【壓縮機網】技術領域

　　本發明是一種用于活塞往復式壓縮機傳動的智能驅動系統，涉及容積式活塞壓縮機技術領域，該技術已申請專利。

　　背景技術

　　目前的容積式活塞壓縮機工作原理，大多是通過曲軸偏心旋轉推動活塞往復運動。活塞進行壓縮氣體過程中，氣缸中的氣體壓力不斷升高，對活塞的反壓力不斷增大，而驅動曲軸旋轉的原動機，輸出的功率與扭矩是一個固定值，曲軸要在恒定功率輸入條件下，去克服活塞傳導的不斷升高的反作用力，必然會產生振動及能效低等很多缺陷；原動機恒扭矩的工作特性是不能適應壓縮機工作需求的，急需一種能適應壓縮氣體過程特征的智能驅動系統，來提高活塞式壓縮機的各項性能。

　　研發理念

　　1.人工智能與智能驅動系統的概念

　　壓縮機就是一個壓縮氣體的設備，與人工智能存在什么關聯呢？壓縮機的人工智能又會體現在哪里呢？其實我們用打氣筒給自行車車胎充氣，就是人工智能的一種體現，在打氣的進氣過程中所需要的人力較小，所以可以快速提起打氣桿完成進氣過程，壓縮排氣過程中氣體壓力逐步升高，必須加大力度進行壓氣工作，這時下壓打氣桿的速度可以逐步減速；打氣過程的人工智能，就是可以隨著壓縮空氣所需的作用力進行加力或減力工作，合理分配人工動力。

　　原動機驅動壓縮機工作，用驅動機械替代了人工，但原動機是恒定扭矩輸出帶動壓縮機工作的，原動機不具備人工智能所具備的加力或減力工作模式，更不能適應壓縮機傳導的反作用力的變化，所以壓縮機與原動機都不具備人工智能。

　　智能驅動系統就是在壓縮機與原動機之間安裝一個模擬人工智能的驅動機構，讓原動機的動力模式與壓縮機的工作模式相互匹配，達到z*佳的節能效果。

　　2.智能驅動系統的加力與減力工作模式

　　以原動機直連驅動工作的壓縮機為例，壓縮機的驅動軸旋轉一圈，活塞往復運動一次。驅動軸旋轉180°進行進氣工作，旋轉180°進行壓縮排氣工作，原動機的功率分配也是180°進行進氣工作，180°進行壓縮排氣工作，功率分配極不合理。智能驅動系統直接改變了以上工作模式，智能驅動系統可以根據壓縮機工作的功率需求來合理分配驅動功率。如智能驅動系統可以用驅動軸旋轉60°來進行進氣工作，用300°來進行壓縮與排氣工作，用驅動軸轉角分配實現加力與減力工作模式。智能驅動系統改變了原動機的功率輸出模式，z*大限度的適應了壓縮機的功率需求模式。

　　發明內容

　　如圖1所示，智能驅動活塞式壓縮機由曲柄連桿機構與轉輪擺線智能驅動器構成。轉輪擺線智能驅動器由傳動曲軸、曲輪軸、轉輪與擺線輪組成，曲柄連桿機構的曲軸與曲輪軸相互連接，傳動曲軸旋轉一圈，曲輪軸帶動曲軸旋轉一圈。

　　轉輪擺線智能驅動器的工作原理 

　　圖2是轉輪擺線驅動器的剖視圖，轉輪擺線智能驅動器由傳動曲軸、曲輪軸、擺線輪與轉輪組成。傳動曲軸安裝在機體的軸承座中，該傳動曲軸的軸頸安裝在擺線輪的偏心軸承滾道中，傳動曲軸旋轉，帶動擺線輪回旋自轉。擺線輪安裝在轉輪的偏心軸承滾道中，擺線輪受到轉輪運動軌跡的控制，將傳動曲軸的勻速旋轉運動轉變為擺線輪的加速與減速運動。曲輪軸的軸頭安裝在擺線輪的偏心軸承滾道中，該曲輪軸在擺線輪的帶動下做加速與減速運動。

　　傳動曲軸旋轉一圈，曲輪軸旋轉一圈，在旋轉一圈的過程中，傳動曲軸是勻速運動的，而曲輪軸是做加速與減速運動的。根據功率公式W = FV，傳動曲軸輸出的扭力是一個恒定值，曲輪軸輸出的扭力是一個變化值。

　　曲輪軸通過連桿帶動活塞進行進氣工作，曲輪軸做加速旋轉，速度增加扭力減小。活塞進氣過程中所需的扭力相對較小，曲輪軸輸出的扭力減小，曲輪軸所輸出的扭力滿足了進氣過程中的功率需求。曲輪軸做減速旋轉，速度減小扭力增強。活塞在壓縮過程中受到的反作用力不斷增加，曲輪軸輸出的扭力也不斷增強，曲輪軸所輸出的扭力滿足了壓縮排氣過程中的功率需求。

　　圖3是轉輪擺線智能驅動器的工作原理示意圖

　　圖A的傳動曲軸與曲輪軸同步旋轉到360O，活塞位于上止點處。圖B的傳動曲軸旋轉到60O時，曲輪軸旋轉到180O，活塞位于下止點處。圖C的傳動曲軸位于90O時，曲輪軸旋轉到240O。圖D傳動曲軸位于180O時，曲輪軸旋轉到300O。通過圖3可以看出，當傳動曲軸勻速旋轉時，擺線輪回旋自轉，帶動曲輪軸做加速與減速旋轉運動。

　　轉輪擺線智能驅動器的轉輪、擺線輪與傳動曲軸的偏心距離是相互制約的一種比例偏心距離。當傳動曲軸與擺線輪的偏心距為定值時，轉輪偏心軸承滾道的圓心距離與傳動曲軸軸體的軸線距離，決定了傳動曲軸與擺線輪的旋轉角度差值。

　　轉輪擺線智能驅動器的工作模式就是將傳動曲軸輸入的恒定扭矩放大或減小。如傳動曲軸通過原動機輸入的扭矩是100N·m（1500r/min），那么曲輪軸輸出的扭矩可以是25N·m~400N·m（1500r/min），低值扭矩用來進氣，高值扭矩用來壓縮排氣。

　　轉輪擺線智能驅動器與曲柄機構的組合安裝結構

　　圖4擺線輪與曲輪軸相互固定，曲輪軸上安裝有軸頸，結構更加簡單。

　　圖5曲輪軸的軸體與擺線輪同心固定，該軸體安裝在轉輪的偏心軸承滾道中，結構更加緊湊簡單。

　　有益效果

　　壓縮機的能效值是根據壓縮氣體的流量所需的功率數值決定的，同時我們可以通過能效數值表分析出活塞式壓縮機的能效極低，這也是活塞式壓縮機逐步被螺桿機替代的根本原因。該智能驅動技術在活塞壓縮機技術領域的應用，能z*大限度的提高活塞式壓縮機的工作能效，必會將活塞壓縮機的能效標準提高到一個全新標準。智能驅動技術將賦予活塞式壓縮機的新生，整個活塞式壓縮機行業將迎來徹底的顛覆性技術革命。

來源：■文/周覺明