CN2421415Y - 旋转运动和往复直线运动的新型传动装置 - Google Patents

旋转运动和往复直线运动的新型传动装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置。它由曲轴、游子、游子框及推杆四部分构成。本实用新型能用在多种场合,如果使用在活塞上,可以克服现有技术设备体积大、活塞与缸壁间的侧向磨损等缺陷,对于内燃机来说,还可为活塞在上止点时提供一定的静止时间,以保证进入气缸的燃料能在同一高压缩比下完全地燃烧,高效地把热能转变成机械能,并为废热回收利用创造了条件。

Description

旋转运动和往复直线运动的新型传动装置
本实用新型属于一种机械传动设备，具体涉及旋转运动与往复直线运动相互转换的一种传动装置。
众所周知，本实用新型作出之前，在旋转运动与往复直线运动相互转换的现有技术中广泛采用的是曲轴连杆传动技术，例如在活塞中的应用。而这种传动技术存在几个矛盾：一是连杆摆动引起活塞与缸壁间的侧向磨损与体积的矛盾。如果将连杆直接与活塞相连(如：内燃机、单工空压机等)，虽可使设备获得较小体积，但易产生缸壁沿圆周方向的非线性磨损，不利密封；如果活塞通过一根轴杆(或称活塞杆)与连杆连接(如：双工空压机等)，虽可消除活塞与缸壁间因连杆的摆动引起的侧向磨损，但体积要比前者大得多。二是交变惯性引起的振动，磨损与体积的矛盾。往复直线运动的物体具有交变惯性，虽然通过减少单缸容积、增加缸数、采用平衡措施可消除冲击振动，但交变惯性引起的磨损，对于活塞与连杆直接相连的设备是难以采用缓冲措施来进一步降低的。对活塞通过活塞杆与连杆相连接的设备虽可采用缓冲措施，但体积要比前者大得多。三是运动特性与经济效益的矛盾。作为内燃机，要使进入气缸内的燃料的热能高效地转变成机械能，必须使燃料在尽可能高的压缩比下燃烧，而且必须完全燃烧。由于燃料的燃烧需要一定的时间，这就要求活塞在上止点时有个静止的时间，由于曲轴连杆传动机构曲轴的旋转运动与活塞往复运动之间的连续性，它不能给活塞提供一个静止的时间，因而不能保证进入气缸的燃料完全地燃烧，也不能高效地将热能转变成机械能。也因此不能有效地采用废热回收技术来提高内燃机的经济效益。
本实用新型的目的是提供一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置，这种机械传动装置能使用在多种场合，它能使旋转运动与往复直线运动相互转换，如果使用在活塞上，它既能缩小设备的体积、消除活塞与缸壁间的磨损，同时，还可采用缓冲技术来进一步降低磨损；对于内燃机来说，还可为活塞在上止点时提供一定的静止时间，以保证进入气缸的燃料能在同一高压缩比下完全地燃烧，高效地把热能转变成机械能，并为废热回收利用创造了条件。
本实用新型的目的是通过下述技术方案完成的：
本实用新型是一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置，其结构要点是：该传动装置由曲轴、游子、游子框及连接在游子框左右框边上的推杆四部分构成；曲轴安装在曲轴座上，它由主曲颈、曲柄、次曲颈组成；游子框及位于游子框内的游子安装在曲轴的两个曲柄之间，次曲颈与游子联接，游子框的上、下部位设有游子框的活动槽。工作时，曲轴作为主动轴由动力带动，然后由次曲颈带动游子同时作旋转运动。游子框在游子的运动带动下，在游子框活动槽内作往复直线运动，如果在推杆的两端安装上活塞的话，推杆就会推动活塞在气缸内作往复直线运动，从而达到本实用新型的目的。
本实用新型在具体实施时，推杆截面形状为圆形或方形。
本实用新型在具体实施时，游子外形为方形，游子框竖框边内表面为平面形。
本实用新型在具体实施时，游子外形也可以为圆筒形，游子框竖框边内表面的凹面为弧形。
本实用新型的传动装置至今末见公开报道和公开使用，它具有传动结构合理、使用效果好的优点，如果将该传动装置替代现有曲轴连杆机构用在活塞上，那么具有下述特点：
1、一个曲拐构成的曲轴、游子、游子框传动机构，可同时推动两只活塞进行工作，平均单缸的体积和重量比曲轴连杆机构的要小许多，且消除了活塞与缸壁间的侧向磨损。
2、本实用新型的交变惯性比活塞与连杆直接连接的设备大，但易采用缓冲技术来降低或消除它的冲击影响。如能将绝大部份冲击影响消除的话，作为内燃机完全可以采用一种共模结构的形式(即：多缸发动机的活塞共用一个曲拐，各气缸围绕曲轴按相等的夹角分布，各缸沿曲轴轴向的中心距离可小于缸孔的直径)，使发动机的体积和重量得到更多的降低。
3、如果用于二冲程发动机可不必采用缓冲技术，因一缸处于作功行程，另一缸必处于压缩行程，对气体的压缩就是对活塞惯性的缓冲。
