈1、第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5、第二支撑轴颈2、第三连杆轴颈6、第三支撑轴颈3；第一支撑轴颈1、第二支撑轴颈2和第三支撑轴颈3同轴设置，第三支撑轴颈3与输入轴8同轴连接；第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5、第三连杆轴颈6的直径相等；第一支撑轴颈1和第三支撑轴颈3的直径相等，且小于第二支撑轴颈2、第一连杆轴颈4的直径；如图5所示，第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5、第三连杆轴颈6以第一支撑轴颈1的轴心为圆心沿顺时针圆周均布；所有曲柄臂7均为圆弧变径过渡结构，且曲柄臂7两侧端面圆心连线的垂直截面为椭圆形；椭圆形的长宽比范围为1.0～1.8，优选椭圆形的长宽比范围为1.0～1.6。

第二支撑轴颈2的端口径向尺寸大于其两侧的第二连杆轴颈5、第三连杆轴颈6的端口径向尺寸；第二连杆轴颈5与第二支撑轴颈2之间曲柄臂7的端口径向尺寸从靠近第二连杆轴颈5一端向靠近第二支撑轴颈2一端逐渐增大；第二支撑轴颈2与第三连杆轴颈6之间曲柄臂7的端口径向尺寸从靠近第二支撑轴颈2一端向靠近第三连杆轴颈6一端逐渐减少，优选在第二连杆轴颈5与第二支撑轴颈2之间曲柄臂7且靠近第二连杆轴颈5的一端开设有减重结构20，减重结构20位于第二连杆轴颈5的外侧，如图6所示，可以有效减重，减少应力集中，提高整体稳定性。

机架10内设有中间安装板19，第一支撑轴颈1和第三支撑轴颈3设置在机架10上，第二支撑轴颈2设置在中间安装板19上，第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5、第二支撑轴颈2、第三连杆轴颈6均位于机架10内油池的上方；连杆12和十字头13的数量均为3个；轴承组件包括第一轴承14、第二轴承15、第三轴承16；3个连杆12的大头端分别通过第一轴承14、第二轴承15、第三轴承16与第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5、第三连杆轴颈6连接，3个连杆12的小头端在3个十字头13内，通过十字头销17连接，十字头销17与十字头13有润滑轴承18，3个十字头13的另一端均与机架10外的柱塞连接；第一轴承14、第二轴承15、第三轴承16运动轨迹的最低位置与润滑液接触，在工作过程中通过机架10油池内润滑液进行润滑。本实施例通过曲轴的自身旋转，使得轴承转动时与机架底部的润滑液接触，对轴承润滑，轴承对连杆轴颈进行润滑，润滑效果好，且轴承和连杆上无需开设油孔或油道，轴承和连杆的加工工艺简单。

本实施例曲轴箱可将第一轴承14、第二轴承15、第三轴承16的内表面均为锥面；所述第一轴承14与第一连杆轴颈4之间、第二轴承15与第二连杆轴颈5之间、第三轴承16与第三连杆轴颈6之间均设有与所述锥面相适配的轴承安装座，通过轴承与轴承安装座的配合安装，将轴承固定在连杆轴颈上。

本实施例中第二支撑轴颈2的直径、第一连杆轴颈4的直径均比第一支撑轴颈1的直径大，通常第一支撑轴颈1和第二支撑轴颈2的直径比为0.3～0.8，第一支撑轴颈1和第一连杆轴颈4的直径比为0.5～1.0，优选尺寸为第一支撑轴颈1和第二支撑轴颈2的直径比为0.53，第一支撑轴颈1和第一连杆轴颈4的直径比为0.83。

实施例

本实施例主要是对隔膜泵用曲轴箱中曲轴设计，第一支撑轴颈1、第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5、第二支撑轴颈2、第三连杆轴颈6、第三支撑轴颈3、输入轴8的直径分别为300mm、360mm、360mm、560mm、360mm、300mm、230mm；由于第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5为等直径，距离较为远，大有可能出现应力集中，容易疲劳强度不够，出现断裂，故对第一连杆轴颈4、第二连杆轴颈5之间的曲柄臂进行合理设计，提高该曲柄臂的刚度和疲劳强度。

第一连杆轴颈4和第二连杆轴颈5轴线之间的距离为346mm，第一连杆轴颈4和第二连杆轴颈5相邻两端面之间的距离为355mm，即图5中第一连杆轴颈4的右端面与第二连杆轴颈5的左端面之间的距离为355mm，第一连杆轴颈4的右端部与第二连杆轴颈5的左端部圆心连线中点处的垂直截面为椭圆形，见图6所示，椭圆形的长边为354mm，短边为290mm，此时椭圆形的长宽比1.22。每个连杆轴颈与支撑轴颈中心线距离为曲轴回转半径，即为200mm，相邻连杆轴颈端面之间的距离与缸间距有关。

曲轴可采用锻造进行加工，提高刚度和强度和整体精度，曲轴加工原材料为合金钢，可选择34CrNiMo，调质HB275-305，抗拉强度:≥910MPa，屈服强度:≥700MPa，延伸率:(％c50mm)14％，断面收缩率:≥35％，冲击功：≥25％；曲轴为锻件加工，整体强度明显提高，使用寿命增加，加工精度也会提高，整体性能更好，曲柄臂和支撑轴颈更为光滑；另外曲轴加工原材料也可为35CrMo或42CrMo或40Cr。

