專利名稱：氣動動力轉換設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣動動力轉換設備，氣動就是以壓縮空氣為動力源，帶動機械完成伸縮或旋轉動作。
背景技術：
由于氣動是利用空氣具有壓縮性的特點，吸入空氣壓縮儲存，空氣便像彈簧一樣具有了彈力，然后用控制元件控制其方向，帶動執行元件的旋轉與伸縮。從大氣中吸入多少空氣就會排出多少到大氣中，不會產生任何化學反應，也不會消耗污染空氣的任何成分，另外氣體的粘性較液體要小，所以說流動速度快，所以說主要特點便是節能環保。另外由于氣動裝置具有結構簡單、輕便、安裝維護簡單的特點，從而為能夠在工況比較惡劣的條件下廣泛使用。另外其輸出力以及工作速度的調節非常容易、可靠性高，使用壽命長、可短時間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應、可實現緩沖，對沖擊負載和過負載有較強的適應能力，這些特點都是如礦山等惡劣工況條件下所需要的。此外在一定條件下，可使氣動裝置有自保持能力。全氣動控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場合使用。由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應，遠距離輸送。因此，在工礦相對比較惡劣，甚至一些比較常規的場合，氣動裝置都能夠得到比較廣泛的應用。把壓縮氣體所蘊含的勢能轉換成其他形式的能量的裝置就是氣動元件中的執行元件，比如氣缸、氣動馬達等，其中最終獲得轉動的元件多是氣動馬達、氣動轉盤等，如氣動馬達，又叫風動馬達，是指將壓縮空氣的壓力能轉換為旋轉的機械能的裝置，其最終能量轉換的效率取決于氣動馬達進出口的氣體的壓力比，相對來說，由于通常情況下出口壓力相對比較高，能量損耗比較高，也就是效率比較低。另外氣動馬達還有一個固有缺陷就是排氣壓力大造成噪音非常大，還容易產生振動。發明新型內容因此，本實用新型為了克服現有轉動輸出的氣動裝置效率相對較低的缺陷，提供了一種效率較高的氣動動力轉換設備。本實用新型采用以下技術方案該實用新型氣動動力轉換設備，包括驅動單元和輸出單元，其中輸出單元包括主軸和設置在該主軸上的一組被動齒輪；而所述驅動單元包括后氣缸；杠桿機構，一端聯接所述后氣缸而構成驅動端；曲柄連桿，該曲柄連桿的一端聯接于所述杠桿機構的另一端；曲軸，其連桿頸聯接所述曲柄連桿的另一端；后主動齒輪，聯接在所述曲軸的主軸頸上，為與一個所述被動齒輪嚙合的單向驅動的齒輪；前氣缸，連接壓縮氣源，并通過控制閥連接所述后氣缸，以在該前氣缸的推進行程CN 202073597 U
說明書
2/4頁 做功完畢后連通前氣缸與后氣缸；連接桿，一端通過銷軸鉸接到前氣缸的活塞推桿上；前主動齒輪，固連所述連接桿的另一端，使連接桿形成前主動齒輪的驅動臂；同時前驅動齒輪為與一個所述的被動齒輪嚙合的單向驅動的齒輪。由于應用到頂推上的氣缸其氣源壓力都比較高，少則幾個公斤力，多則幾十個公斤力，慣常的應用就是在其做功后直接將高壓氣體排放到大氣中，造成比較大的浪費。基于本實用新型的上述結構，把相應沖入前氣缸的壓力再重復使用，連通到后氣缸繼續做功，做工完畢后，氣體壓力已經大大減小，勢能也大大減小，可以比較充分的利用氣壓能，效率大大提高。采用單向驅動的齒輪可以完成不同驅動階段的接力，不會因為主動齒輪的復位而逆向驅動，單向齒輪的實現也比較簡單，比如使用超越離合器(單向離合器)、棘輪機構，回程阻力也很小，對效率的負面影響也比較小。上述氣動動力轉換設備，所述前氣缸與后氣缸的橫截面面積比為1 :3. 5飛。上述氣動動力轉換設備，與每個所述被動齒輪嚙合的齒輪當且只有一個。上述氣動動力轉換設備，所述驅動單元有4、個，周向均勻地配置在所述主軸的周向。上述氣動動力轉換設備，所述驅動單元為6個。上述氣動動力轉換設備，所述驅動單元含有一個前氣缸和一個后氣缸。上述氣動動力轉換設備，所述連接桿沿所述前驅動齒輪的徑向布置。上述氣動動力轉換設備，所述連接桿在所述前氣缸處于下止點位置時垂直于前氣缸推桿。
圖1為依據本實用新型技術方案的一種后氣缸驅動裝置的結構示意圖，圖中為表示清楚，后氣缸與杠桿機構表示在一個平面內。圖2為驅動單元的結構示意圖，其中被動齒輪的左邊為相應于圖1的簡化結構。圖3為多組齒輪嚙合狀態示意圖。圖中1、軸承座，2、曲軸，3、連桿頸，4、曲柄連桿，5、銷軸，6、連接板，7、杠桿機構， 8、銷軸，9、后氣缸，10、驅動機構，11、后主動齒輪，12、主軸，13、被動齒輪，14、前主動齒輪， 15、連接桿，16、銷軸，17、前氣缸。
具體實施方式
參照說明書附圖1至3，其示出了一種氣動動力轉換設備，包括驅動單元和輸出單元，其中輸出單元包括主軸12和設置在該主軸上的一組被動齒輪13，而所述驅動單元包括后氣缸9;杠桿機構7，一端聯接所述后氣缸而構成驅動端；曲柄連桿4，該曲柄連桿的一端聯接于所述杠桿機構的另一端；曲軸2，其連桿頸3聯接所述曲柄連桿的另一端；
4[0035]后主動齒輪11，聯接在所述曲軸2的主軸頸上，為與一個所述被動齒輪嚙合的單向驅動的齒輪；前氣缸17，連接壓縮氣源，并通過控制閥連接所述后氣缸，以在該前氣缸的推進行程做功完畢后連通前氣缸與后氣缸；連接桿15，一端通過銷軸16鉸接到前氣缸的活塞推桿上；前主動齒輪14，固連所述連接桿的另一端，使連接桿形成前主動齒輪的驅動臂； 同時前驅動齒輪為與一個所述的被動齒輪嚙合的單向驅動的齒輪。關于該動力轉換裝置，還可以配屬用于控制前氣缸17和后氣缸9頂推頻率的氣壓控制回路，也滿足主軸動力的可靠輸出。氣缸頂推頻率的設置也比較容易，通過電磁閥的控制即可，當然，這里并不要求太高的頻率，這里僅用于動力的轉換輸出，輸出之后再配置減速機構就可以獲得相應的轉速。這里需要考慮氣缸的使用壽命，一般是頂推幾十萬次，其密封件就會失效，因此，不能有太高的頻率。被動齒輪的個數取決于主動齒輪的個數，一般是一一對應，防止相互間產生掣肘， 當然，同一驅動單元內的前、后主動齒輪可以對應一個被動齒輪。關于前氣缸和后氣缸的底座采用鉸接的方案安裝在機架上，具有一個擺動的自由度，如說明書附圖1所示，后氣缸9的推桿通過銷軸8與杠桿機構的一端相聯，這里需要說明的是，引入杠桿機構主要是放大后氣缸的頂推速度，以匹配被動齒輪被前氣缸17驅動之后的運動速度。銷軸5及曲柄連桿4則是為滿足曲軸正常運行必不可少的結構，主要涉及機械上有關擺動/回轉運動所涉及中心距變化的匹配。所述前氣缸與后氣缸的橫截面面積比為1 :3. 5飛，基于連通器原理，連通后的前、 后氣缸內的氣體壓強一樣，后氣缸缸徑比較大，推進形程相同的情況下，壓強在驅動末端會大幅下降，比如去上述比例為4倍，相同推進形程下，同量的氣體倍納入了 4的平方加1倍的空間內，也就是現在的空氣壓力是原來的1/17，假定初始進入前氣缸的氣體壓力為17個公斤力，此時也只有一個公斤力了，整個勢能被消耗殆盡。當然，這里不能完全耗盡，即便是后氣缸的推進末期仍然需要做功，總而言之，參考上述橫截面面積的比例關系應考慮氣源的壓力和最終的排出壓力，據此，容易進行匹配，這里之所以限制在一個較小的范圍內，就是缸徑不可能無限放大，氣源壓力也不能無限大，是在常用的氣源壓力范圍內的一個較佳的選擇范圍。進一步地，與每個所述被動齒輪嚙合的齒輪當且只有一個，如前所述，主要是為了避免前、后氣缸驅動的掣肘。同一驅動單元的前、后氣缸依次驅動，避免相應氣缸回程時對驅動的負面影響。較佳地，所述驅動單元有4、個，周向均勻地配置在所述主軸的周向，單個驅動單元具有明顯的驅動脈動，當然，驅動脈動是不可避免的因素，現在熱機都存在這樣的問題， 熱機一般通過增加缸的個數，從單缸到現在最多的12缸，這里選擇驅動單元個數為4、也有此考慮，但本方案中前、后氣缸兩個沖程與熱機還是有比較大的區別的，因此，這里最高選擇8個驅動單元，如果太多，結構復雜性就太大，代價太高。