專(zhuān)利名稱(chēng):一種曲柄連桿機(jī)構(gòu)的全平衡方法
本發(fā)明是一種減少曲柄連桿機(jī)構(gòu)振的平衡方法，特別是對(duì)于單套曲柄連桿機(jī)構(gòu)的全平衡方法。
曲柄連桿機(jī)構(gòu)的平衡方法已經(jīng)有許多種，如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的單軸平衡，雙軸平衡。機(jī)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(xiàng)式展開(kāi)Xε＝mprω2(cosθ+入cos2θ+……)式中X-慣性力;
mp-發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)質(zhì)量;
r-發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑;
ω-發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度;
θ-發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的轉(zhuǎn)角;
分為各級(jí)慣性力。(參考圖1)通常，為了計(jì)算方便，忽略了二級(jí)以上的慣性力，都是近似方法。利用這種方法計(jì)算的結(jié)果所制成的高速、大功率內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣壓縮機(jī)等，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，從而限制了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的進(jìn)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(jī)構(gòu)，特別是單套曲柄連桿機(jī)構(gòu)的振動(dòng)指標(biāo)有較大幅度的下降。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，即在現(xiàn)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連桿與曲柄連接處的連桿蓋〔1〕，加上一個(gè)與曲柄連桿機(jī)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(gè)將二級(jí)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(jī)或空壓機(jī)往復(fù)質(zhì)量。
r＝曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)半徑ω＝曲柄軸角速度θ＝曲柄轉(zhuǎn)角入＝r/L，L為連桿長(zhǎng)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(yàn)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(shí)與合為一體。
在原有的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或空壓機(jī)上，為了解決振動(dòng)問(wèn)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(gè)連桿平衡塊，在原有的曲柄平衡塊為過(guò)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(guò)量平衡，或者雖然為過(guò)量平衡，但不能抵消連桿平衡塊的重量時(shí)，則需要增加曲柄平衡塊的重量。在增加曲柄平衡塊時(shí)，需要同時(shí)滿(mǎn)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?cè)胶鈮K的形狀和適當(dāng)增加其重量。改變?cè)胶鈮K形狀的理想方法是原弓形曲柄平衡塊的重心后移，滿(mǎn)足了平衡的需要，或者增加原曲柄平衡塊的重量來(lái)滿(mǎn)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(jī)構(gòu)一級(jí)慣性力和力矩減少10-100%，二級(jí)以上各級(jí)慣性力及力矩減少10-30%，從而使其振動(dòng)指標(biāo)顯著下降。
圖1為曲柄連桿機(jī)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(jī)構(gòu)全平衡方法的實(shí)施例，如圖2至圖4所示，為12馬力單缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的連桿平衡塊和曲柄平衡塊。實(shí)施方法是在連桿與曲柄連接處用螺釘固定一個(gè)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?cè)胶鈮K的形狀和重量后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，其振動(dòng)指標(biāo)比原內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)指標(biāo)下降10-30%。
權(quán)利要求
1.一種利用加載平衡塊實(shí)現(xiàn)曲柄連桿機(jī)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(shuō)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(shuō)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(shí)與合為一體。
4.如權(quán)利要求
1所說(shuō)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(dòng)半徑入-r和連桿長(zhǎng)桿比值rB-mB質(zhì)心到曲柄連桿絞接中心距離。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明涉及到一種用來(lái)減少由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)引起裝置振動(dòng)的方法，特別適用于內(nèi)燃機(jī)和空壓機(jī)減振，具體采用了一個(gè)連桿平衡塊附加在連桿蓋上，并根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式修正曲柄平衡塊的形狀和重量從而實(shí)現(xiàn)連桿曲柄機(jī)構(gòu)的全平衡，可以減少振動(dòng)10—30％，因而擴(kuò)大了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍和精密等級(jí)。
文檔編號(hào)F16F15/22GK86105524SQ86105524
公開(kāi)日1988年2月17日 申請(qǐng)日期1986年7月25日
發(fā)明者劉樹(shù)武, 李樹(shù)文 申請(qǐng)人:河北機(jī)電學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan