一种活塞传动机构及二维压缩机制造技术

本发明专利技术公开了一种活塞传动机构，包括电机和活塞轴，电机具有一输出轴，该输出轴固定设置有联轴器，联轴器沿开设有边槽，活塞轴设有滚针轴承，该滚针轴承限位于边槽并与边槽构成滑动配合；活塞轴上依次开设有两个转轴孔，各转轴孔分别插设有转轴，各转轴的至少一端固定设置有滚轮，各转轴间固定设置有滚道，该滚道的两侧对称分布有左凸轮滚道和右凸轮滚道，左凸轮滚道和右凸轮滚道分别设有凸轮曲面；当输出轴转动时，联轴器带动活塞轴转动，各转轴上的滚轮分别沿着对应的左凸轮滚道和右凸轮滚道上的凸轮曲面滚动，以迫使活塞轴沿自身的中轴线做往复直线运动。本发明专利技术具有以下优点和效果：具有轻量化、高压、高效率、无油压缩、低噪声和振动的优点。

A Piston Drive Mechanism and Two-Dimensional Compressor

The invention discloses a piston transmission mechanism, which comprises a motor and a piston shaft. The motor has an output shaft fixed with a coupling, a side groove along the coupling, and a needle roller bearing on the piston shaft. The needle roller bearing limit is located in the side groove and sliding matches with the side groove. Two rotating shaft holes are arranged on the piston shaft in turn, and each rotating shaft hole is inserted with a rotating shaft, respectively. At least one end of the shaft is fixed with a roller, and a raceway is fixed between the rotating axles. The raceway is symmetrically distributed on both sides with a left cam raceway and a right cam raceway. The left cam raceway and a right cam raceway are respectively provided with cam surfaces. When the output shaft rotates, the coupling drives the piston shaft to rotate, and the rollers on each axis follow the corresponding cam raceway and the right cam raceway respectively. The wheel surface rolls to force the piston axis to move in a reciprocating straight line along its own central axis. The invention has the following advantages and effects: lightweight, high pressure, high efficiency, oil-free compression, low noise and vibration.

【技术实现步骤摘要】
一种活塞传动机构及二维压缩机
