臂桿活塞聯動式空氣壓縮機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及空氣壓縮機領域，特別涉及一種臂桿活塞聯動式空氣壓縮機。
【背景技術】
[0002]目前，應用較為廣泛的空氣壓縮機主要有曲軸曲柄活塞式或雙螺桿擠壓式空氣壓縮機，傳統的曲軸曲柄活塞式空氣壓縮機是通過曲軸輸出動力，通過曲柄帶動圓柱形氣缸活塞裝置中的活塞作直線往返運動，活塞配合氣缸完成吸入空氣，然后壓縮并輸送高壓空氣。對于雙螺桿擠壓式空氣壓縮機，其通過雙螺桿高速轉動和兩螺桿的螺紋相互配合擠壓來輸出高壓空氣。
[0003]但是，對于上述曲軸曲柄活塞式空氣壓縮機，曲軸每轉一周，每個氣缸工作一次，工作效率較低，而且該空氣壓縮機的曲軸、曲柄件機加工難度大，制作成本高，機器體積龐大，重量較大，這些缺點使傳統的曲軸曲柄活塞式空氣壓縮機的生存發展受到極大的限制。而對于雙螺桿擠壓式空氣壓縮機，其必須依靠強大動力驅動，使用成本提高，且雙螺桿的加工技術復雜，各種技術要求極高，另外，相對于傳統空氣壓縮機，其效率提高不足10%。
[0004]公開于該【背景技術】部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種臂桿活塞聯動式空氣壓縮機，其通過利用凸輪的技術特性，使之與臂桿配合來驅動活塞工作，能夠給壓力容器輸入高壓空氣或直接向氣動機具提供高壓氣源，結構簡單可靠，制造成本低廉，體積重量小，效率高。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種臂桿活塞聯動式空氣壓縮機，包括:柱形缸體及傳動軸，柱形缸體內部具有容腔，傳動軸可旋轉的設置在容腔內，傳動軸處于柱形缸體的軸線位置上；以及壓縮裝置，其設置在柱形缸體上，壓縮裝置包括:四套氣缸及設在氣缸內的活塞，氣缸沿柱形缸體的徑向方向設置在柱形缸體的缸體壁上且沿缸體壁的周向排列，氣缸的底部設有單向進氣閥和單向出氣閥，活塞的尾部能夠在容腔內來回伸縮；凸輪機構，其中心位置設有扁形凸輪，扁形凸輪的兩端對稱設置有驅動部，凸輪機構固定在傳動軸上與傳動軸一起旋轉，傳動軸驅動凸輪機構旋轉時驅動部圍繞傳動軸做圓周運動從而形成旋轉軌跡；以及四根聯動的臂桿，臂桿的首尾端相互鉸接進而形成聯動框架，且四根臂桿的首尾連接端分別與對應的活塞的尾部鉸接，每根臂桿的內側壁上均設有與旋轉軌跡相配合的工作曲線及與扁形凸輪配合的擠壓面；其中凸輪機構通過驅動部與工作曲線配合、扁形凸輪與擠壓面的配合來驅動四根臂桿進行聯動，該四根聯動的臂桿進而帶動活塞沿氣缸的軸線做伸縮動作，聯動框架在聯動中具有水平極限位置和豎直極限位置。
[0007]優選地，四根臂桿等長，氣缸沿缸體壁的周向均勻排列。
[0008]優選地，凸輪機構包括凸輪支架和轉輪，凸輪支架固定在傳動軸上，轉輪設置在凸輪支架的兩端進而形成驅動部。
[0009]優選地，凸輪支架為工字形支架，該工字形支架的內側空間形成臂桿內側壁的讓位區域，轉輪通過轉輪軸安裝在凸輪支架的兩端，扁形凸輪設置在工字形支架的中心位置。
[0010]優選地，扁形凸輪上具有兩段對稱設置的工作面，凸輪機構旋轉時，扁形凸輪上的兩段工作面分別與相對臂桿上的擠壓面同時接觸進而驅動該相對臂桿張開；每根臂桿的工作曲線包括:切入弧線，其為敞開形；以及驅動弧線，其一端與切入弧線平滑連接，驅動弧線的另一端與臂桿的內側壁相交于切出點；其中凸輪機構旋轉時，轉輪經切入弧線滑入后與驅動弧線接觸進而驅動臂桿聯動。
[0011]優選地，臂桿的首尾端通過臂桿連接軸鉸接。
[0012]優選地，氣缸的底端部分裸露在柱形缸體的缸體壁外，氣缸的中間部位設有輔助進氣口。
[0013]優選地，單向出氣閥與導氣管接通。
[0014]優選地，沿柱形缸體的軸向方向布置多套壓縮裝置，該多套壓縮裝置共同由傳動軸驅動。
[0015]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:利用凸輪驅動的技術特性，通過凸輪機構的驅動部和扁形凸輪共同與臂桿的內側壁擠壓接觸，進而帶動四根臂桿聯動來驅動活塞工作，結構簡單可靠，關鍵部件制造成本低廉，體積小，重量輕，效率是一般空氣壓縮機的三倍以上。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機的整體結構示意圖；
[0017]圖2-1是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中凸輪機構與聯動框架的主視不意圖；
[0018]圖2-2是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中凸輪機構與聯動框架的側視不意圖；
[0019]圖2-3是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中一種凸輪機構的結構示意圖；
[0020]圖2-4是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中臂桿的結構示意圖；
[0021]圖3-1是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中臂桿與凸輪機構的一種配合狀態示意圖；
[0022]圖3-2是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中臂桿與凸輪機構的另一種配合狀態示意圖；
[0023]圖4-1是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中聯動框架處于水平極限位置的示意圖；
[0024]圖4-2是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中聯動框架處于水平極限位置時臂桿與凸輪機構的配合示意圖；
[0025]圖4-3是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中豎直方向的氣缸開始壓縮時的不意圖；
