專利名稱:一種曲柄連桿機構(gòu)的全平衡方法
本發(fā)明是一種減少曲柄連桿機構(gòu)振的平衡方法，特別是對于單套曲柄連桿機構(gòu)的全平衡方法。
曲柄連桿機構(gòu)的平衡方法已經(jīng)有許多種，如內(nèi)燃發(fā)動機的單軸平衡，雙軸平衡。機內(nèi)平衡等。這些平衡方法都是把往復(fù)慣性力按牛頓二項式展開Xε＝mprω2(cosθ+入cos2θ+……)式中X-慣性力;
mp-發(fā)動機往復(fù)質(zhì)量;
r-發(fā)動機曲柄的轉(zhuǎn)動半徑;
ω-發(fā)動機曲柄的轉(zhuǎn)動角速度;
θ-發(fā)動機曲柄的轉(zhuǎn)角;
分為各級慣性力。(參考圖1)通常，為了計算方便，忽略了二級以上的慣性力，都是近似方法。利用這種方法計算的結(jié)果所制成的高速、大功率內(nèi)燃發(fā)動機，空氣壓縮機等，會產(chǎn)生很大的振動，從而限制了曲柄連桿機構(gòu)的進一步推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種全平衡方法，使現(xiàn)有曲柄連桿機構(gòu)，特別是單套曲柄連桿機構(gòu)的振動指標(biāo)有較大幅度的下降。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，即在現(xiàn)有曲柄連桿機構(gòu)的連桿與曲柄連接處的連桿蓋〔1〕，加上一個與曲柄連桿機構(gòu)大小相適應(yīng)的連桿平衡塊〔2〕，并改變曲柄平衡塊的形狀和重量。
為了確定連桿平衡塊和曲柄平衡塊的重量，推導(dǎo)出一個將二級以上慣性力考慮在內(nèi)的往復(fù)慣性力的新公式XZ＝mprω2(cosθ+u1+u2)其中u1＝入cos2θ/〔1-入2sin2θ〕1/2u2＝
sin22θ/〔1-入2sin2θ〕3/2Xε＝往復(fù)質(zhì)量慣性力mp＝內(nèi)燃機或空壓機往復(fù)質(zhì)量。
r＝曲柄軸轉(zhuǎn)動半徑ω＝曲柄軸角速度θ＝曲柄轉(zhuǎn)角入＝r/L，L為連桿長度根據(jù)u1、u2，連桿平衡塊的重量按以下公式求出mB＝(3-10)% (mP·L)/(rB)式中mB-所加連桿平衡塊的質(zhì)量rB-mB的質(zhì)心到連桿與曲柄連接中心的距離(3-10)%為經(jīng)驗數(shù)據(jù)。
為便于固定連桿平衡塊，將連桿平衡塊制成去掉兩角的月牙形(圖2)。用螺釘固定在連桿與曲柄連接處(參看圖4)或直接在加工時與合為一體。
在原有的內(nèi)燃發(fā)動機或空壓機上，為了解決振動問題，一般在曲柄固定處原加有平衡塊?，F(xiàn)由于在連桿與曲柄連接處加上了一個連桿平衡塊，在原有的曲柄平衡塊為過量平衡足夠大的情況下，就只加連桿平衡塊，不再改變曲柄平衡塊的重量;如果原有的曲柄平衡塊為非過量平衡，或者雖然為過量平衡，但不能抵消連桿平衡塊的重量時，則需要增加曲柄平衡塊的重量。在增加曲柄平衡塊時，需要同時滿足以下公式△GR·R＞mB·r(△GR·R-mB·r)＜入mB·rB式中△GR-曲柄平衡塊需要增加的重量。
R-需加曲柄平衡塊△GR的重心到曲柄重心的距離。
或，△GR·R＜入mB·rB+mBB·r增加△GR的方法，一般可采用以下兩種方法，一種方法是將△GR與原曲柄平衡塊固定在一起;另一種方法是改變原曲柄平衡塊的形狀和適當(dāng)增加其重量。改變原曲柄平衡塊形狀的理想方法是原弓形曲柄平衡塊的重心后移，滿足了平衡的需要，或者增加原曲柄平衡塊的重量來滿足平衡的需要。
這種平衡方法與原有平衡方法比較，可使曲柄連桿機構(gòu)一級慣性力和力矩減少10-100%，二級以上各級慣性力及力矩減少10-30%，從而使其振動指標(biāo)顯著下降。
圖1為曲柄連桿機構(gòu)的位置失量圖圖2為連桿平衡塊的一種結(jié)構(gòu)圖圖3為曲柄平衡塊的一種結(jié)構(gòu)圖圖4為加連桿平衡塊的連桿蓋示意圖這種曲柄連桿機構(gòu)全平衡方法的實施例，如圖2至圖4所示，為12馬力單缸內(nèi)燃發(fā)動機上應(yīng)用的連桿平衡塊和曲柄平衡塊。實施方法是在連桿與曲柄連接處用螺釘固定一個如圖2所示的連桿平衡塊，重量為500克左右;在原弓形曲柄平衡塊上沿直線部分的兩端切掉9-12毫米，并加大重量50-100克、這樣，增加連桿平衡塊，改變原曲柄平衡塊的形狀和重量后，經(jīng)實驗表明，其振動指標(biāo)比原內(nèi)燃發(fā)動機的振動指標(biāo)下降10-30%。
權(quán)利要求
1.一種利用加載平衡塊實現(xiàn)曲柄連桿機構(gòu)全平衡的方法，其特征在于在連桿蓋[1]上設(shè)置了連桿平衡塊[2]。
2.如權(quán)利要求
1所說的方法，其特征在于連桿平衡塊可制成去掉兩角的半月形狀。
3.如權(quán)利要求
1所說的方法，其特征在于連桿平衡塊用螺絲緊固在連桿蓋上或在加工連桿蓋時與合為一體。
4.如權(quán)利要求
1所說的方法，其特征在于原曲柄平衡塊的形狀和重量須根據(jù)連桿平衡塊做相應(yīng)調(diào)整，具體參照以下公式△GR·R＞mB·r△GR·R-mB·r＜入mB·rB其中△GR-曲柄平衡塊需增加的重量R-△GR重心到曲柄重心的距離mB-連桿平衡塊重量r-曲柄軸轉(zhuǎn)動半徑入-r和連桿長桿比值rB-mB質(zhì)心到曲柄連桿絞接中心距離。
專利摘要
本發(fā)明涉及到一種用來減少由于曲柄連桿機構(gòu)引起裝置振動的方法，特別適用于內(nèi)燃機和空壓機減振，具體采用了一個連桿平衡塊附加在連桿蓋上，并根據(jù)相應(yīng)的計算公式修正曲柄平衡塊的形狀和重量從而實現(xiàn)連桿曲柄機構(gòu)的全平衡，可以減少振動10—30％，因而擴大了曲柄連桿機構(gòu)的應(yīng)用范圍和精密等級。
文檔編號F16F15/22GK86105524SQ86105524
公開日1988年2月17日 申請日期1986年7月25日
發(fā)明者劉樹武, 李樹文 申請人:河北機電學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan