[发明专利]直线往复机构

说明书

本发明是一种作直线往复运动的机构。可用于需要作直线往复运动的设备上。

将旋转运动变为直线往复运动，多采用曲柄连杆机构，对称链条、链轮机构和直线电机几种。

曲柄连杆机构存在的主要问题，一是传递能量效率低。滑块运动规律是按Y＝Rsiωt变化，传递后所作的有效功与输入功比为：η＝W_输出/W_输入＝^π₀sinωt+^2π_π-sinωt/2/πR＝2/π≈0.64，因此输出功的极限值仅为64%，损失在曲柄连杆机构的功为36%。二是在一个周期内力的传递是不稳定的。∴F＝mRω²cosωt，力随着时间不断在变化，对用曲柄连杆机构的设备，如往复活塞压缩机，往复活塞泵的排量就不稳定。三是行程的增大受到限制。要增加行程，就要按比例增加曲柄的回转半径和连杆的长度。当行程达到一定的长度时，引起总重量的增加是惊人的，而机件的放大，机体总重量的增加又给加工、运输、安装带来一系列问题，因此行程的增加受到了限制。

对称链条、链轮机构是由大滑轮18、钢丝绳17、链轮16、圆形换向器15、链条19、气动平衡连接器14及动力源部分组成，换向器通过销子20与链条连接。由于是软传动只能作抽油机用，而不能作其它用途，见附图7a、7b。链条抽油机采用对称链条链轮机构，虽然提高了传动效率30%，但仍存在不可克服的问题。一是链条抽油机由于采用链轮传动，无法解决链轮单面受力的问题，因此在上下死点换向时产生剧烈撞击，使机体在半周期发行一次振动。二是所有链条是在自由状态且不受约束，由于链轮单面受力，在上下死点突然卸载与加载引起剧烈振动，使链条的寿命大大缩短。三是抽油机的悬挂装置是用钢丝绳经过大滑轮与换向器连接，运转过程中钢丝绳受频繁交变弯曲应力的作用，很容易损坏，即使用特制的钢丝绳，其使用寿命仅为一年。之所以采用以上结构是由于换向器在运转的一个周期内始终不能走直线，只有采用以上悬挂结构，才能使悬挂装置与井口对中，不致引起光杆在使用中发生弯曲。四是链条抽油机的平衡采用气动平衡。不但结构复杂，而且使用寿命短。

直线电机存在的主要问题是，直线电机的次极作往复直线运动时，往复一周必须停两次启动两次，一般启动电流比正常运转电流大9倍左右。因为频繁的启动，铜损铁损消耗输入能量的55%，因此直线电机传递能量的效率仅为45%。

本发明的目的是要提供一种新的直线往复机构，用于各种需要作直线运动的装置中，可以代替曲柄连杆机构克服其效率低下，以及行程增加受限制的缺点;又可以代替对称链条链轮机构，克服其在软传动过程中在上、下死点换向时产生的机体振动，尤其是换向器在一个周期内始终不能走直线的缺点，还可以代替直线电机的次极，克服其启动频繁，铜损铁损消耗输入能量大的缺点。

本发明的目的是这样实现的：由链条、链轮、换向器、动力源组成的直线往复机构，有四个带长环形孔的环状轨道体，它的一个端面上置有长环形轨道槽，两个轨道体为一副，其轨道槽相对安装;链条有两条，其结构与普通链条不同之处是销轴两端伸出链条外，两端镶有滚子并分别装在相对安装的轨道槽内，另外链条上有一节（二片）链片是三角链片，它置于封闭链的内侧，并与一长销轴中部连接，长销轴位于轨道体的长环形孔中;换向器为工字型，其四角内侧有槽，两副轨道体在工字型左、右两则，轨道体长环形孔中的长销轴通过滚子装在换向器的四角槽内;用连接板固定连接两副轨道体，连接板的中心孔与换向器工字的中心孔同心;链条外接链轮并由动力源驱动。

带有直线段的环形轨道的作用：（一）是镶嵌链条两端伸出长销轴上的滚子;（二）是约束链条，使链条变成能灵活转动的硬传动件，链条即可承受拉力可承受压力;（三）是使链条和换向器上的负荷在下直线段作完全标准等速直线运动;（四）是消除换向器所带的负荷在上下死点附近的振动;（五）是消除对称链条链轮机构中因用链轮悬挂链条，链条产生的单面力的作用，即代替链轮的作用，又不产生链轮的跳齿，爬高，多边形效应副作用。

链条的作用是：（一）传递动力;（二）是带动换向器及其上的负荷。当对称的两条链条在动力源驱动下，作相反方向转动时，就能保证换向器在对称的两个带有直线段轨道的中心线上作完全的等速直线运动，运行到轨道上、下死点附近换向时作简谐运动。