偏心輪機(jī)構(gòu)

在十字滑塊壓縮機(jī)中，將曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為活塞往復(fù)運(yùn)動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，實質(zhì)上是由兩個正弦機(jī)構(gòu)組合而成的司谷區(qū)扼。這是一種無連桿的兩列四缸壓縮機(jī)，今以水平列為例說明其工作原理:當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動時，曲柄銷使滑塊在框架內(nèi)上下滑動，與此同時，框架則推動活塞桿左右移動，使活塞-氣缸組件完成壓縮機(jī)的工作過程。

偏心輪機(jī)構(gòu)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)是等效的，因此分析偏心輪壓縮機(jī)和十字滑塊壓縮機(jī)的動力特性，實質(zhì)上就是分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)時的動力特性。考慮到十字滑塊壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)上的對稱性，僅以水平列為例，分析其動力特性 。

(1)司谷區(qū)扼(正弦機(jī)構(gòu))是十字滑塊壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，其滑塊一滑道摩擦副之間采用傳統(tǒng)的直線滾子軸承，難以適應(yīng)高速、高壓力的工作條件。采用偏心輪機(jī)構(gòu)后，可為圓柱滾針軸承的使用創(chuàng)造條件，從根本上解決了直線軸承的損壞問題。

(2)采用偏心輪機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)，在基本結(jié)構(gòu)上仍為四缸二列、軸線共面且等分空間，因此仍具有十字滑塊壓縮的主要特點。由此而帶來的慣性力平衡問題和側(cè)向力問題，可在設(shè)計時選用較小的入值和浮動活塞(鉸接)等措施予以解決。因而，在十字滑塊縮機(jī)中采用偏心輪機(jī)構(gòu)的方案是可行的。

(3)將摩擦表面間的相對運(yùn)動由往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動是壓縮機(jī)發(fā)展的趨勢。因而，偏心輪機(jī)構(gòu)的采用將進(jìn)一步促進(jìn)十字滑塊壓縮機(jī)發(fā)展 。

采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，正面臨著以螺桿壓縮機(jī)為代表的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的挑戰(zhàn)，尤其對微小型壓縮機(jī)，競爭形勢更為激烈。我們認(rèn)為，對微小型往復(fù)壓縮機(jī)而言，揚(yáng)長避短，開發(fā)新機(jī)型是其改革方向之一，而十字滑塊壓縮機(jī)就是一個成功的典范。這種壓縮機(jī)自1990年由美國泰康(Tecumseh)公司公開后，備受世界各國重視，在微小型、中高壓壓縮機(jī)領(lǐng)域，發(fā)展迅速，具有很強(qiáng)的競爭能力 。

兩種機(jī)構(gòu)在動力特性方面的最大差異是慣性力的平衡。在水平列和垂直列往復(fù)質(zhì)量相等時，兩者的旋轉(zhuǎn)慣性力和一階往復(fù)慣性力均可用平衡重予以平衡;二階往復(fù)慣性力在滑塊壓縮機(jī)中并不存在，而在偏心輪壓縮機(jī)中則無法用平衡重加以平衡，二階慣性力也越小，但會使機(jī)構(gòu)的徑向尺寸有所增大。在多級壓縮的壓縮機(jī)中，兩列的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量是不同的，可采用改變零件材料的比重或結(jié)構(gòu)尺寸來使兩列的質(zhì)量相同，使一階慣性力得以平衡。

另一個差異是活塞所受的側(cè)向力。側(cè)向力會加速活塞環(huán)的磨損，計算結(jié)果表明，偏心輪壓縮機(jī)的側(cè)向力比滑塊壓縮機(jī)大2/3。為了緩解側(cè)向力帶來的不利影響，偏心輪機(jī)構(gòu)可用帶球支承的活塞桿與框架鉸接。

備案信息

備案號：4983-1999 2100433B

備案信息

備案號：4986-1999

批準(zhǔn)發(fā)布部門

國家機(jī)械工業(yè)局。