如果考慮氣缸的回程，一種是無壓狀態下的自重回程，當然這不符合頻率較高的情形，因此，如果考慮頻率較高，可以考慮雙作用缸，回程用相對比較低的壓力進行回程。當然，配合多個驅動單元時，驅動頻率相應就有了降低。[0045]經過試驗，發現所述驅動單元為6個時單位功率輸出的成本最低，效率也比較高。如前所述，所述驅動單元含有一個前氣缸和一個后氣缸，主要是對應一個前主動齒輪和一個后主動齒輪。附圖3所示的結構則是每個驅動單元有三個主動齒輪的情形，對應的有4個驅動單元，圖中所示，主軸的長度會有明顯的增長，如果驅動單元過多，主軸的長度會有更大的延長，整體結構太過龐大。進一步地，所述連接桿沿所述前驅動齒輪14的徑向布置，結構緊湊，且前驅動齒輪也不可能360度驅動，徑向布置的結構更容易獲得比較大的力臂。因此，進一步地，所述連接桿在所述前氣缸17處于下止點位置時垂直于前氣缸推桿，以獲得比較大的驅動力臂。
權利要求1.一種氣動動力轉換設備，其特征在于，包括驅動單元和輸出單元，其中輸出單元包括主軸(12)和設置在該主軸上的一組被動齒輪(13)，而所述驅動單元包括后氣缸(9)；杠桿機構(7)，一端聯接所述后氣缸而構成驅動端；曲柄連桿(4)，該曲柄連桿的一端聯接于所述杠桿機構的另一端；曲軸(2)，其連桿頸(3)聯接所述曲柄連桿的另一端；后主動齒輪(11)，聯接在所述曲軸(2)的主軸頸上，為與一個所述被動齒輪嚙合的單向驅動的齒輪；前氣缸(17)，連接壓縮氣源，并通過控制閥連接所述后氣缸，以在該前氣缸的推進行程做功完畢后連通前氣缸與后氣缸；連接桿(15)，一端通過銷軸(16)鉸接到前氣缸的活塞推桿上；前主動齒輪(14)，固連所述連接桿的另一端，使連接桿形成前主動齒輪的驅動臂；同時前驅動齒輪為與一個所述的被動齒輪嚙合的單向驅動的齒輪。
2.根據權利要求1所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，所述前氣缸與后氣缸的橫截面面積比為1 3. 5 6。
3.根據權利要求1所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，與每個所述被動齒輪嚙合的齒輪當且只有一個。
4.根據權利要求1至3之一所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，所述驅動單元有 4、個，周向均勻地配置在所述主軸的周向。
5.根據權利要求4所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，所述驅動單元為6個。
6.根據權利要求5所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，所述驅動單元含有一個前氣缸和一個后氣缸。
7.根據權利要求1所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，所述連接桿沿所述前驅動齒輪(14)的徑向布置。
8.根據權利要求7所述的氣動動力轉換設備，其特征在于，所述連接桿在所述前氣缸 (17)處于下止點位置時垂直于前氣缸推桿。
專利摘要本實用新型公開了一種氣動動力轉換設備，包括驅動單元和輸出單元，其中輸出單元包括主軸和設置在該主軸上的一組被動齒輪；而所述驅動單元包括采用后氣缸通過控制閥連接前氣缸的方式進行余勢能的轉換，以提供轉換的效率；并且通過單向齒輪來實現齒輪驅動的接力，從而實現了氣壓能轉換成動能。
文檔編號F01B9/02GK202073597SQ20112017774
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者呂傳慶 申請人:呂傳慶