曲轴模拟装置、检测设备和方法与流程

1.本发明涉及一种曲轴模拟装置，该曲轴模拟装置适用于模拟涡旋压缩机中的曲轴的运动。本发明还涉及采用了这种曲轴模拟装置的检测设备以及利用这种检测设备检测运动部件的偏心运动轨迹的方法。


背景技术：

2.运动部件的偏心运动在机械设备和工业产品上运用得十分广泛，它可以提供理想的运动轨迹或者通过持续的压缩提供更高的气压或油压。以涡旋压缩机为例，能够更加高效地提供更加稳定的气压输出。
3.当需要对运动部件的偏心运动轨迹进行手动检测时，往往没有合适的曲轴可以方便地伸入到运动部件内部为其传输动力，或者不方便与运动部件进行定位，或者不能在工装和运动部件组装完成后插入到运动部件内。具体地，在手动模拟运动部件偏心运动之前，需要先将该运动部件置于工装内，然而由于工装的空间有限，所以用于提供动力的曲轴很难通过工装伸入到运动部件内部。结果，对检测工作造成了很大的阻力。
4.因此，希望设计出一种可伸缩式曲轴。这种曲轴能够很方便地插入到运动部件内部，并切换到工作模式，使得手动检测运动部件的偏心运动很容易实现。


技术实现要素：

5.【技术问题】
6.为了解决上述技术问题以及潜在的其他技术问题而做出了本发明。
7.【技术方案】
8.根据本发明的一方面，提供一种曲轴模拟装置。所述曲轴模拟装置包括：
[0009]-固定轴，所述固定轴总体上呈圆柱状并且具有第一轴向端部和第二轴向端部，在所述固定轴内设置有通孔，所述通孔沿着所述固定轴的轴向延伸并贯穿所述固定轴；
[0010]-楔形杆，所述楔形杆插设在所述通孔中，所述楔形杆能够在外力的作用下沿着所述固定轴的轴向移动，所述楔形杆的第一端能够从所述固定轴的第一轴向端部伸出，所述楔形杆的第二端从所述固定轴的第二轴向端部伸出，在所述楔形杆的第一端设置有斜面，使得所述楔形杆的第一端呈楔形；
[0011]-支杆，所述支杆沿着所述固定轴的轴向从所述固定轴的第一轴向端部伸出，所述支杆的第一端为自由端，所述支杆的第二端固定到所述固定轴的第一轴向端部；
[0012]-可移动轴，所述可移动轴总体上呈圆柱状，在所述可移动轴内设置有扁通孔，所述扁通孔沿着所述可移动轴的轴向延伸并贯穿所述可移动轴，所述支杆插设在所述扁通孔中，以将所述可移动轴套设在所述支杆上，所述扁通孔在所述可移动轴的径向上的尺寸允许所述可移动轴沿着所述可移动轴的径向发生偏移，并且在所述可移动轴沿着所述可移动轴的径向发生偏移之前所述扁通孔允许所述楔形杆的第一端插入所述扁通孔中；以及
[0013]-弹簧，所述弹簧的一端抵接在所述支杆上，所述弹簧的另一端抵接在所述可移动
轴的扁通孔的内壁上，以便沿着所述可移动轴的径向向外推压所述可移动轴。
[0014]
在所述曲轴模拟装置的非工作状态下，所述楔形杆的第一端插设在所述扁通孔中，所述可移动轴由于受到所述楔形杆的第一端的阻挡而不能沿着所述可移动轴的径向发生偏移，此时所述可移动轴的中心轴线基本上对准所述固定轴的中心轴线，使得所述曲轴模拟装置总体上呈直轴的形式。在所述曲轴模拟装置的工作状态下，所述楔形杆的第一端从所述扁通孔移出并收缩到所述通孔中，所述可移动轴在所述弹簧的弹力作用下沿着所述可移动轴的径向向外偏移，此时所述可移动轴的中心轴线偏离所述固定轴的中心轴线，使得所述曲轴模拟装置总体上呈曲轴的形式，并且所述固定轴能够带动所述可移动轴做偏心转动。
[0015]
优选地，在所述固定轴的第一轴向端部的端面上设置有凸部，并且在所述可移动轴的与所述固定轴的第一轴向端部对置的端面上设置有凹槽，所述凹槽沿着所述可移动轴的偏移方向延伸，所述凸部嵌入所述凹槽中。当所述可移动轴沿着所述可移动轴的径向发生偏移时，所述凸部能够在所述凹槽中滑动。当所述固定轴绕其中心轴线旋转时，所述凸部能够向所述凹槽的侧壁施加周向力，从而带动所述可移动轴做偏心转动。
[0016]
所述支杆和所述固定轴可以是一体成型的整体构件。或者，所述支杆可以是相对于所述固定轴分立的部件，所述支杆的第二端插入并紧固到所述固定轴的第一轴向端部的孔中。
[0017]
具体地，当所述楔形杆的第二端被外力拉拽时，所述楔形杆沿着所述固定轴的轴向远离所述可移动轴移动，使得所述楔形杆的第一端从所述扁通孔移出并收缩到所述通孔中。当所述楔形杆的第二端被外力推压时，所述楔形杆沿着所述固定轴的轴向向着所述可移动轴移动，所述楔形杆的第一端从所述通孔伸出并逐渐插入所述可移动轴的扁通孔中，使得所述可移动轴由于受到所述楔形杆的第一端的斜面的抵压而返回到没有发生偏移的状态。
[0018]
可选地，在所述支杆的第一端设置有阻挡块，以防止所述可移动轴从所述支杆上脱落。
[0019]
可选地，所述楔形杆的两端的直径大于所述楔形杆的中间段的直径，并且所述通孔的中间段的直径小于所述楔形杆的两端的直径，以防止所述楔形杆从所述通孔中脱落。
[0020]
根据本发明的另一方面，提供一种检测设备，该检测设备适用于检测运动部件的偏心运动轨迹。所述检测设备包括：根据前一方面所述的曲轴模拟装置；以及工装，在所述工装上设置有工装孔，并且在所述工装中预先布置有待检测的运动部件。在所述曲轴模拟装置的非工作状态下，所述可移动轴以及所述固定轴的一部分能够插入所述工装孔中，使得所述可移动轴插入待检测的运动部件中，以便在所述曲轴模拟装置的工作状态下由所述可移动轴驱动待检测的运动部件做偏心运动。
[0021]
根据本发明的另一方面，提供一种使用前一方面所述的检测设备检测运动部件的偏心运动轨迹的方法。该方法包括：
[0022]-将待检测的运动部件布置在所述工装中；
[0023]-在所述曲轴模拟装置的非工作状态下，将所述可移动轴以及所述固定轴的一部分插入所述工装孔中，使得所述可移动轴插入待检测的运动部件中；
[0024]-以外力拉拽所述楔形杆的第二端，使所述楔形杆沿着所述固定轴的轴向远离所
述可移动轴移动，所述楔形杆的第一端从所述扁通孔移出并收缩到所述通孔中，所述可移动轴在所述弹簧的弹力作用下沿着所述可移动轴的径向向外偏移，此时所述可移动轴的中心轴线偏离所述固定轴的中心轴线，由此使得所述曲轴模拟装置切换为工作状态；以及
[0025]-以外力驱动所述固定轴绕其中心轴线旋转，所述固定轴带动所述可移动轴做偏心转动，所述可移动轴驱动待检测的运动部件做偏心运动。
[0026]
上述方法还可以包括：在检测完了所述运动部件的偏心运动轨迹之后，以外力推压所述楔形杆的第二端，使所述楔形杆沿着所述固定轴的轴向向着所述可移动轴移动，所述楔形杆的第一端从所述通孔伸出并逐渐插入所述可移动轴的扁通孔中，使得所述可移动轴由于受到所述楔形杆的第一端的斜面的抵压而返回到没有发生偏移的状态；以及将所述曲轴模拟装置从所述工装孔中取出。
[0027]
在上述方法中，可以由所述检测设备的操作者的手施加所述外力。
[0028]
【技术效果】
[0029]
对于以驱动轴驱动的在工装中做偏心运动的部件，本发明所提供的曲轴模拟装置能够作为驱动连接轴而便于在工装中插拔，在工作状态和非工作状态之间便捷切换。同时，本发明所提供的曲轴模拟装置的结构简单，实用效果好，适于工程应用。
附图说明
[0030]
为了便于理解本发明，在下文中基于示例性实施例并结合附图来更详细地描述本发明。在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。应当理解的是，附图仅是示意性的，附图中的构件的尺寸和比例不一定精确。
[0031]
图1a和图1b是根据本发明的示例性实施例的曲轴模拟装置的部分分解透视图；
[0032]
图2a和图2b是处于非工作状态下的曲轴模拟装置的纵截面图和立体图；
[0033]
图3a和图3b是处于工作状态下的曲轴模拟装置的纵截面图和立体图；并且
[0034]
图4a和图4b分别是沿着图3a中的平面a-a和沿着图3b中的平面b-b截取的根据本发明的变型例的曲轴模拟装置的示意性横截面图。
具体实施方式
[0035]
在下文中参考附图来详细描述本发明。
[0036]
图1a和图1b是根据本发明的示例性实施例的曲轴模拟装置的部分分解透视图。
[0037]
如图1a和图1b所示，曲轴模拟装置主要包括固定轴1、支杆14、可移动轴2、楔形杆3和弹簧4。
[0038]
具体地，固定轴1具有主体11，总体上呈圆柱状并且具有第一轴向端部和第二轴向端部。可选地，在固定轴1的第二轴向端部的外周上设置有摩擦力较大的握持区12，以便于曲轴模拟装置的操作者用手握持和施加外力。在固定轴1内设置有通孔13。通孔13沿着固定轴1的轴向延伸并贯穿固定轴1。
[0039]
支杆14沿着固定轴的轴向从固定轴1的第一轴向端部伸出。支杆14的第一端为自由端，支杆的第二端142固定到固定轴1的第一轴向端部。在图1a和图1b所示的实施例中，支杆14是相对于固定轴1分立的部件，支杆14的第二端142插入并紧固到固定轴1的第一轴向端部的孔16中。另外，虽然没有在附图中明确地示出，但是本领域技术人员能够想到的是，
支杆14可以通过焊接、螺纹配合或者花键配合等方式紧固到固定轴1的第一轴向端部。可选地，支杆14和固定轴1是一体成型的整体构件。优选地，支杆14的中心轴线与固定轴1的中心轴线oo’共线。
[0040]
楔形杆3被预先插设在通孔13中。楔形杆3能够在外力的作用下沿着固定轴1的轴向移动。楔形杆3的第一端能够从固定轴1的第一轴向端部伸出，楔形杆3的第二端从固定轴1的第二轴向端部伸出。在楔形杆3的第一端设置有斜面31，使得楔形杆3的第一端呈楔形。可选地，楔形杆3的两端的直径大于楔形杆的中间段33的直径，并且相应地，通孔13的中间段的直径小于楔形杆3的两端的直径，以防止楔形杆3从通孔13中脱落。具体地，在楔形杆3的第二端设置有阻挡块32。除了能够防止楔形杆3从通孔13中脱落，阻挡块32还便于曲轴模拟装置的操作者用手向楔形杆3施加外力(拉力或推力)。
[0041]
可移动轴2总体上呈圆柱状。在可移动轴2内设置有扁通孔21。扁通孔21沿着可移动轴2的轴向延伸并贯穿可移动轴2。支杆14插设在扁通孔21中，以将可移动轴2套设在支杆14上。可选地，在支杆14的第一端设置有阻挡块141，以防止可移动轴2从支杆14上脱落。扁通孔21在可移动轴2的径向上的尺寸允许可移动轴2沿着可移动轴2的径向发生偏移。在可移动轴2沿着可移动轴2的径向发生偏移之前，扁通孔21允许楔形杆3的第一端插入扁通孔中。
[0042]
弹簧4的一端抵接在支杆14上，另一端抵接在可移动轴2的扁通孔21的内壁上，以便沿着可移动轴2的径向向外推压可移动轴2，即沿着可移动轴2的径向朝着远离支杆14的方向推压可移动轴2。为了将弹簧4定位，在支杆14的外周上设置有用于收纳弹簧4的一端的孔143，并且相应地在扁通孔21的内壁上设置有用于收纳弹簧4的另一端的孔23。另外，在支杆14和/或可移动轴2上还可以设置有便于安装和固定弹簧4的工艺孔。出于简洁的目的，没有在附图中示出这些工艺孔。另外，虽然在附图中仅示意性地示出了一个弹簧4，但是本领域技术人员能够想到的是，可以根据实际需要设置多个弹簧4。
