连杆组件及压缩机的制作方法

1.本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种连杆组件及压缩机。


背景技术：

2.往复式压缩机在运转过程中，电机定子产生旋转电磁场，带动转子以及曲轴旋转，偏心轴位于曲轴一端，并随曲轴偏心旋转。连杆位于偏心轴与活塞之间，将偏心轴的偏心旋转运动转换为活塞的往复运动。
3.现有的往复式压缩机的连杆通常为一体结构，压缩机在运转过程中，气缸内的压缩气体对活塞施加的反作用力沿着连杆传递到偏心轴上，偏心轴在该反作用力的作用下产生弯曲力矩，该弯曲力矩产生的反作用力作用到连杆和活塞上，导致活塞偏置，活塞摩擦损耗增大，压缩机的入力偏大，最终引起压缩机效率(cop)偏小。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种连杆组件和包括该连杆组件的往复式压缩机，旨在减少曲轴弯曲力矩的反作用力对活塞的不利影响，减少活塞摩擦损耗，提升压缩机效率。
5.为实现上述目的，本发明提出一种连杆组件，包括：
6.第一连杆，所述第一连杆的一端设有第一连接部，另一端设有曲轴连接部，所述曲轴连接部用以连接曲轴，以使得所述第一连杆与所述曲轴绕沿第一方向延伸的第一转轴相对转动连接；以及，
7.第二连杆，所述第二连杆一端设有第二连接部，另一端设有活塞连接部，所述活塞连接部用以连接活塞，以使得所述第二连杆与所述活塞绕沿所述第一方向延伸的第二转轴相对转动连接；
8.其中，所述第一连接部与所述第二连接部转动连接，以使得所述第一连杆与所述第二连杆能够绕沿第二方向延伸的第三转轴相对转动，所述连杆组件在所述曲轴连接部与所述活塞连接部之间沿第三方向延伸，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，且与所述第三方向相交。
9.在一实施例中，所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向两两相互垂直。
10.在一实施例中，所述连杆组件还包括连接销，在所述第一连接部和所述第二连接部中，其中之一设置有两个沿第二方向相对设置的第一耳部，其中另一设置有位于所述两个第一耳部之间的第二耳部，两个所述第一耳部和所述第二耳部中均对应设置有连接孔，所述连接销沿所述第二方向延伸，且插设于各所述连接孔。
11.在一实施例中，两个所述第一耳部分别具有背离彼此的背端面，所述连接销的两端分别凸出于两个所述背端面，两个所述背端面之间的间距为l1，所述连接销在所述第二方向上突出于各所述背端面的凸设高度为l2，l2不小于0.25l1。
12.在一实施例中，所述连接销的直径大于等于5mm，且小于等于8mm。
13.在一实施例中，各所述第一耳部及所述第二耳部均呈法向沿所述第二方向延伸的
圆盘状，各所述第一耳部及所述第二耳部的外部直径均不小于所述连接销直径的两倍。
14.在一实施例中，所述连杆组件还包括弹簧销，所述连接销通过所述弹簧销固定于所述第一连接部或所述第二连接部。
15.在一实施例中，所述连接销的侧面上开设有第一安装孔，至少一个所述第一耳部或所述第二耳部上对应开设有第二安装孔，所述弹簧销插设于所述第一安装孔和所述第二安装孔。
16.在一实施例中，所述第二安装孔设于所述第二耳部，所述第一安装孔设于所述连接销在所述第二方向的中部区域。
17.本发明还提出一种压缩机，包括曲轴、活塞及如上所述的连杆组件，所述曲轴连接部与所述曲轴的偏心轴相连，所述活塞连接部与所述活塞相连。
