專利名稱：新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣動(dòng)馬達(dá)，特別涉及一種新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)。
背景技術(shù)：
在易燃易爆等特殊場(chǎng)合，氣動(dòng)馬達(dá)應(yīng)用十分廣泛，其中又以徑向活塞式氣動(dòng)馬達(dá)居多。徑向活塞式氣動(dòng)馬達(dá)，是通過氣動(dòng)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)曲軸實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。該結(jié)構(gòu)如圖1所示的側(cè)剖結(jié)構(gòu)示意圖，三個(gè)與活塞2相連接的連桿1在活塞的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，三個(gè)連桿1的另一端與曲軸3的端部經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸承4相連接，旋轉(zhuǎn)軸承4的轉(zhuǎn)軸與曲軸的旋轉(zhuǎn)軸心相平行設(shè)置，但旋轉(zhuǎn)軸承4的轉(zhuǎn)軸相對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)軸OO1偏離一定距離e1，這樣，在三個(gè)連桿1的作用下，會(huì)帶動(dòng)曲軸以O(shè)O1為軸不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。
在目前的曲軸設(shè)計(jì)中，如圖2(a)(b)所示的曲軸3的側(cè)視及端面結(jié)構(gòu)示意圖，可知，在曲軸3的端部，與所述旋轉(zhuǎn)軸承4相對(duì)的位置向外側(cè)面伸出一塊近似半環(huán)形的突出部31，該突出部31主要用于產(chǎn)生慣性，以優(yōu)化在三個(gè)連桿1相互作用時(shí)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)接，使曲軸3可以勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是，在曲軸旋轉(zhuǎn)過程中，由于突出部31是一個(gè)突變的突塊，兩側(cè)很不平衡，所以會(huì)引起機(jī)體的振動(dòng)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供了一種可有效減小氣動(dòng)馬達(dá)振動(dòng)的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，設(shè)置與活塞相連接的多個(gè)連桿，所述連桿與曲軸的端部經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸承相配合，曲軸連桿結(jié)合的位置相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸偏心設(shè)置，在曲軸的端部，與所述旋轉(zhuǎn)軸承相對(duì)的位置向外側(cè)面伸出突出部，在曲軸的端部設(shè)置配重體，所述配重體為旋轉(zhuǎn)體，且所述配重體的質(zhì)心的位置與曲軸連桿結(jié)合的位置分置于曲軸旋轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)，且該配重體在曲軸旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)均有設(shè)置。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案配重體基本上覆蓋曲軸的端部。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案所述配重體為圓柱形金屬塊。配重體的半徑優(yōu)選等于從配重體的旋轉(zhuǎn)中心線到曲軸端部外緣的最長(zhǎng)距離。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案配重體的質(zhì)心偏心距與曲軸連桿結(jié)合面最外端的偏心距相等。
作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選方案配重體通過螺栓與曲軸端部連接，在配重體與曲軸端面之間的設(shè)置軸，在軸外設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸承，連桿設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸承外側(cè)，在連桿上下側(cè)分別依次設(shè)置扣圈和墊片，墊片、扣圈、旋轉(zhuǎn)軸承、連桿在螺栓預(yù)緊力的作用下壓緊為一體。
所述旋轉(zhuǎn)軸承優(yōu)選是滾針軸承。
本實(shí)用新型的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，對(duì)曲軸進(jìn)行平衡均化配重，即在曲軸上加配重體，很好的解決了氣動(dòng)馬達(dá)振動(dòng)的問題，振動(dòng)值可以減小80％以上，同時(shí)也增加了馬達(dá)的輸出扭矩，因此是一種應(yīng)用前景較好的產(chǎn)品。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)中徑向活塞式氣動(dòng)馬達(dá)的側(cè)剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)(b)表示現(xiàn)有技術(shù)中曲軸的側(cè)視及端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3表示本實(shí)用新型實(shí)施例的氣動(dòng)馬達(dá)的原理示意圖；圖4表示本實(shí)用新型實(shí)施例的氣動(dòng)馬達(dá)的連桿的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖5表示本實(shí)用新型實(shí)施例的氣動(dòng)馬達(dá)的連桿曲軸局部放大剖面示意圖；圖6表示本實(shí)用新型實(shí)施例的氣動(dòng)馬達(dá)的連桿曲軸局部端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a，7b表示本實(shí)用新型實(shí)施例的配重體的側(cè)剖與俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖3到圖7，將詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，先從理論上對(duì)徑向活塞式氣動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，以三缸徑向活塞式合動(dòng)馬達(dá)為例，是典型的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，為討論方便，取一個(gè)氣缸為研究對(duì)象。
如圖3示出的原理示意圖，取0為原點(diǎn)，該點(diǎn)即為所述的曲軸的軸心OO1位置，建立XOY直角坐標(biāo)系，在任一時(shí)刻活塞的位置為x＝rcosα+lcosβ，其中，在RtΔAOC及RtΔABC中，rsinα＝lsinβcosβ=1-1-ρ2sin2α,]]>其中ρ=rl,]]>α＝ωt，ω為曲軸的旋轉(zhuǎn)度速度，故活塞的運(yùn)動(dòng)方程為x=rcosωt+l1-ρ2sin2α]]>其中，當(dāng)α＝0和α＝π時(shí)，即A在M點(diǎn)N點(diǎn)時(shí)，活塞沖程為2r，工程中取運(yùn)動(dòng)近似方程為x≈l[1-14ρ2]+r(cosωt+14ρcos2ωt)]]>則活塞速度v=vx=dxdt≈-rω(sinωt+12ρsin2ωt);]]>加速度a=ax=dvxdt≈-rω2(cosωt+ρcos2ωt);]]>通過以上分析，得到了活塞加速度的計(jì)算式，以下對(duì)運(yùn)動(dòng)組件進(jìn)行分析。
徑向活塞式氣動(dòng)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)組件包括曲軸組及活塞組，由于曲軸只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)曲軸質(zhì)量mQ及其質(zhì)心偏距rQ可求出曲軸連桿結(jié)合面處(半徑為r)的等效集中質(zhì)量mo＝(rQ/r)mQ活塞僅以質(zhì)量mH進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿則同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以下將連桿質(zhì)量進(jìn)行分配如圖4所示的連桿的結(jié)構(gòu)示意圖，將集中于質(zhì)心G處的連桿1質(zhì)量mL分配到連桿長(zhǎng)度為l的兩端兩個(gè)集中質(zhì)量，即mLQ=mH(1-al)]]>mLH=mHal]]>其中mLQ只作單純旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而mLH只作往復(fù)運(yùn)動(dòng)故往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mp＝mH+mLH集中于B點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mo＝mQ+mLQ集中于r位置處所以，由往復(fù)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力Fp＝Fpxi+Fpyj，在x、y方向的分力為x方向Fpx＝-mpax＝mprω2(cosωt+ρcos2ωt)y方向Fpy＝-mpay＝0旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力F0＝Foxi+Foyj在x，y方向的分力為x方向Fox＝-moax＝morω2cosωty方向Fy＝-moay＝morω2SinωtFp通過連桿和曲軸傳遞給軸承，F(xiàn)0則通過曲軸傳遞給軸承。因此，作用于曲軸承軸上的慣性力為F＝Fp+F0＝Fxi+Fyj＝(Fpx+Fox)i+(Fpy+Foy)j∴在x方向Fx＝(mρ+m0)rω2cosωt+mρrρω2cos2ωt在y方向Fy＝m0rω2sinωt因?yàn)棣训闹岛苄?，通常?/3-1/5之間，故Fx右邊cos2ωt一項(xiàng)略去得到
Fx＝(mρ+mo)rω2cosωtFy＝morω2Sinωt以上分析得出，在曲軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生橫向和縱向的慣性力，適當(dāng)?shù)膽T性力，可以使曲軸3連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但現(xiàn)有的氣動(dòng)馬達(dá)由于曲軸上的突出部31是突然加設(shè)的，兩側(cè)很不平衡，所以會(huì)產(chǎn)生突變的慣性力，從而使曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)及噪音，并且也會(huì)影響其輸出功率，為了均化該慣性力，如圖5所示的連桿曲軸局部放大剖面示意圖，以及圖6所示連桿曲軸局部端面結(jié)構(gòu)示意圖，圖7a，圖7b示出配重體的側(cè)剖與俯視結(jié)構(gòu)示意圖，在本實(shí)施例曲軸端部附加偏心配重體5以均化曲軸端部的慣性力，即在曲軸3的端部，固定設(shè)置配重體5，該配重心5是旋轉(zhuǎn)體，且旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心線O2O3，與曲軸的旋轉(zhuǎn)軸OO1不同心，偏距為e2，此時(shí)，如圖7a，7b所示，由于配重體在連接連桿的一側(cè)開有設(shè)置螺釘?shù)陌疾?，所以配重體5的質(zhì)心也向曲軸的偏心位置同側(cè)偏移，且旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)半徑大于偏距e2，即該旋轉(zhuǎn)體在曲軸的旋轉(zhuǎn)軸OO1兩側(cè)均有設(shè)置，且配重體5的質(zhì)心與曲軸連桿結(jié)合的位置分置于曲軸旋轉(zhuǎn)軸OO1的兩側(cè)。
且該配重體外緣優(yōu)選等于曲軸端部的最大外緣，也可以大于或小于曲軸端部的最大外緣，即配重體要基本上覆蓋曲軸的端部。
