專利名稱：一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種往復(fù)泵，特別涉及一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
往復(fù)泵由于其高的效率和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，一直受到人們的關(guān)注。在高壓液體介質(zhì)輸送領(lǐng)域，傳統(tǒng)閥換流三缸泵得到了廣泛應(yīng)用。而這種泵存在的主要問題是脈動大，在文獻(xiàn)往復(fù)泵設(shè)計(jì)一書中給出對于普遍應(yīng)用的連桿比數(shù)值下的三缸泵的理論脈動為25%左右。雖然可以通過在泵的進(jìn)、排口處安裝蓄能器來減小脈動，但適當(dāng)增加缸的數(shù)量并合理設(shè)計(jì)活塞的運(yùn)動規(guī)律以實(shí)現(xiàn)脈動的減小是更好的解決方案。在美國專利公開號US 7004121 B2,
公開日2006年2月觀日，名稱為活塞機(jī)械的活塞布置及控制方法，公開了一種凸輪驅(qū)動的6缸活塞機(jī)械的理論凸輪曲線，6個凸輪在具有該曲線的凸輪上運(yùn)動，可以保證吸入管道和排出管道的理論流量脈動為零。但在實(shí)際的應(yīng)用中，考慮到滾輪在上、下止點(diǎn)處運(yùn)動方向的轉(zhuǎn)變必須是柔順的，不能有沖擊，而且滾輪必須具有一定的直徑，因此該凸輪曲線在活塞啟動和停止部位的曲線必須進(jìn)行圓滑，從而使得這個凸輪曲線的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，并且按照最終實(shí)際得到的凸輪曲線驅(qū)動的6缸泵脈動不會是零。傳統(tǒng)的圓周布置斜盤驅(qū)動多缸往復(fù)泵的理論脈動很小，在文獻(xiàn)斜盤式軸向柱塞泵設(shè)計(jì)一書中給出7缸泵的理論脈動為2. 53%，9缸泵為1. 53%，考慮到往復(fù)泵的換流必然引起流量脈動，從工程應(yīng)用角度考慮，這樣的理論脈動便是較為理想的。但斜盤驅(qū)動的往復(fù)泵普遍用于小流量、高壓力、配流盤換流的液力泵，在大流量、高壓力的輸送泵或泥漿泵中，由于滑靴不能通過將排口的液壓油引入而產(chǎn)生靜壓支撐，因此，滑靴和斜盤的摩擦損失較大。采用多缸配置并設(shè)計(jì)適宜加工的凸輪曲線從而使流量脈動顯著減小是解決往復(fù)泵脈動問題的一個有效方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，有效地改善往復(fù)泵的性能。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該機(jī)構(gòu)包括凸輪，由滾輪、滾輪軸、滾輪架、連桿組成的往復(fù)運(yùn)動組件。所述凸輪曲面為繞凸輪軸線的一個連續(xù)曲面，并且該曲面和過凸輪軸線的任一平面的交線為一垂直于凸輪軸線的直線；以凸輪軸線為ζ軸，以垂直穿過ζ軸且過凸輪最低點(diǎn)的線軸為X軸，以穿過Z軸且垂直于由Z軸和X軸組成的平面的線軸為y軸，以X、、 Z軸為基礎(chǔ)構(gòu)成笛卡爾坐標(biāo)系和圓柱面坐標(biāo)系，則對于任一極角供下的凸輪曲面高度為 Z = /f(1—cos(爐))/2，其中H為凸輪曲面在Z軸方向的最大高度；由滾輪、滾輪軸、滾輪架、連桿組成的往復(fù)運(yùn)動組件數(shù)量為大于3的奇數(shù)，常選數(shù)為7或9 ；滾輪通過滾輪軸固定在滾輪架上，滾輪相對于滾輪架只具有繞自身軸線轉(zhuǎn)動的自由度；連桿一端剛性連接到滾輪軸上，另一端和活塞相連，連桿軸線垂直滾輪軸線并通過滾輪中心。 輔助約束機(jī)構(gòu)保證各連桿中心均勻分布在以凸輪軸線為中心的圓周上，并且輔助約束機(jī)構(gòu)使得每個組件只具有沿和凸輪軸線平行方向運(yùn)動的自由度并保證每個滾輪的軸線始終穿過凸輪軸線；輔助回程機(jī)構(gòu)保證處于吸程的活塞所對應(yīng)的滾輪始終和凸輪表面保持接觸。由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是(1)使得液體介質(zhì)輸送用往復(fù)泵的脈動大大減小；(2)凸輪曲線簡單，便于加工；(3)和傳統(tǒng)三缸泵比較，采用該裝置的泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，泵效高，體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 凸輪軸側(cè)圖；圖2 凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)主視圖；圖3:圖2的左視圖；圖中凸輪1滾輪2滾輪架3連桿4滾輪軸5凸輪曲面具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述在圖1中，凸輪1的凸輪曲面6按照所述函數(shù)加工時，曲面徑向長度應(yīng)大于滾輪架的寬度。圖2中，滾輪2通過滾輪軸5固定在滾輪架3上，連桿4和滾輪架3為剛性連接， 例如可以通過焊接或者螺紋連接。凸輪轉(zhuǎn)動推動滾輪時，除了給滾輪以需要的軸向力外，還對滾輪施加了平行于xy 平面的水平方向的力，這個力使得往復(fù)運(yùn)動組件有水平運(yùn)動傾向，因此，通過輔助約束機(jī)構(gòu)對該組件進(jìn)行運(yùn)動約束以保證其只具有平行于凸輪軸線的直線運(yùn)動自由度。當(dāng)活塞處于吸程時，輔助回程機(jī)構(gòu)對往復(fù)運(yùn)動組件施加一個指向凸輪曲面方向的力，使?jié)L輪和凸輪曲面始終處于接觸狀態(tài)，從而保證活塞正確的運(yùn)動規(guī)律。每個活塞的瞬時理論流量為^=ffv，其中，d為活塞直徑，ν為活塞速度，將處于排程的活塞的瞬時流量相加，就等于泵的排出管的瞬時流量；將處于吸程的活塞的瞬時流
量相加，就等于泵的吸入管的瞬時流量，當(dāng)使用脈動率時，對
于7缸泵，脈動率等于2. 53，對于9缸泵，等于1.53。當(dāng)凸輪由電機(jī)或發(fā)動機(jī)帶動繞自身軸線轉(zhuǎn)動時，每個往復(fù)運(yùn)動組件借助于輔助約束機(jī)構(gòu)和輔助回程機(jī)構(gòu)做往復(fù)運(yùn)動，從而帶動各活塞做交替往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了泵的運(yùn)動機(jī)構(gòu)的工作。
權(quán)利要求1.一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它包括凸輪，由滾輪、滾輪軸、滾輪架、連桿組成的往復(fù)運(yùn)動組件；其特征在于，凸輪曲面為繞凸輪軸線的一個連續(xù)曲面，并且該曲面和過凸輪軸線的任一平面的交線為一垂直于凸輪軸線的直線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，由滾輪、 滾輪軸、滾輪架、連桿組成的往復(fù)運(yùn)動組件數(shù)量為大于3的奇數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，滾輪通過滾輪軸固定在滾輪架上，滾輪相對于滾輪架只具有繞自身軸線轉(zhuǎn)動的自由度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，連桿一端剛性連接到滾輪軸上，另一端和活塞相連，連桿軸線垂直滾輪軸線并通過滾輪中心。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于多缸往復(fù)泵的凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，旨在提供一種流量脈動小、效率高、體積小、重量輕的多缸往復(fù)泵驅(qū)動機(jī)構(gòu)。它包括凸輪，由滾輪、滾輪軸、滾輪架、連桿組成的往復(fù)運(yùn)動組件；凸輪曲面高度對于任一極角的方程為往復(fù)運(yùn)動組件數(shù)量常選數(shù)為7或9，滾輪相對于滾輪架只具有繞自身軸線轉(zhuǎn)動的自由度；連桿一端剛性連接到滾輪軸上，另一端和活塞相連；輔助約束機(jī)構(gòu)保證各連桿中心均勻分布在以凸輪軸線為中心的圓周上并使得每個組件只具有沿和凸輪軸線平行方向運(yùn)動的自由度以及保證每個滾輪的軸線始終穿過凸輪軸線；輔助回程機(jī)構(gòu)保證處于吸程的活塞所對應(yīng)的滾輪始終和凸輪表面保持接觸。
文檔編號F04B11/00GK202001233SQ20102023400
公開日2011年10月5日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者呂業(yè)武, 方武, 楊志超, 王新之, 王新宇, 趙海濱, 韓飛, 高希彥 申請人:大連志新科技有限責(zé)任公司