18.本发明提供的连杆组件包括第一连杆和第二连杆，第一连杆一端设有第一连接部，另一端设有曲轴连接部以连接曲轴，以使得第一连杆与曲轴绕第一转轴相对转动连接，第二连杆一端设有第二连接部，另一端设有活塞连接部以连接活塞，以使得第二连杆与活塞绕第二转轴相对转动连接，第一连接部与第二连接部转动连接，以使得第一连杆与第二连杆绕第三转轴相对转动，第一转轴与第二转轴沿第一方向延伸，第三转轴沿第二方向延伸，第一方向与第二方向相互垂直，如此，连杆组件应用于压缩机时，曲轴在活塞反作用力下产生的弯曲力矩，其反作用力至少部分地通过第一连杆和第二连杆的相对转动被释放，而不会被全部传递给活塞，避免活塞在该反作用力的作用下偏置引起摩擦增大，从而减少活塞摩擦损耗，提升压缩机效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的压缩机一实施例的剖切结构示意图；
21.图2为图1中a处的放大示意图；
22.图3为图1中连杆组件的立体结构示意图；
23.图4为图2中连杆组件的立体结构分解示意图；
24.图5为本发明提供的连杆组件在压缩机工作时的变形程度示意图；
25.图6为传统的连杆组件在压缩机工作时的变形程度示意图。
26.附图标号说明：
[0027][0028][0029]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0030]
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0031]
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。
[0032]
本发明提供一种压缩机200，具体地，该压缩机200为一种往复式压缩机200。请参阅图1和图2，压缩机200包括曲轴201、活塞202和连杆组件100，曲轴201包括主轴2011和设于主轴一端的偏心轴2012，连杆组件100的两端分别转动连接活塞202和偏心轴2012，以将偏心轴2012的偏心旋转运动转换为活塞202的往复运动，以使得活塞202作用于气缸内的气体，带动阀组完成吸气、压缩和排气等过程。
[0033]
请继续参阅图2，曲轴201通过主轴2011被固定，偏心轴2012设于主轴2011的一端，通过主轴2011被支撑，类似于悬臂结构。在压缩机200工作过程中，气缸内的压缩气体对活塞202施加较大的反作用力f，该反作用力f通过连杆组件100传递给偏心轴2012，导致曲轴201中产生较大的弯矩m，该弯矩m又形成反作用力矩ma作用于连杆组件100。
[0034]
现有技术中的连杆组件100通常为一体设置的，或者虽分体设置，但至少在反作用力矩ma所在的平面内刚度较大，使得反作用力矩ma通过连杆组件100直接传递给活塞202，对活塞202产生径向载荷，导致活塞202容易在压缩机200长时间工作后发生偏置，活塞202往复运动过程中的摩擦力增大，最终引起压缩机效率偏小。
[0035]
为此，本发明提供一种连杆组件100，请参阅图3和图4，连杆组件100包括第一连杆10和第二连杆20，第一连杆10一端设有第一连接部11，另一端设有曲轴连接部12，所述曲轴连接部12用以连接曲轴201，以使得第一连杆10与曲轴201绕第一转轴相对转动连接，第二连杆20一端设有第二连接部21，另一端设有活塞连接部22，所述活塞连接部22用以连接活塞202，以使得第二连杆20与活塞202绕第二转轴相对转动连接，第一连接部11与第二连接部21转动连接，以使得第一连杆10与第二连杆20绕第三转轴相对转动，第一转轴与第二转轴沿第一方向延伸，第三转轴沿第二方向延伸，连杆组件100在曲轴连接部12与活塞连接部22之间沿第三方向延伸，第一方向与第二方向相互垂直，且与第三方向相交。
[0036]
需要说明的是，在本实施例中，第一转轴与第二转轴沿第一方向延伸指第一转轴与第二转轴的延伸方向与第一方向大致平行，即可以与第一方向完全平行，也可在符合压缩机200工作所需的范围内与第一方向之间具有一定的夹角，同理第三转轴沿第二方向延伸，至第三转轴的延伸方向与第二方向大致平行，即可以与第二方向完全平行，也可在符合压缩机200工作所需的范围内与第二方向之间具有一定的夹角。第一方向与第二方向相互垂直，指两者之间在压缩机200所需的精度范围内基本垂直。第三方向为连杆组件100两端的两个受力作用点之间连线的方向，第一连杆和第二连杆之间可以具有一定的夹角，也可以均沿第三方向延伸，优选，第一连杆和第二连杆均沿第三方向延伸，均与第三方向基本平行。
