专利名称：一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种往复泵，特别涉及一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构。
背景技术：
往复泵由于其高的效率和广泛的应用领域，一直受到人们的关注。在高压液体介质输送领域，传统阀换流三缸泵得到了广泛应用。而这种泵存在的主要问题是脉动大，在文献往复泵设计一书中给出对于普遍应用的连杆比数值下的三缸泵的理论脉动为25%左右。虽然可以通过在泵的进、排口处安装蓄能器来减小脉动，但适当增加缸的数量并合理设计活塞的运动规律以实现脉动的减小是更好的解决方案。在美国专利公开号US 7004121 B2,
公开日2006年2月观日，名称为活塞机械的活塞布置及控制方法，公开了一种凸轮驱动的6缸活塞机械的理论凸轮曲线，6个凸轮在具有该曲线的凸轮上运动，可以保证吸入管道和排出管道的理论流量脉动为零。但在实际的应用中，考虑到滚轮在上、下止点处运动方向的转变必须是柔顺的，不能有冲击，而且滚轮必须具有一定的直径，因此该凸轮曲线在活塞启动和停止部位的曲线必须进行圆滑，从而使得这个凸轮曲线的设计较为复杂，并且按照最终实际得到的凸轮曲线驱动的6缸泵脉动不会是零。传统的圆周布置斜盘驱动多缸往复泵的理论脉动很小，在文献斜盘式轴向柱塞泵设计一书中给出7缸泵的理论脉动为2. 53%，9缸泵为1. 53%，考虑到往复泵的换流必然引起流量脉动，从工程应用角度考虑，这样的理论脉动便是较为理想的。但斜盘驱动的往复泵普遍用于小流量、高压力、配流盘换流的液力泵，在大流量、高压力的输送泵或泥浆泵中，由于滑靴不能通过将排口的液压油引入而产生静压支撑，因此，滑靴和斜盘的摩擦损失较大。采用多缸配置并设计适宜加工的凸轮曲线从而使流量脉动显著减小是解决往复泵脉动问题的一个有效方案。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构，从而克服现有技术的缺陷，有效地改善往复泵的性能。为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的该机构包括凸轮，由滚轮、滚轮轴、滚轮架、连杆组成的往复运动组件。所述凸轮曲面为绕凸轮轴线的一个连续曲面，并且该曲面和过凸轮轴线的任一平面的交线为一垂直于凸轮轴线的直线；以凸轮轴线为ζ轴，以垂直穿过ζ轴且过凸轮最低点的线轴为X轴，以穿过Z轴且垂直于由Z轴和X轴组成的平面的线轴为y轴，以X、、 Z轴为基础构成笛卡尔坐标系和圆柱面坐标系，则对于任一极角供下的凸轮曲面高度为 Z = /f(1—cos(炉))/2，其中H为凸轮曲面在Z轴方向的最大高度；由滚轮、滚轮轴、滚轮架、连杆组成的往复运动组件数量为大于3的奇数，常选数为7或9 ；滚轮通过滚轮轴固定在滚轮架上，滚轮相对于滚轮架只具有绕自身轴线转动的自由度；连杆一端刚性连接到滚轮轴上，另一端和活塞相连，连杆轴线垂直滚轮轴线并通过滚轮中心。 辅助约束机构保证各连杆中心均勻分布在以凸轮轴线为中心的圆周上，并且辅助约束机构使得每个组件只具有沿和凸轮轴线平行方向运动的自由度并保证每个滚轮的轴线始终穿过凸轮轴线；辅助回程机构保证处于吸程的活塞所对应的滚轮始终和凸轮表面保持接触。由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是(1)使得液体介质输送用往复泵的脉动大大减小；(2)凸轮曲线简单，便于加工；(3)和传统三缸泵比较，采用该装置的泵具有结构紧凑，泵效高，体积小，重量轻的优点。
图1 凸轮轴侧图；图2 凸轮驱动机构主视图；图3:图2的左视图；图中凸轮1滚轮2滚轮架3连杆4滚轮轴5凸轮曲面具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述在图1中，凸轮1的凸轮曲面6按照所述函数加工时，曲面径向长度应大于滚轮架的宽度。图2中，滚轮2通过滚轮轴5固定在滚轮架3上，连杆4和滚轮架3为刚性连接， 例如可以通过焊接或者螺纹连接。凸轮转动推动滚轮时，除了给滚轮以需要的轴向力外，还对滚轮施加了平行于xy 平面的水平方向的力，这个力使得往复运动组件有水平运动倾向，因此，通过辅助约束机构对该组件进行运动约束以保证其只具有平行于凸轮轴线的直线运动自由度。当活塞处于吸程时，辅助回程机构对往复运动组件施加一个指向凸轮曲面方向的力，使滚轮和凸轮曲面始终处于接触状态，从而保证活塞正确的运动规律。每个活塞的瞬时理论流量为^=ffv，其中，d为活塞直径，ν为活塞速度，将处于排程的活塞的瞬时流量相加，就等于泵的排出管的瞬时流量；将处于吸程的活塞的瞬时流
量相加，就等于泵的吸入管的瞬时流量，当使用脉动率时，对
于7缸泵，脉动率等于2. 53，对于9缸泵，等于1.53。当凸轮由电机或发动机带动绕自身轴线转动时，每个往复运动组件借助于辅助约束机构和辅助回程机构做往复运动，从而带动各活塞做交替往复运动，实现了泵的运动机构的工作。
权利要求1.一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构，它包括凸轮，由滚轮、滚轮轴、滚轮架、连杆组成的往复运动组件；其特征在于，凸轮曲面为绕凸轮轴线的一个连续曲面，并且该曲面和过凸轮轴线的任一平面的交线为一垂直于凸轮轴线的直线。
2.根据权利要求1所述的一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构，其特征在于，由滚轮、 滚轮轴、滚轮架、连杆组成的往复运动组件数量为大于3的奇数。
3.根据权利要求1所述的一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构，其特征在于，滚轮通过滚轮轴固定在滚轮架上，滚轮相对于滚轮架只具有绕自身轴线转动的自由度。
4.根据权利要求1所述的一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构，其特征在于，连杆一端刚性连接到滚轮轴上，另一端和活塞相连，连杆轴线垂直滚轮轴线并通过滚轮中心。
专利摘要本实用新型公开了一种用于多缸往复泵的凸轮驱动机构，旨在提供一种流量脉动小、效率高、体积小、重量轻的多缸往复泵驱动机构。它包括凸轮，由滚轮、滚轮轴、滚轮架、连杆组成的往复运动组件；凸轮曲面高度对于任一极角的方程为往复运动组件数量常选数为7或9，滚轮相对于滚轮架只具有绕自身轴线转动的自由度；连杆一端刚性连接到滚轮轴上，另一端和活塞相连；辅助约束机构保证各连杆中心均匀分布在以凸轮轴线为中心的圆周上并使得每个组件只具有沿和凸轮轴线平行方向运动的自由度以及保证每个滚轮的轴线始终穿过凸轮轴线；辅助回程机构保证处于吸程的活塞所对应的滚轮始终和凸轮表面保持接触。
文档编号F04B11/00GK202001233SQ20102023400
公开日2011年10月5日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者吕业武, 方武, 杨志超, 王新之, 王新宇, 赵海滨, 韩飞, 高希彦 申请人:大连志新科技有限责任公司