本专利技术涉及压缩机
，特别涉及一种活塞传动机构及二维压缩机。
技术介绍
压缩机的作用是将机械能转换为气体的压力能，以提高气体的输出压力，是一种用途极其广泛的通用机械，如空调和冰箱、气压传动、气体输送、化工燃料等。常用的压缩机主要包括活塞式压缩机、滚动转子式、滑片式、涡旋式和螺杆式压缩机以及离心式压缩机。活塞压缩机振动和噪声大，难以实现高转速，其中气阀是活塞压缩机的关键部件，并且气阀是易损件。滚动转子压缩机较活塞式压缩机零件少，体积、重量均比活塞式小，但转子与气缸之间存在较大的相对运动速度，导致较大的摩擦和磨损，并产生较大的旋转惯性力，造成振动和噪声。涡旋压缩机输出气体平稳，噪声和振动小但涡旋型线设计困难，且加工精度要求高，存在较大的摩擦与磨损，密封要求高，在中高压压缩机上难以达到较大的压缩比。螺杆压缩机可分为普通螺杆压缩机和无油螺杆压缩机两大类，其核心部件是一对相互啮合的转子，没有吸气和排气阀，易损件少，平衡性好、振动小，可靠性高，但螺杆压缩机的转速相对较高，导致噪声大、且设计和加工复杂，泄漏量大，输出气体压力较低。离心式压缩机运动部件少、转速高、气量大，运行平稳，但存在稳定工况区窄，不适用于气量太小及压比太高的场合。因此，需要提出一种具有轻量化、高压、高效率、无油压缩、低噪声和振动优点的二维压缩机，以适用于多种工况。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种活塞传动机构及二维压缩机。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种活塞传动机构，包括电机和活塞轴，所述的电机具有一输出轴，该输出轴固定设置有与之构成同步转动的联轴器，所述的联轴器沿输出轴的轴向开设有边槽，所述的活塞轴的外侧设有一滚针轴承，该滚针轴承限位于边槽并与边槽构成滑动配合；所述的活塞轴上依次开设有两个间隔设置的转轴孔，各所述的转轴孔分别插设有限位于自身转轴孔内的转轴，各所述的转轴的至少一端固定设置有滚轮，各所述的转轴之间固定设置有滚道，该滚道的两侧对称分布有左凸轮滚道和右凸轮滚道，所述的左凸轮滚道和右凸轮滚道分别设有与对应的滚轮构成滚动配合的凸轮曲面；当所述的电机的输出轴转动时，联轴器作用于滚针轴承并带动活塞轴转动，各转轴上的滚轮分别沿着对应的左凸轮滚道和右凸轮滚道上的凸轮曲面滚动，以迫使活塞轴沿自身的中轴线做往复直线运动。进一步设置是各所述的转轴的两端均固定设置有滚轮。进一步设置是所述的活塞轴对应各转轴孔的位置设有销孔，各所述的销孔内插设有紧固销以将转轴限位于转轴孔内；所述的活塞轴的外侧固定设置有销轴，所述的滚针轴承安装于销轴上。本专利技术还提供了一种二维压缩机，包括缸体，所述的缸体与活塞传动机构固定连接。进一步设置是所述的缸体为单级缸体，所述的活塞轴上设有径向对称分布的单级活塞槽，所述的单级缸体上分别间隔设有径向对称分布的单级压缩进气口和单级压缩排气口，所述的活塞轴与单级缸体之间形成单级压缩腔；当所述的活塞轴位于第一位置时，单级压缩进气口与单级压缩腔连通，外界气体被吸入到单级压缩腔中；当所述的活塞轴位于第二位置时，单级活塞槽与单级压缩腔连通，单级活塞槽同时与单级压缩排气口连通，单级压缩腔内的高压气体通过单级活塞槽和单级压缩排气口排出到外界。进一步设置是所述的缸体为二级缸体，所述的活塞轴上设有径向对称分布的二级活塞槽，所述的二级缸体上分别间隔设有径向对称分布的二级压缩排气口和二级压缩进气口，所述的二级缸体的内壁上设有径向对称分布的二级缸体第一级排气槽和二级缸体第二级排气槽；所述的活塞轴和二级缸体之间形成二级压缩第一级腔和二级压缩第二级腔；当所述的活塞轴位于第一位置时，二级压缩第一级腔与二级压缩进气口连通，外界气体被吸入到二级压缩第一级腔，同时二级缸体第二级排气槽与二级活塞槽连通，二级活塞槽与二级压缩排气口连通，二级压缩第二级腔内的高压气体通过二级缸体第二级排气槽、二级活塞槽和二级压缩排气口排出到外界；当所述的活塞轴位于第二位置时，二级缸体第一级排气槽与二级活塞槽连通，二级压缩第一级腔的高压气体通过二级缸体第一级排气槽与二级活塞槽流入到二级压缩第二级腔。进一步设置是所述的缸体为三级缸体，所述的活塞轴上设有大三级活塞孔、大三级活塞槽、小三级活塞孔、小三级活塞槽和三级活塞内孔，所述的三级缸体上分别间隔设有径向对称分布的三级压缩进气口和三级压缩排气口，所述的三级缸体的内壁上设有径向对称分布的三级缸体第一级排气槽、三级缸体第二级进气槽、三级缸体第二级排气槽、三级缸体第三级进气槽及三级缸体第三级排气槽；所述的活塞轴和三级缸体之间形成三级压缩第一级腔、三级压缩第二级腔和三级压缩第三级腔；当所述的活塞轴位于第一位置时，三级压缩第一级腔与三级压缩进气口连通，外界气体被吸入到三级压缩第一级腔；当所述的活塞轴位于第二位置时，三级缸体第二级排气槽与大三级活塞孔连通，大三级活塞孔通过三级活塞内孔与小三级活塞孔连通，小三级活塞孔通过三级缸体第三级进气槽与三级压缩第三级腔连通，三级压缩第二级腔内的气体通过三级缸体第二级排气槽、大三级活塞孔、三级活塞内孔、小三级活塞孔和三级缸体第三级进气槽排入到三级压缩第三级腔内；当所述的活塞轴位于第三位置时，三级缸体第一级排气槽与大三级活塞槽连通，大三级活塞槽与三级缸体第二级进气槽连通，三级缸体第二级进气槽与三级压缩第二级腔连通，三级压缩第一级腔内的气体通过三级缸体第一级排气槽、大三级活塞槽和三级缸体第二级进气槽排入到三级压缩第二级腔内；当所述的活塞轴位于第四位置时，三级缸体第三级排气槽通过小三级活塞槽与三级压缩排气口连通，三级压缩第三级腔的气体通过三级缸体第三级排气槽、小三级活塞槽和三级压缩排气口排出。本专利技术的有益效果是：1、活塞压缩机工作过程包括吸气、压缩、排气和膨胀四个过程，二维活塞压缩机的二维（2D，twoDimensional）指活塞在工作过程中，具有直线往复运动和旋转运动两个自由度。二维活塞压缩机利用活塞的往复运动实现吸气、压缩、排气和膨胀过程中工作腔容积的变大和缩小；利用活塞旋转运动中活塞上的槽与缸体上的孔的配对，实现吸气、压缩、排气和膨胀过程中气体的配流，省去了传统活塞压缩机中的吸气阀、排气阀等结构，并能利用一根活塞轴实现二级压缩和三级压缩，效率更高。2、利用电机带动各转轴的同步转动，进而使各转轴上的滚轮能分别沿对应的左凸轮滚道和右凸轮滚道滚动，以迫使活塞轴沿自身的中轴线做往复直线运动，只需利用电机施加转动作用力即可，大大降低了生产成本，简化结构实现轻量化。3、各转轴均限位于活塞轴并跟随活塞轴同步转动，使得各转轴的旋转轴心线保持在同一直线上，有利于转轴保持转动的平衡性，且取消了传统压缩机中的活塞、缸体等结构之间的滑动摩擦，取而代之的是滚轮和导轨之间的滚动摩擦，滚轮自身可以转动，大大降低滚轮与滚道间的摩擦阻力，几乎不存在滑动摩擦，压缩机的工作转速可得到大幅提高。4、本专利技术由电机带动活塞轴实现旋转运动，并由旋转运动来使活塞轴自身进行直线往复运动，活塞轴与缸体之间没有摩擦力，不需要添加任何润滑油脂仍能流畅运动，实现了全无油压缩，压缩气体不受润滑油脂污染。5、本专利技术中活塞轴以旋转运动转化为直线往复运动，因此极大地减少了活塞轴对气缸的拍击强度，同时由滚轮和滚道之间低摩擦的滚动配合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞传动机构，其特征在于：包括电机(1)和活塞轴(6)，所述的电机(1)具有一输出轴(22)，该输出轴(22)固定设置有与之构成同步转动的联轴器(2)，所述的联轴器(2)沿输出轴(22)的轴向开设有边槽(23)，所述的活塞轴(6)的外侧设有一滚针轴承(12)，该滚针轴承(12)限位于边槽(23)并与边槽(23)构成滑动配合；所述的活塞轴(6)上依次开设有两个间隔设置的转轴孔(A1)，各所述的转轴孔(A1)分别插设有限位于自身转轴孔(A1)内的转轴(10)，各所述的转轴(10)的至少一端固定设置有滚轮(5)，各所述的转轴(10)之间固定设置有滚道，该滚道的两侧对称分布有左凸轮滚道(3)和右凸轮滚道(4)，所述的左凸轮滚道(3)和右凸轮滚道(4)分别设有与对应的滚轮(5)构成滚动配合的凸轮曲面(30)；当所述的电机(1)的输出轴(22)转动时，联轴器(2)作用于滚针轴承(12)并带动活塞轴(6)转动，各转轴(10)上的滚轮(5)分别沿着对应的左凸轮滚道(3)和右凸轮滚道(4)上的凸轮曲面(30)滚动，以迫使活塞轴(6)沿自身的中轴线做往复直线运动。

【技术特征摘要】
1.一种活塞传动机构，其特征在于：包括电机(1)和活塞轴(6)，所述的电机(1)具有一输出轴(22)，该输出轴(22)固定设置有与之构成同步转动的联轴器(2)，所述的联轴器(2)沿输出轴(22)的轴向开设有边槽(23)，所述的活塞轴(6)的外侧设有一滚针轴承(12)，该滚针轴承(12)限位于边槽(23)并与边槽(23)构成滑动配合；所述的活塞轴(6)上依次开设有两个间隔设置的转轴孔(A1)，各所述的转轴孔(A1)分别插设有限位于自身转轴孔(A1)内的转轴(10)，各所述的转轴(10)的至少一端固定设置有滚轮(5)，各所述的转轴(10)之间固定设置有滚道，该滚道的两侧对称分布有左凸轮滚道(3)和右凸轮滚道(4)，所述的左凸轮滚道(3)和右凸轮滚道(4)分别设有与对应的滚轮(5)构成滚动配合的凸轮曲面(30)；当所述的电机(1)的输出轴(22)转动时，联轴器(2)作用于滚针轴承(12)并带动活塞轴(6)转动，各转轴(10)上的滚轮(5)分别沿着对应的左凸轮滚道(3)和右凸轮滚道(4)上的凸轮曲面(30)滚动，以迫使活塞轴(6)沿自身的中轴线做往复直线运动。2.根据权利要求1所述的一种活塞传动机构，其特征在于：各所述的转轴(10)的两端均固定设置有滚轮(5)。3.根据权利要求1所述的一种活塞传动机构，其特征在于：所述的活塞轴(6)对应各转轴孔(A1)的位置设有销孔(A2)，各所述的销孔(A2)内插设有紧固销(11)以将转轴(10)限位于转轴孔(A1)内；所述的活塞轴(6)的外侧固定设置有销轴(7)，所述的滚针轴承(12)安装于销轴(7)上。4.采用权利要求1或2或3所述的一种活塞传动机构所构成的一种二维压缩机，其特征在于：包括缸体，所述的缸体与活塞传动机构固定连接。5.根据权利要求4所述的一种二维压缩机，其特征在于：所述的缸体为单级缸体(15)，所述的活塞轴(6)上设有径向对称分布的单级活塞槽(A3)，所述的单级缸体(15)上分别间隔设有径向对称分布的单级压缩进气口(O1)和单级压缩排气口(O2)，所述的活塞轴(6)与单级缸体(15)之间形成单级压缩腔(Q1)；当所述的活塞轴(6)位于第一位置时，单级压缩进气口(O1)与单级压缩腔(Q1)连通，外界气体被吸入到单级压缩腔(Q1)中；当所述的活塞轴(6)位于第二位置时，单级活塞槽(A3)与单级压缩腔(Q1)连通，单级活塞槽(A3)同时与单级压缩排气口(O2)连通，单级压缩腔(Q1)内的高压气体通过单级活塞槽(A3)和单级压缩排气口(O2)排出到外界。6.根据权利要求4所述的一种二维压缩机，其特征在于：所述的缸体为二级缸体(17)，所述的活塞轴(6)上设有径向对称分布的二级活塞槽(A4)，所述的二级缸体(17)上分别间隔设有径向对称分布的二级压缩排气口(O3)和二级压缩进气口(O4)，所述的二级缸体(17)的内壁上设有径向对称分布的二级缸体第一级排气槽(B1)和二级缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，阮健，赵建涛，宋占凯，张海军，钱承，李伟荣，
申请(专利权)人：嘉兴学院，浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33