[0037]
曲轴连接部12和活塞连接部22的具体形式可以有多种，只要能够实现连杆组件100两端与曲轴201和活塞202的相对转动连接即可，例如可以是轴承、轴孔或转轴等。可以理解，曲轴201与活塞202上设有适配的连接结构，以与曲轴连接部12或活塞连接部22配合，实现曲轴201与第一连杆10、及活塞202与第二连杆20的绕沿第二方向延伸的转轴转动连接。优选，第二方向与第三方向基本垂直。可以理解，在压缩机200的工作过程中，第一连杆10与第二连杆20之间的夹角可能发生轻微的变化，这是取决于连杆组件100所受的外力。
[0038]
曲轴201、连杆组件100与活塞202组成曲柄连杆机构，实现将曲轴201的旋转运动转换为活塞202的往复运动。第一连接部与第二连接部的具体结构同样不作限制，可以是任何能够实现两者件转动连接的结构，例如可以是相互适配的转轴与轴孔、相互啮合的两个弧形齿等。
[0039]
下面，结合压缩机200的工作过程对连杆组件100所起的作用进行说明：在压缩机200工作过程中，请参阅图2，曲轴201在活塞202反作用力f下产生的弯曲力矩m，其反作用力矩ma作用于连杆组件100，由于连杆组件100中的第一连杆10和第二连杆20通过第一连接部11和第二连接部21转动连接，使得第一连杆10与第二连杆20之间能够绕第二方向相对转动。其中，第二方向被设置为与第一方向相互垂直，以避免影响连杆组件100在曲轴201和活塞202之间的传动作用。第二方向被设置为与第三方向相交，能够实现在反作用力矩ma的作用下连杆组件100发生变形，以释放作用力。如此，反作用力矩ma作用于连杆组件100的力至少部分地通过第一连杆10和第二连杆20的相对转动被释放，而不会被全部传递给活塞202，减少活塞202在径向载荷的作用下偏置，引起摩擦增大，从而减少活塞202摩擦损耗，提升压缩机效率。
[0040]
进一步地，结合连杆组件100在压缩机200工作过程中的变形情况进行说明，具体地，请参阅图5和图6。图5示出传统的连杆组件100在压缩机200工作过程中的变形示意图，
反作用力矩ma的作用下图中颜色越深的区域表示变形程度越大，从图5中可以看出，由于传统的连杆组件100在第二方向的刚度较大，在反作用力矩ma的作用下，导致连杆组件100的两端，尤其是活塞连接部22处的变形最大，这说明连杆组件100将弯矩和变形通过活塞连接部22传递给活塞202，显然这将导致活塞202容易变形和偏置，从而与缸孔2001的内壁之间摩擦力增大，导致压缩机效率偏小。图6示出本发明提供的连杆组件100在压缩机200工作过程中的变形示意图，同样地，图中颜色越深的部位表示该区域的变形程度越大，图6清晰地示出了在反作用力矩ma的作用下，由于连杆组件100中部设有转动连接结构，使得连杆组件100的第一连杆10和第二连杆20的连接处变形程度最大，而两端，尤其是活塞连接部22处的变形较小，这是由于连杆组件100在第一连杆10和第二连杆20的连接处在第二方向的刚度较小，通过该处的转动变形，将反作用力矩ma卸除，基本不再通过连杆100组件传递给活塞202，从而减少活塞202的变形和径向载荷，减少活塞202与缸孔2001之间的摩擦力，提升压缩机效率。
[0041]
最好，所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向两两相互垂直。如此，第一连杆10和第二连杆20在绕第二转轴相对转动时，其活动行程所在的平面与反作用力矩ma所在的平面基本重合，能够最大限度地通过第一连杆10与第二连杆20件的相对转动消解力矩，从而基本消除反作用力矩ma对活塞202带来的不利影响。
[0042]
