直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴、控制方法及应用与流程

1.本发明属于组合曲轴技术领域，尤其涉及一种直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴、控制方法及应用。


背景技术：

2.曲柄连杆机构是往复泵动力端、压缩机和发动机的两大机构之一，其工作原理是将往复泵十字头、发动机活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，现有发动机中由于曲柄连杆机构的不可调整性，发动机的压缩比也是固定不变的。随着可变压缩比技术的不断发展，可变压缩比的调节形式也越来越多样化，但在众多调节结构中，偏心轴均有着极其重要的作用。现有技术cn203906526u一种曲轴，具体公开了第一中心轴，与所述第一中心轴同轴的第二中心轴，设置在所述第一中心轴和所述第二中心轴之间的两个圆盘，以及设置在两个所述圆盘之间的偏心轴；所述圆盘与所述第一中心轴同轴，所述第一中心轴、所述第二中心轴、所述圆盘和所述偏心轴一体锻造而成。虽然传统一体曲轴技术成熟、应用广泛，但是该曲轴为一体结构，首先是加工困难，使得生产效率低下，性能不够可靠，不够实用；其次是大多采用双支结构，曲轴支撑间距大、弯矩大、应力大，导致尺寸大、耗材多；此外，曲拐只能设置滑动轴承，而滑动轴承对曲拐表面粗糙度、硬度和尺寸精度和润滑油要求高，且传动效率较低；更为重要的是：外联曲柄轴需要配套联轴器油封，且存在润滑油泄漏问题。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的曲轴为一体结构，加工困难，生产效率低下，性能不可靠且不实用；采用双支结构，曲轴支撑间距大、弯矩大、应力大，导致尺寸大、耗材多；曲拐设置滑动轴承，对曲拐表面粗糙度、硬度和尺寸精度和润滑油要求高，传动效率较低；需要配套联轴器油封，且存在润滑油泄漏问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴、控制方法及应用。
5.本发明是这样实现的，一种直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴包括：
6.输入端曲柄偏心轴、中间曲柄偏心轴、尾端偏心孔曲柄、支撑轴承和轴套；
7.所述输入端曲柄偏心轴与中间曲柄偏心轴通过中间的第一偏心轴固定连接，所述中间曲柄偏心轴与尾端偏心孔曲柄通过第二偏心轴固定连接；
8.所述输入端曲柄偏心轴、中间曲柄偏心轴和尾端偏心孔曲柄外部固定有支撑轴承，所述支撑轴承之间固定有轴套，组合曲轴共设有五个支撑轴承。
9.进一步，所述输入端曲柄偏心轴外端镶嵌两个可调整曲轴轴向位置的角接触滚动支撑轴承，所述支撑轴承之间通过轴套定位固定，输入端曲柄偏心轴一侧设有与驱动机轴配合的直联孔。
10.进一步，所述输入端曲柄偏心轴外端支撑轴承，应选用可调整曲轴轴向位置的角接触滚动轴承。
11.进一步，所述直联孔上设有传动用的平键槽，直联孔底部设有第一拆装螺纹孔，输入端曲柄偏心轴上的第一偏心轴设有第一轴阶，所述第一轴阶用来限制连杆轴承的轴向位移，输入端曲柄偏心轴通过镶嵌的方式插入中间曲柄偏心轴的偏心轴孔内，实现固定连接。
12.进一步，所述中间曲柄偏心轴的偏心轴孔设有凸台，偏心轴孔底部设有第二拆装螺纹孔。
13.进一步，所述中间曲柄偏心轴上的第二偏心轴设有第二轴阶，用来限制连杆轴承的轴向位移，第二偏心轴和偏心轴孔与组合曲轴轴心连线的夹角为120度。
14.进一步，所述中间曲柄偏心轴上设有支撑轴承，所述中间曲柄偏心轴外部通过曲柄轴阶和卡环对支撑轴承轴向定位和固定。
15.进一步，所述中间曲柄偏心轴插入尾端偏心孔曲柄的尾端偏心轴孔内，尾端偏心孔曲柄上设有支撑轴承，外部设有轴阶。
16.进一步，所述尾端偏心孔曲柄外端支撑轴承，应选用可确定曲轴轴向位置的角接触滚动轴承。
17.本发明的另一目的在于提供一种所述直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴的控制方法，所述控制方法包括：输入端曲柄偏心轴与中间偏心轴通过中间的第一偏心轴固定连接，形成第1个拐；中间曲柄偏心轴插入中间曲柄偏心轴的偏心轴孔内，形成第2个拐；中间曲柄偏心轴插入尾端偏心孔曲柄的偏心轴孔内，形成第3个拐，将曲轴分开制造，使用时进行组装。