配重體5優(yōu)選為圓柱體金屬塊，圓柱體半徑優(yōu)選等于從旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心線O2O3到曲軸端部外緣的最長(zhǎng)距離，這樣，配重體5整體設(shè)置在曲軸的端部，就會(huì)在一定程度上對(duì)上述慣性力起平衡均化作用，設(shè)配重體5的質(zhì)量為m，偏心距為r’，則，mr′＝(mo+λmρ)r0≤λ≤1因?yàn)樵谄胶釬時(shí)，不可能同時(shí)達(dá)到平衡Fx和Fy，而馬達(dá)的主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量前乘以系數(shù)λ，λ的具體數(shù)值可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過實(shí)驗(yàn)來獲得，從而可以設(shè)計(jì)出配重體所需的質(zhì)量及其質(zhì)心所在的位置，以達(dá)到最佳效果為準(zhǔn)。
配重體5通過內(nèi)六角沉頭螺栓6與曲軸3端部連接，在配重體5與曲軸3端面之間的設(shè)置軸10，在軸10外設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸承4，連桿1設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸承4外側(cè)，在連桿1上下側(cè)分別依次設(shè)置扣圈8和墊片9，在螺栓6預(yù)緊力的作用下將墊片9、扣圈8、旋轉(zhuǎn)軸承4、連桿1壓緊為一體，形成連桿組件。在曲軸旋轉(zhuǎn)過程在中，配重體的質(zhì)心軌跡為半徑為r’的圓，因而，曲軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，質(zhì)量變化是漸變過程，從而使機(jī)體能處于很穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。同時(shí)，配重體又起到相當(dāng)于飛輪的作用，因而在提高穩(wěn)定性的同時(shí)也增加了相應(yīng)的輸出扭矩。
如圖6所示，配重體的質(zhì)心偏心距r’優(yōu)選與曲軸連桿結(jié)合面最外端的偏心距r相同。
配重體也可以是其他形狀的旋轉(zhuǎn)體，只要旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)心相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸偏心設(shè)置，偏置的方向與曲軸3的偏心方向一致，且即可。
所述旋轉(zhuǎn)軸承是滾針軸承。
本實(shí)用新型基于上述理論基礎(chǔ)上，對(duì)曲軸進(jìn)行平衡均化配重，即在曲軸上加配重體，很好的解決了氣動(dòng)馬達(dá)振動(dòng)的問題，振動(dòng)值可以減小80％以上，同時(shí)也增加了馬達(dá)的輸出扭矩，因此是一種應(yīng)用前景較好的產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，設(shè)置與活塞(2)相連接的多個(gè)連桿(1)，所述連桿(1)與曲軸(3)的端部經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸承(4)相配合，曲軸連桿結(jié)合的位置相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸(OO1)偏心設(shè)置，在曲軸的端部，與所述旋轉(zhuǎn)軸承(4)相對(duì)的位置向外側(cè)面伸出突出部(31)，其特征在于，在曲軸(3)的端部設(shè)置配重體(5)，所述配重體(5)為旋轉(zhuǎn)體，且所述配重體(5)的質(zhì)心的位置與曲軸連桿結(jié)合的位置分置于曲軸旋轉(zhuǎn)軸(OO1)的兩側(cè)，且該配重體在曲軸旋轉(zhuǎn)軸(OO1)兩側(cè)均有設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，其特征在于，配重體(5)基本上覆蓋曲軸(3)的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述配重體(5)為圓柱形金屬塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，其特征在于，配重體(5)的半徑等于從配重體的旋轉(zhuǎn)中心線(O2O3)到曲軸端部外緣的最長(zhǎng)距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，其特征在于，配重體的質(zhì)心偏心距(r’)與曲軸連桿結(jié)合面最外端的偏心距(r)相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，其特征在于，配重體(5)通過螺栓(6)與曲軸(3)端部連接，在配重體(5)與曲軸(3)端面之間的設(shè)置軸(10)，在軸(10)外設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸承(4)，連桿(1)設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸承(4)外側(cè)，在連桿(1)上下側(cè)分別依次設(shè)置扣圈(8)和墊片(9)，墊片(9)、扣圈(8)、旋轉(zhuǎn)軸承(4)、連桿(1)在螺栓(6)預(yù)緊力的作用下壓緊為一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸承是滾針軸承。
專利摘要本實(shí)用新型是一種新型低振高速?gòu)较蚧钊綒鈩?dòng)馬達(dá)，設(shè)置與活塞(2)相連接的多個(gè)連桿(1)，所述連桿與曲軸(3)的端部經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸承(4)相配合，曲軸連桿結(jié)合的位置相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸(OO
文檔編號(hào)F15B15/00GK2859083SQ20052014719
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者黃巖余 申請(qǐng)人:黃巖余