曲轴把减速机的旋转运动转化为十字头和柱塞往复运动，本实施例曲轴的第一支撑轴颈1和第三支撑轴颈3设置在曲轴箱的机架上，输入轴8位于机架外且与减速机相连，三个连杆轴颈通过轴承与连杆的大头端连接，连杆的小头端与十字头的一端通过十字头销连接，十字头的另一端与机架外的柱塞连接；减速机驱动曲轴转动，曲轴的连杆轴颈通过连杆带动十字头做往复直线运动，十字头带动柱塞做往复直线运动。在曲轴箱机架底部设置油池，连杆轴颈上连有轴承，采用飞溅润滑，通过曲轴的自身旋转，使得轴承转动时与机架油池内的润滑液接触，使轴承润滑，轴承对连杆轴颈进行润滑，润滑效果好。若曲柄臂过细，影响曲轴的力学性能，容易发生疲劳损伤，产生裂纹，甚至断裂；若过粗会导致轴承不能通过。因此第一连杆轴颈4和第二连杆轴颈5的曲柄臂设计为圆弧变径过渡结构，两端部圆心连线中点处的垂直截面椭圆形的长宽比1.22，以最大程度面通过轴承，将轴承安装在第二连杆轴颈上，保证曲轴的抗拉和屈服及其疲劳强度。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种隔膜泵用曲轴箱，包括机架(10)、曲轴(11)、连杆(12)、十字头(13)；所述曲轴(11)包括输入轴(8)、多个轴颈以及用于适配连接相邻轴颈的多个曲柄臂(7)，其特征在于：还包括轴承组件；

所述机架(10)底部设有油池，油池内储存有润滑液；

所述多个轴颈包括依次设置的第一支撑轴颈(1)、第一连杆轴颈(4)、第二连杆轴颈(5)、第二支撑轴颈(2)、第三连杆轴颈(6)、第三支撑轴颈(3)；

所述第一支撑轴颈(1)、第二支撑轴颈(2)、第三支撑轴颈(3)同轴设置，第三支撑轴颈(3)与输入轴(8)同轴连接；

所述第一连杆轴颈(4)、第二连杆轴颈(5)、第三连杆轴颈(6)的直径相等；

所述第一支撑轴颈(1)和第三支撑轴颈(3)的直径相等，且小于第二支撑轴颈(2)、第一连杆轴颈(4)的直径；

所述第一连杆轴颈(4)、第二连杆轴颈(5)、第三连杆轴颈(6)以第一支撑轴颈(1)的轴心为圆心沿顺时针圆周均布；

所有曲柄臂(7)均为圆弧变径过渡结构，且曲柄臂(7)两侧端面圆心连线的垂直截面为椭圆形；

所述机架(10)内设有中间安装板(19)，所述第一支撑轴颈(1)和第三支撑轴颈(3)设置在机架(10)上，第二支撑轴颈(2)设置在中间安装板(19)上，第一连杆轴颈(4)、第二连杆轴颈(5)、第二支撑轴颈(2)、第三连杆轴颈(6)均位于机架(10)内；

所述连杆(12)和十字头(13)的数量均为3个；

所述轴承组件包括第一轴承(14)、第二轴承(15)、第三轴承(16)；

3个连杆(12)的大头端分别通过第一轴承(14)、第二轴承(15)、第三轴承(16)与第一连杆轴颈(4)、第二连杆轴颈(5)、第三连杆轴颈(6)连接，3个连杆(12)的小头端分别与3个十字头(13)的一端连接，3个十字头(13)的另一端均与机架(10)外的柱塞连接；

所述第一轴承(14)、第二轴承(15)、第三轴承(16)运动轨迹的最低位置与所述润滑液接触。

2.根据权利要求1所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述第一轴承(14)、第二轴承(15)、第三轴承(16)的内表面均为锥面；

所述第一轴承(14)与第一连杆轴颈(4)之间、第二轴承(15)与第二连杆轴颈(5)之间、第三轴承(16)与第三连杆轴颈(6)之间均设有与所述锥面相适配的锥套。

3.根据权利要求2所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述锥面的锥度为1:12。

4.根据权利要求1或2或3所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述椭圆形的长宽比范围为1.0～1.8。

5.根据权利要求4所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述椭圆形的长宽比范围为1.0～1.6。

6.根据权利要求5所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述第一支撑轴颈(1)和第二支撑轴颈(2)的直径比为0.3～0.8；

所述第一支撑轴颈(1)和第一连杆轴颈(4)的直径比为0.5～1.0。

7.根据权利要求6所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述第一支撑轴颈(1)和第二支撑轴颈(2)的直径比为0.53；

所述第一支撑轴颈(1)和第一连杆轴颈(4)的直径比为0.83。

8.根据权利要求1所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述曲轴(11)采用锻造加工；

曲轴(11)材料为合金钢。

9.根据权利要求8所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述曲轴(11)材料为34CrNiMo或35CrMo或42CrMo或40Cr。

10.根据权利要求1所述隔膜泵用曲轴箱，其特征在于：所述第二支撑轴颈(2)的端口径向尺寸大于其两侧的第二连杆轴颈(5)、第三连杆轴颈(6)的端口径向尺寸；

所述第二连杆轴颈(5)与第二支撑轴颈(2)之间曲柄臂(7)的端口径向尺寸从靠近第二连杆轴颈(5)一端向靠近第二支撑轴颈(2)一端逐渐增大；

所述第二支撑轴颈(2)与第三连杆轴颈(6)之间曲柄臂(7)的端口径向尺寸从靠近第二支撑轴颈(2)一端向靠近第三连杆轴颈(6)一端逐渐减少；

所述第二连杆轴颈(5)与第二支撑轴颈(2)之间曲柄臂(7)且靠近第二连杆轴颈(5)的一端开设有减重结构(20)；

所述减重结构(20)位于第二连杆轴颈(5)的外侧。

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