[0043]
可选地，在固定轴1的第一轴向端部的端面上设置有凸部15，并且在可移动轴2的与固定轴1的第一轴向端部对置的端面上设置有凹槽22。凹槽22沿着可移动轴2的偏移方向延伸，凸部15嵌入凹槽22中。当可移动轴2沿着可移动轴2的径向发生偏移时，凸部15能够在凹槽22中滑动(实际上，凸部15没有发生移动，而是凹槽22发生了移动)。另外，当固定轴1绕其中心轴线oo’旋转时，凸部15能够向凹槽22的侧壁施加周向力，从而带动可移动轴2做偏心转动。
[0044]
图2a和图2b是处于非工作状态下的曲轴模拟装置的纵截面图和立体图。图3a和图3b是处于工作状态下的曲轴模拟装置的纵截面图和立体图。
[0045]
如图2a和图2b所示，在曲轴模拟装置的非工作状态下，楔形杆3的第一端插设在扁通孔21中，可移动轴2由于受到楔形杆3的第一端的阻挡而不能沿着可移动轴2的径向发生偏移，此时可移动轴2的中心轴线基本上对准固定轴的中心轴线oo’，使得曲轴模拟装置总体上呈直轴的形式。
[0046]
为了使曲轴模拟装置切换为工作状态，以外力拉拽楔形杆3的第二端，使楔形杆3沿着固定轴1的轴向远离可移动轴2移动(即，沿着箭头r2所示的方向移动)。这样，楔形杆3的第一端从扁通孔21移出并收缩到通孔13中，可移动轴2在弹簧4的弹力作用下沿着可移动轴2的径向向外偏移(即，沿着箭头r3所示的方向移动)。此时，可移动轴2的中心轴线偏离固
定轴1的中心轴线oo’，使得曲轴模拟装置总体上呈曲轴的形式，固定轴1能够带动可移动轴2做偏心转动，如图3a和图3b所示。
[0047]
本发明还提供一种检测设备(未示出)，该检测设备适用于检测运动部件的偏心运动轨迹。该检测设备包括如上文中描述的曲轴模拟装置以及工装。在工装上设置有工装孔，并且在工装中预先布置有待检测的运动部件。在曲轴模拟装置的非工作状态下，可移动轴2以及固定轴1的主体11的一部分(例如，未被握持区12覆盖的部分)能够插入工装孔中，使得可移动轴2插入待检测的运动部件中，以便在曲轴模拟装置的工作状态下由可移动轴2驱动待检测的运动部件做偏心运动。
[0048]
本发明还提供一种使用如上文中描述的检测设备检测运动部件的偏心运动轨迹的方法。该方法包括：
[0049]-将待检测的运动部件布置在工装中；
[0050]-在曲轴模拟装置的非工作状态下，将可移动轴2以及固定轴1的一部分(例如，未被握持区12覆盖的部分)沿着如图2b中的箭头r1所示的方向插入工装孔中，使得可移动轴2插入待检测的运动部件中；
[0051]-在保持固定轴1不动的情况下，以外力拉拽楔形杆3的第二端，使楔形杆3沿着固定轴1的轴向远离可移动轴2移动(即，沿着箭头r2所示的方向移动)，楔形杆3的第一端从扁通孔21移出并收缩到通孔13中，可移动轴2在弹簧4的弹力作用下沿着可移动轴2的径向向外偏移(即，沿着箭头r3所示的方向移动)，此时可移动轴2的中心轴线偏离固定轴1的中心轴线oo’，由此使得曲轴模拟装置切换为工作状态；以及
[0052]-以外力驱动同定轴1绕其中心轴线oo’旋转，固定轴1带动可移动轴2做偏心转动，可移动轴2驱动待检测的运动部件做偏心运动。
[0053]
该方法还可以包括：在检测完了运动部件的偏心运动轨迹之后，以外力推压楔形杆3的第二端，使楔形杆3沿着固定轴的轴向向着可移动轴2移动，楔形杆3的第一端(即，楔形尖端)从通孔13伸出并逐渐插入可移动轴2的扁通孔21中，使得可移动轴2由于受到楔形杆3的第一端的斜面31的抵压而返回到没有发生偏移的状态；然后，将曲轴模拟装置从工装孔中取出。
[0054]
可以由检测设备的操作者的手施加上述外力，这些外力包括使得楔形杆3移动的拉力和推力以及使固定轴1绕其中心轴线oo’旋转的驱动力。
[0055]
【变型例】
[0056]
变型例1
[0057]
虽然前文主要描述了支杆14总体上呈圆柱体形状的实施例，但是应当理解的是，在变型例1中，支杆14可以总体上呈棱柱的形状(例如，四棱柱的形状)，只要允许支杆14在扁通孔21中沿着可移动轴2的径向偏移即可。
[0058]
另外，可以将扁通孔21的尺寸设置为不允许棱柱状的支杆14在扁通孔21中相对于扁通孔21旋转。这样，棱柱状的支杆14能够起到确定可移动轴2的移动方向以及向可移动轴2传递扭矩的作用。在这种情况下，可以取消如前文所描述的实施例中的凸部15和凹槽22。
[0059]
图4a和图4b分别是沿着图3a中的平面a-a和沿着图3b中的平面b-b截取的根据变型例1的曲轴模拟装置的示意性横截面图，其中，为了与前文中已描述的对应的部件相区别，在图4a和图4b中的对应部件的附图标记的右上角增加了单引号。另外，出于简洁的目
的，在图4a和图4b中未示出设置于孔23’和孔143’中的弹簧，但是本领域技术人员能够想象到该弹簧的存在。
[0060]
具体地，如图4a所示，楔形杆3’开始沿着固定轴的轴向远离可移动轴2’的方向移动(即，在图4a的视角下为垂直于图面向里的方向移动)。随着楔形杆3’的移动，可移动轴2’逐渐不再受到楔形杆3’(斜面31’)的抵压。于是，在设置于孔23’和孔143’中的弹簧(未示出)的推力作用下，可移动轴2’逐渐沿着箭头r3所示的方向(在图4b的视角下为竖直向上的方向)远离支杆14’移动，最终使得曲轴模拟装置切换为如图3a、图3b和图4b所示的工作状态。
[0061]
在这种情况下，由于支杆14’总体上呈四棱柱的形状并具有相互平行的平坦的左右侧面，同时扁通孔21’具有相互平行的平坦的左右内侧表面，所以扁通孔21’和支杆14’所形成的滑动配合构造能够确定可移动轴2’的移动方向。另外，将扁通孔21’的尺寸设置为不允许棱柱状的支杆14’在扁通孔21’中相对于扁通孔21’旋转，这样，支杆14’可以向可移动轴2’传递扭矩，进而带动可移动轴2’旋转。因此，在这种情况下，可以取消(也可以不取消)如前文所描述的实施例中的凸部15和凹槽22。
[0062]
变型例2
[0063]
在前文中描述了凸部15设置在固定轴1，而凹槽22设置在可移动轴2上的实施例。应当理解的是，也可以在固定轴1上设置凹槽，而相应地在可移动轴2上设置凸部。另外，凸部和凹槽的尺寸和数量没有特别的限制。
[0064]
变型例3
[0065]
虽然前文描述的曲轴模拟装置适用于模拟涡旋压缩机中的曲轴的运动，但是应当理解的是，该曲轴模拟装置可以用作做偏心运动的其他类型的运动部件的驱动轴。另外，在本发明的基础上进行改进和完善的技术方案(例如，增加防松垫圈或保护盖、额外地施加粘合剂或焊料、增设润滑剂或散热剂通道等)都属于本文隐含地公开的内容。
[0066]
虽然在上文中参考具体的实施例对本发明的技术目的、技术方案和技术效果进行了详细的说明，但是应当理解的是，上述实施例仅是示例性的，而不是限制性的。在本发明的实质精神和原则之内，本领域技术人员做出的任何修改、等同替换、改进均被包含在本发明的保护范围之内。