18.本发明的另一目的在于提供一种包含所述直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴的曲柄连杆机构。
19.本发明的另一目的在于提供一种安装有所述曲柄连杆机构的发动机。
20.结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
21.本发明实施例提供的一种直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴，通输入端曲柄偏心轴与输入端曲柄偏心轴通过中间的第一偏心轴固定连接，形成第1个拐，所述中间曲柄偏心轴插入中间曲柄偏心轴的偏心轴孔内，形成第2个拐，所述中间曲柄偏心轴插入尾端偏心孔曲柄的偏心轴孔内，形成第3个拐，将曲轴分开制造，使用时进行组装，制造简单，实用性强。突破曲轴两端双支撑结构传统技术束缚，通过在曲轴中间曲柄上增设支撑轴承，大幅缩短了支撑间距，降低了曲轴所承受弯矩；曲轴应力小，强度、刚度高，可缩小曲轴外形尺寸，节省原材料，实现曲轴轻量化。
22.传统曲轴输入端均采用在曲柄设置连接轴的技术方案，除存在连接轴泄漏润滑油的问题之外；且需要借助联轴器与动力驱动设备相连，不仅相连对中调节困难，导致引起震动、噪声；而且加大了产品外形尺寸。通过加长曲柄，曲柄内设联轴器直联孔；将曲柄轴优化为内联轴器直联孔的技术方案，解决了传统曲轴存在的上述问题，有利于产品的轻量化与可靠性；此外，通过曲柄外增设一个支撑轴承，进一步提高了曲柄的支撑刚度，保障了与动力驱动轴同轴度，确保产品运行不卡阻，降低能耗、提高产品传动效率与可靠性。
23.本发明实施例结构简单效果明显，能够很好地实现曲轴的加工制造。
24.本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴，采用在中间增设支撑支撑，大幅缩短了支撑间距，降低了曲轴所承受弯矩；曲轴
3，所述中间曲柄偏心轴上的第二偏心轴2-4设有第二轴阶2-5，用来限制连杆轴承的轴向位移，偏心轴和偏心轴孔与组合曲轴轴心连线的夹角为120度，曲柄2上设有支撑轴承4，通过曲柄轴阶2-6和卡环6来限制支撑轴承轴向位移，中间曲柄偏心轴插入中间曲柄偏心轴的偏心轴孔内，形成第2个拐。
36.中间曲柄偏心轴插入尾端偏心孔曲柄3的尾端偏心轴孔3-1内，形成第3个拐，尾端偏心孔曲柄上设有可确定曲轴轴向位置的角接触滚动支撑轴承4。
37.所述直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴由一件输入端曲柄偏心轴1，两件中间曲柄偏心轴2和一件尾端偏心孔曲柄3构成。驱动机旋转轴与输入端曲柄偏心轴直联孔1-1、平键槽1-2直联，驱动组合曲轴旋转，借助往复机构中的连杆、轴承十字头，将旋转运动转化成往复运动。
38.为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
39.本发明实施例一种直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴，是基于前期三拐四支点组合曲轴提出。且三拐四支点组合曲轴在往复式油气混输泵产品应用近十年，具有提高曲轴传动效率与可靠性特性，深受到用户青睐。重要的是：传统整体曲轴，曲拐只能设置滑动轴承，剖分连杆，而滑动轴承对曲拐表面粗糙度、硬度和尺寸精度和润滑油要求高，且传动效率较低。偏心轴式组合曲轴曲拐可设置滚动轴承，解决了传统整体曲轴存在的上述问题。今后，有望取代其他往复泵、往复式压缩机等往复机械产品中的传统一体曲轴，扩大应用范围。
40.本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
41.本发明实施例一种直联式三拐五支点偏心轴式组合曲轴，是基于前期三拐四支点组合曲轴提出。且三拐四支点组合曲轴在往复式油气混输泵产品应用近十年，具有提高曲轴传动效率与可靠性特性，深受用户青睐。
42.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。