并且，对于现有的一体式连杆压缩机200，用于安置活塞202的曲轴201箱缸孔与用于安置曲轴201的轴孔之间，其垂直度要求较高，这也要求较高的加工精度，生产成本高。而本实施例中的连杆组件100由于具有可变形的结构，使得曲轴201箱缸孔与轴孔之间垂直度的要求降低，从而能够降低生产成本。
[0043]
第一连接部与第二连接部之间的转动连接方式可以有多种，在一实施例中，所述连杆组件100还包括连接销30，在所述第一连接部11和所述第二连接部12中，其中之一设置有两个沿第二方向相对设置的第一耳部51，其中另一设置有位于所述两个第一耳部51之间的第二耳部52，两个所述第一耳部51和所述第二耳部52中均对应设置有连接孔，所述连接销30沿所述第二方向延伸，且插设于各所述连接孔。如此，通过连接销30转动连接第一连杆10和第二连杆20。且第一耳部51与第二耳部52之间的相互限位作用，避免或者减少第一连杆10和第二连杆20在第二方向上相对位移，以免连杆组件100在活塞202与曲轴201之间传力的过程中发生不必要的变形，影响将曲轴201的旋转运动转换为活塞202的往复运动。
[0044]
在一实施例中，请参阅图3，两个所述第一耳部51分别具有在所述第二方向上背离彼此的背端面50，所述连接销30的两端分别凸出于两个所述背端面50。如此，连接销30完全地穿设于第一耳部51和第二耳部52上的多个连接孔，并且预留有一定的余量，减少连接销30脱离的风险。进一步地，两个所述背端面50之间的间距为l1，所述连接销30在所述第二方向上突出于各所述背端面50的凸设高度为l2，l2不小于0.25l1。如此，更进一步地保证连接销30的连接可靠性，避免连接销30与第一连杆10或第二连杆20脱离。
[0045]
为了保障连杆组件100第一连杆10与第二连杆20件足够的连接强度，避免连接销30由于受力过大而断裂，连接销30直径的优选范围为大于等于5mm，且小于等于8mm。如此避免连接销30由于尺寸过小而强度不足，减少连接销30变形断裂的风险，同时避免连接销30尺寸过大而造成对压缩机200内空间的占用和引起制造成本的上升。
[0046]
可以理解，第一连接部和第二连接部由于仍需要在连杆组件100的正常传动过程
中传力，因而需要具有较高的强度。为此，在一实施例中，请参阅图4，各所述第一耳部51及所述第二耳部52均呈法向沿所述第二方向延伸的圆盘状，各所述第一耳部51及所述第二耳部52的外部直径均不小于所述连接销30直径的两倍。如此，增加第一连接部与第二连接部之间的受力面积，减少两者之间的压强，以避免第一连接部和第二连接部在传动过程中变形甚至损坏。
[0047]
请继续参阅2至图4，在一实施例中，所述连杆组件100还包括弹簧销40，所述连接销30通过所述弹簧销40固定于所述第一连接部或所述第二连接部。如此，连接销30通过弹簧销40固定于第一连接部和第二连接部其中之一。如此，一方面，通过弹簧销40对连接销30可靠固定，防止连接销30滑落，另一方面弹簧销40体积较小，使得连杆组件100整体结构更紧凑。
[0048]
具体地，请参阅图4，所述连接销30的侧面上开设有第一安装孔31，至少一个所述第一耳部51或所述第二耳部52上对应开设有第二安装孔53，所述弹簧销40插设于所述第一安装孔31和所述第二安装孔53。如此，通过弹簧销40简单地将连接销30固定于第一连杆10和第二连杆20的其中之一。并且，第一耳部51或第二耳部52为第二安装孔53的设置位置提供更多的安装空间，使得连接销30的固定更加稳固。
[0049]
在上一实施例的基础上，请参阅图4，所述第二安装孔53设于所述第二耳部52，所述第一安装孔31设于所述连接销30在所述第二方向的中部区域。在本实施例中，中部区域为连接销30在第二方向上的中线或与中线靠近的局部区域。如此，弹簧销40作用于连接销30的中部区域，使得连接销30受力较为均匀，减少连接销30内部所受应力，减少连接销30变形。
[0050]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。