4、当本实用新型中的游子采用滚筒形、游子框竖框边内表面中部采用凹弧形，游子在凹弧形面滚动时，活塞将停留在上止点保持不动，这就为燃料的完全燃烧、高效地把热能转变成机械能提供了保障，也为有效地采用废热回收再利用技术创造了有利条件。由于将燃料的燃烧时间从压缩时间和作功时间中分离出来，这就为高效新型内燃机即五期发动机(将发动机的一个工作周期划分为吸气期、压缩期、燃烧期、作功期、排气期)或三期发动机(压缩期、燃烧期、作功期)等的产生奠定了技术基础。
下面结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详细介绍。
图1为本实用新型实施例装配状态局部剖视结构示意图；
图2为本实用新型第一个实施例的游子框结构示意图；
图3为本实用新型第二个实施例的游子框结构示意图；
图4为本实用新型第一个实施例游子结构示意图；
图5为本实用新型第二个实施例的游子结构示意图。
参见图1。图1为本实用新型机械传动装置的一个实施例，该传动装置由曲轴、游子8、游子框7及连接在游子框7左右框上的推杆10四部分构成；曲轴的结构与曲轴连杆传动机构中的曲轴完全相同，曲轴安装在曲轴座3、18上，曲轴由主曲颈14、曲柄19、次曲颈9组成；游子框7及位于游子框7内的游子8安装在曲轴的两个曲柄19之间，次曲颈9与游子8联接，游子框7上、下设有游子框7的活动槽6、15。推杆截面形状为圆形，但根据需要可以是其它形状(如图3所示的形状)，推杆10的两端实际使用时可安装需作往复直线运动的机件11、17，如活塞。
整个传动机构安装在曲轴箱内，曲轴箱由上箱体1、下箱体16构成，在曲轴箱上设有用来限定游子框7轨迹的活动槽6、15，用于安放曲轴的曲轴座3、18，为减少曲轴与曲轴座3、18之间的磨损而设置的轴承4，以及用于安放推杆10的杆座5、12，上下箱体1、16通过连接孔2、13紧固。游子框7也可以有多种形状，图2为本实用新型第一个实施例的游子框结构示意图；图3为本实用新型第二个实施例的游子框结构示意图；第二个实施例的游子框7的竖框边内表面中部凹面呈弧形。游子8也可以有不同形状，当外形为方形时，次曲颈9与游子8之间应设置轴承，以减小磨损。图4为本实用新型第一个实施例游子结构示意图；图5为本实用新型第二个实施例的游子结构示意图(图4、图5与图1中的游子8之比为2比1)。
下面结合附图叙述本实用新型的工作过程：
本实用新型的工作原理很简单。参见图1，当曲轴旋转时，次曲颈9的运动可分解成两个相互垂直的分量：一个平行于气缸轴线垂直于曲轴的往复直线运动分量，它通过游子8使游子框7沿气缸轴线作往复直线运动。另一个既垂直于气缸轴线又垂直于曲轴的往复直线运动分量，当曲柄19按顺时针方向在右边转动时，次曲颈9从上向下运动，曲柄19在左边转动时，次曲颈9由下向上运动，这是次曲颈9既垂直于气缸轴线又垂直于曲轴的往复直线运动分量，它使游子8在游子框7内作上下直线运动。
当游子框7采用图3结构，游子框7凹形弧面满足一定条件，游子8在弧面区域滚动时，活塞将保持在上止点静止不动，这就为进入气缸内的燃料在同一个最高压缩比(活塞在上止点时压缩比最大)下进行完全燃烧提供了时间，同时又保证了所有进入气缸中的燃料释放的热能都能高效地转化为机械能，也为高效地采用废热回收技术来提高经济效益创造了条件。

Claims (4)

1、一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置，其特征是：该传动装置由曲轴、游子(8)、游子框(7)及连接在游子框(7)左右框边上的推杆(10)四部分构成；曲轴安装在曲轴座(18，3)上，它由主曲颈(14)、曲柄(19)、次曲颈(9)组成；游子框(7)及位于游子框(7)内的游子(8)安装在曲轴的两个曲柄(19)之间，次曲颈(9)与游子(8)联接，游子框(7)的上、下设有游子框(7)的活动槽(15)。
2、根据权利要求1所述的一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置，其特征是：推杆(10)的截面形状为圆形或方形。
3、根据权利要求1或2所述的一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置，其特征是：游子(8)外形为方形，游子框(7)竖框边内表面为平面形。
4、根据权利要求1或2所述的一种旋转运动和往复直线运动的新型传动装置，其特征是：游子(8)外形为圆筒形，游子框(7)竖框边内表面的凹面为弧形。
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