平衡式曲轴及相应的往复式压缩机的制作方法

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及曲轴技术领域，具体是指一种平衡式曲轴及相应的往复式压缩机。

背景技术：

现有技术中，由于高转速压缩机相对于低转速压缩机能大大减少机组体积以及厂房占地面积等优势正在广泛被运用，长期以来高转速压缩机的振动较低转速压缩机明显要大，长期以来一直被作为研究对象。其主要是由于往复惯性力以及力矩不能有效地被平衡导致的，而不平衡惯性力以及力矩与压缩机的转速平方成正比，所以转速越是高的机组，振动值越是大。虽然现有技术也运用在曲轴加平衡块来解决该问题，但是由于现有技术将平衡块设于曲轴中段位置，作用力距离较短，使得平衡质量需要很大，对于曲轴箱的体积需求也较大，其结构可参阅图1所示，图中箭头所指方向均为作用在该曲轴上的往复惯性力，从图中可看出平衡块1设于该曲轴的中段位置，并位于扰力矩作用点2的同一侧，设于该位置的平衡块1体积较大，因此，对于曲轴箱体积的要求也较大。其为了平衡压缩机的往复惯性力矩，使得该列产生的力矩抵消需要在曲柄臂上增加平衡块，但是由于该形式对平衡块的质量需求较大，需要将整列往复惯性质量平衡。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种可减小平衡块质量与曲轴箱体的平衡式曲轴及相应的往复式压缩机。

为了实现上述目的，本实用新型的平衡式曲轴及相应的往复式压缩机如下：

该平衡式曲轴，其主要特点是，所述的平衡式曲轴的扰力矩作用点两侧分别设有一平衡块。

较佳地，两块所述的平衡块的质量相等、轴线的径向方向相反、质心方向相反。

更佳地，一块所述的平衡块的轴线与所述的平衡式曲轴中一曲拐的轴线呈45°夹角，另一块所述的平衡块的轴线与所述的曲拐的轴线呈-45°夹角。

该往复式压缩机，包括缸体及设置于所述的缸体内的平衡式曲轴，其主要特点是，所述的平衡式曲轴为上述任一项所述的平衡式曲轴。

采用该平衡式曲轴及相应的往复式压缩机，由于所述的平衡式曲轴的作用点两侧分别设有一平衡块，可有效减小平衡块质量与曲轴箱的体积，由于平衡块外径减小，有效降低了曲轴箱的高度.通过计算，压缩机在旋转一周产生的力矩有效的被平衡块完全抵消，合理的减少投入成本。

附图说明

图1为现有技术中的一曲轴的结构示意图。

图2为本实用新型的平衡式曲轴的主视图。

图3为本实用新型的平衡式曲轴的侧视图。

图4为扭力矩和平衡块扭矩关系示意图。

附图标记

1平衡块

2扰力矩作用点

3第一曲拐

4第二曲拐

5第三曲拐

6第四曲拐

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

在该实施例中，按四列往复式压缩机为原形对本实用新型进行说明，如图2、3所示，本实施例中的平衡式曲轴将现有技术中的曲轴的曲柄臂上的平衡块1取消，而在其扰力矩作用点2两侧分别设有一平衡块1。两块所述的平衡块1的质量相等、轴线的径向方向相反、质心方向相反。

在该实施例中，一块所述的平衡块1的轴线与所述的平衡式曲轴中一曲拐的轴线呈45°夹角，另一块所述的平衡块1的轴线与所述的曲拐的轴线呈-45°夹角。

这种设置可将现有技术中的曲轴上的平衡块1的数量由4块减少至2块，质量降低了50％。由于平衡块1外径减小，有效降低了曲轴箱的高度.通过计算，压缩机在旋转一周产生的力矩有效的被平衡块1完全抵消。

上述实施例中，在曲轴两端增加与曲拐轴心呈-45°(-45°)的平衡块1，加大了平衡块1与压缩机扰力矩作用点2的距离，从而降低了平衡往复力矩所需要的平衡块1质量。通过45度角的平衡块1在水平方向的分力保证了在压缩机旋转过程中始终保持的力矩的平衡，从而消除压缩机的震动。

如图2所示，一平衡块1位于第一曲拐3的中心及第二曲拐4的中心的左侧，另一平衡块1位于第三曲拐5的中心及第四曲拐6的中心的右侧，而第一曲拐3的中心及第二曲拐4的中心位于扰力矩作用点2的左侧，而第三曲拐5的中心及第四曲拐6的中心位于扰力矩作用点2的右侧(图中虚线部分为该平衡式曲轴的中线)。

如图3所示，一块所述的平衡块1的轴线与所述的平衡式曲轴中的第四曲拐6的轴线呈45°夹角，另一块所述的平衡块1的轴线与所述的第四曲拐6的轴线呈-45°夹角(图中虚线部分为该平衡式曲轴的中线)。

下面以将本平衡式曲轴应用于四列对称平衡压缩机为例，对其工作原理进行进一步说明：

分别在曲轴的两轴端设置两个方向相反质量相等的平衡块。由于四列对称平衡压缩机在运行过程当中惯性力是可以通过两侧的往复质量相等来解决，但是往复力矩因为气缸列到作用点有距离存在只有通过曲轴平衡块来解决。通过分析得出四列对称往复惯性力矩耦合在-45°方向能被抵消。将机组的往复质量得出水平扰力矩后在利用平衡块的旋转惯性力矩来平衡机组水平扰力矩。计算得出平衡块的质心位置，并由两块平衡块产生的力矩叠加。使得机组在曲轴旋转到任意角度均能实现力矩的平衡。如图4所示，图4为扭力矩和平衡块扭矩关系示意图，其中，起始点位于上方的曲线为平衡块扭矩叠加的效果示意图，起始点位于下方的曲线为扭力矩求和的效果示意图，从图中可直观看出，两个力之间可相互抵消，达到平衡的效果。

在一往复式压缩机中，包括缸体及设置于所述的缸体内的平衡式曲轴，所述的平衡式曲轴为上述实施例中所述的平衡式曲轴。

采用该平衡式曲轴及相应的往复式压缩机，由于所述的平衡式曲轴的作用点两侧分别设有一平衡块，可有效减小平衡块质量与曲轴箱的体积，由于平衡块外径减小，有效降低了曲轴箱的高度.通过计算，压缩机在旋转一周产生的力矩有效的被平衡块完全抵消，合理的减少投入成本。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

技术特征：

1.一种平衡式曲轴，其特征在于，所述的平衡式曲轴的扰力矩作用点两侧分别设有一平衡块；

两块所述的平衡块的质量相等、轴线的径向方向相反、质心方向相反；

一块所述的平衡块的轴线与所述的平衡式曲轴中一曲拐的轴线呈45°夹角，另一块所述的平衡块的轴线与所述的曲拐的轴线呈-45°夹角。

2.一种往复式压缩机，包括缸体及设置于所述的缸体内的平衡式曲轴，其特征在于，所述的平衡式曲轴为权利要求1中任一项所述的平衡式曲轴。

技术总结
本实用新型涉及一种平衡式曲轴及相应的往复式压缩机，其中，所述的平衡式曲轴的作用点两侧分别设有一平衡块，可有效减小平衡块质量与曲轴箱的体积，由于平衡块外径减小，有效降低了曲轴箱的高度.通过计算，压缩机在旋转一周产生的力矩有效的被平衡块完全抵消。采用该种结构的平衡式曲轴及相应的往复式压缩机，可在保证其性能的同时，合理的减少投入成本。

技术研发人员：蒋兴华;金晶;黄燕;邓元红
受保护的技术使用者：上海东方压缩机制造有限公司
技术研发日：2019.07.09
技术公布日：2020.05.22