[0026]圖4-4是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中豎直方向的氣缸開始壓縮時臂桿與凸輪機構的配合示意圖；
[0027]圖4-5是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中聯動框架處于正方形的示意圖；
[0028]圖4-6是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中聯動框架處于正方形時臂桿與凸輪機構的配合示意圖；
[0029]圖4-7是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中聯動框架處于豎直極限位置的示意圖；
[0030]圖4-8是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機中聯動框架處于豎直極限位置時臂桿與凸輪機構的配合示意圖；
[0031]圖5-1是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機的第一種工作狀態示意圖；
[0032]圖5-2是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機的第二種工作狀態示意圖；
[0033]圖5-3是根據本發明的臂桿活塞聯動式空氣壓縮機的第三種工作狀態示意圖。
[0034]主要附圖標記說明:
[0035]1-缸體，2-傳動軸，3-凸輪支架，4-轉輪軸，5al-臂桿，5a2_臂桿，5b1-臂桿，5b2-臂桿，6al-活塞，6a2-活塞，6bl-活塞，6b2-活塞，7-氣缸，8-單向出氣閥，9-導氣管，10-單向進氣閥，11-鋪助進氣口，12-臂桿連接軸，13a-轉輪，13b-轉輪，14-扁形凸輪，5bb-驅動弧線，5ab_擠壓面。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0037]除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
[0038]如圖1所示，根據本發明【具體實施方式】的一種臂桿活塞聯動式空氣壓縮機，包括柱形缸體1、傳動軸2及壓縮裝置(圖中未標記)，其中柱形缸體I的內部具有容腔(圖中未標記)，傳動軸2可旋轉的設置在容腔內，傳動軸2處于柱形缸體I的軸線位置上，本實施例中，柱形缸體I作為該空氣壓縮機的一種骨架，其具體形狀沒有特殊的限制，只要能夠安裝傳動軸2和布置壓縮裝置即可。
[0039]在本實施例中，以一種優選的壓縮裝置的布置進行詳細說明，具體如下:
[0040]該壓縮裝置包括四套氣缸7及設在氣缸7內的活塞^al，6a2，6bl，6b2)，氣缸7為相同規格設置，氣缸7沿柱形缸體I的徑向方向設置在其缸體壁上，且四個氣缸7沿缸體壁的周向均勻排列，具體地，活塞6al和活塞6a2在豎直方向相對設置，活塞6bl和活塞6b2在水平方向相對設置，氣缸工作時，活塞的尾部能夠在容腔內來回伸縮，活塞(6al，6a2)與活塞(6bl，6b2)分別進行吸氣或壓縮的循環工作，另外，氣缸7的底部設有單向進氣閥10和單向出氣閥8，配合氣缸完成吸氣或壓氣工作。
[0041]如圖2-1至圖2-4所示，活塞(6al，6a2)與活塞(6bl，6b2)的伸縮動作是通過凸輪機構驅動四根臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)聯動來實現的，具體的，凸輪機構固定在傳動軸2上與傳動軸2 —起旋轉，凸輪機構的中心位置設有扁形凸輪14，扁形凸輪14的兩端對稱設置有驅動部，傳動軸2驅動凸輪機構旋轉時驅動部圍繞傳動軸2做圓周運動從而形成旋轉軌跡。在本實施例中，凸輪機構可以這樣設計，即凸輪機構包括凸輪支架3和兩個轉輪(13a，13b)，兩個轉輪(13a，13b)安裝在凸輪支架3的兩端形成凸輪機構的驅動部，凸輪支架3固定安裝在傳動軸2上，本實施例中，凸輪支架3為工字形支架，該工字形支架的內側空間形成臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)內側壁的讓位區域(防止干涉)，轉輪(13a，13b)通過轉輪軸4安裝在工字形支架的兩端，轉輪(13a，13b)處于工字形支架的兩端的內側。另外，四根臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)的首尾端相互鉸接進而形成聯動框架，且四根臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)的首尾連接端分別與對應的活塞^al，6a2，6bl，6b2)的尾部鉸接，為獲得更高的靈敏度，臂桿的首尾端之間、臂桿的首尾連接端與活塞的尾部可以通過一根臂桿連接軸12鉸接。這樣，在兩個對稱的活塞吸氣的同時，另兩個對稱的活塞則完成壓縮輸出高壓空氣的工作，凸輪機構每轉一周，每個活塞工作兩次，配合對應氣缸完成吸氣及壓送空氣的任務。
[0042]通過這種水平和豎直對稱的氣缸設置，活塞同步的往返工作，提高了機器運動平衡性、可靠性，減少震動噪音，提高使用壽命。
[0043]上述方案中，臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)等長設置，其內側壁上設有與驅動部的運動軌跡相配合的工作曲線(實際上是工作曲面)，在凸輪機構的旋轉過程中，凸輪機構的轉輪(13a，13b)與臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)的工作曲面部分的內側壁接觸，進而使得聯動框架的形狀發生改變，由于四根臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)的首尾連接端分別與對應的活塞(6al，6a2，6bl，6b2)的尾部鉸接，也即四根臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)的首尾連接端只能沿著對應氣缸7的軸向做直線運動，所以，當聯動框架的形狀發生改變時，四根臂桿(5al，5a2，5bl，5b2)的首尾連接端即可帶動活塞