一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開轉動慣量模擬裝置中的一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置，飛輪盤中間是空套在飛輪軸上的環狀凸起，飛輪盤軸向一側沿其徑向上裝有兩個相對于飛輪盤中心軸對稱的絲杠，每個絲杠內端各有一個位于環狀凸起內側的小錐齒輪，環狀凸起外側的每個絲杠上配裝有一個質量塊，錐齒輪盤設有能與兩個小錐齒輪相嚙合的錐齒；中間體固定套在飛輪軸外，中間體通過定位立柱有間隙地伸在環狀凸起內壁上開有的徑向盲孔中，每個定位立柱上均套有螺旋彈簧，飛輪盤軸向另一側面上設有兩組飛輪盤鉸座，每組飛輪盤鉸座各自通過短連桿鉸接質量調節塊，質量調節塊經長連桿鉸接中間體鉸座；能連續改變轉動慣量的大小，可自動感應和調節飛輪質量不均。

An inertial flywheel device with adjustable and automatically calibrated moment of inertia

The invention discloses a simulation of inertia moment of inertia can be adjusted and the automatic calibration of inertial flywheel device, the flywheel is hollow ring sleeve protrusion on the shaft of the flywheel, the flywheel disc axial side along the radial direction is provided with two relative to the center axis of symmetry of the fly wheel screw, each with a small bevel gear located in the inner side of the annular bulge end of each screw, each screw is arranged on the outer annular protrusion of a mass, the cone disc is provided with bevel gear meshing with two bevel gear; intermediate fixed sleeve in the flywheel shaft, the intermediate column by the positioning gap extends in an annular bulge on the inner wall of the the radial head holes, each positioning posts are sheathed on the spiral spring, the other side is provided with two sets of axial flywheel flywheel disc hinge seat, each flywheel disc hinge seat respectively through the short connecting rod is hinged with the quality adjustment The mass adjustment block is articulated with the hinge seat of the intermediate connecting rod through the long connecting rod. The size of the moment of inertia can be changed continuously, and the uneven quality of the flywheel can be automatically induced and adjusted.

【技術實現步驟摘要】
一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置
本專利技術屬于實驗測試類機械裝置，涉及轉動慣量模擬裝置，具體是轉動慣量可調以及慣量自動校準的慣性飛輪結構。
技術介紹
轉動慣量模擬裝置被廣泛應用在汽車制動、風力機模擬器、水輪機調速器等實驗研究領域。慣性飛輪裝置由于其原理簡單、穩定可靠從而被廣泛應用于轉動慣量模擬領域。對于慣性飛輪的設計，既要滿足轉動慣量準確可靠，同時也要求慣量模擬裝置的慣量可在一定范圍內調整以滿足試驗對不同轉動慣量的需求。中國專利申請號為CN201310625769.8的文獻中提出了一種轉動慣量可調的慣性飛輪組裝置，主要包括數個可拆卸式的飛輪片以及飛輪片的夾持和拆卸機構，該裝置通過增加或減少飛輪片的個數，進而增加轉動部件的質量來實現改變飛輪組轉動慣量的功能，但是拆卸安裝飛輪盤的操作過程很繁瑣，同時該裝置不能實現轉動慣量無級可調，只能滿足數種特定的轉動慣量大小，具有一定的局限性。中國專利申請號為CN20110618879.1的文獻中提出了一種無級調節轉動慣量的飛輪轉子，該裝置通過直流電機轉動帶動鋼絲來調節配重塊在飛輪上的位置，進而改變質量塊轉動半徑從而改變飛輪轉動慣量的裝置，實現轉動慣量的無級調節，但是該裝置需要將安裝的電機、電磁制動器和電池部件與飛輪盤一起轉動，使得飛輪裝置過于復雜，成本較高同時存在一定危險性。上述兩種裝置雖然都能滿足飛輪轉動慣量調節，但均未考慮飛輪轉動慣量調節過程中帶來的質量分布不均的問題。飛輪在使用過程中各類磨損或撞擊也會使得飛輪裝置產生質量分布不均，進而使得飛輪會在轉動過程中產生不平衡的離心力，將使得整個裝置不平衡應力和異常振動，造成裝置工作精度和可靠性下降、零件的疲勞磨損以及噪聲，因此開發飛輪裝置的慣量校準功能非常有必要。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對以上問題，提出一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置，既能實現模擬轉動慣量的功能，同時可以在一定范圍內調節飛輪轉動慣量以滿足試驗不同需求，針對飛輪在使用過程中由于飛輪質量分布不均產生的異常振動、噪聲、軸承動載荷過大等問題可以自動校準轉動慣量，能在運轉過程中對轉動慣量分布不均的問題進行校準調整，免去飛輪裝置拆卸檢測調整的繁瑣步驟，提高工作效率，同時可以減小零件失效的風險，增加了裝置的使用壽命。本專利技術一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置采用的技術方案是：飛輪軸上空套飛輪盤，飛輪盤的中間是空套在飛輪軸上的環狀凸起，在飛輪盤軸向一側沿其徑向上裝有兩個相對于飛輪盤中心軸對稱的絲杠，兩個絲杠能轉動地與飛輪盤相連接，每個絲杠的內端各有一個位于環狀凸起內側的小錐齒輪，環狀凸起外側的每個絲杠上配裝有一個質量塊；錐齒輪盤空套在飛輪軸上能沿軸向移動，錐齒輪盤在面對著飛輪盤一端設有能與兩個小錐齒輪相嚙合的錐齒；環狀凸起和飛輪軸之間設有中間體，中間體固定套在飛輪軸外，中間體的兩相對面上各固定連接定位立柱和中間體鉸座，中間體鉸座伸出在環狀凸起軸向另一側外部，中間體通過定位立柱有間隙地伸在環狀凸起內壁上開有的徑向盲孔中，每個所述定位立柱上均套有螺旋彈簧，飛輪盤能沿所述定位立柱在徑向上移動；在飛輪盤軸向另一側面上設有兩組飛輪盤鉸座，其中一組飛輪盤鉸座與中間體上的對應的一組中間體鉸座在徑向同一側，每組飛輪盤鉸座各自通過一根短連桿鉸接一個質量調節塊，質量調節塊又經一根長連桿鉸接徑向同側的中間體鉸座。本專利技術采用上述技術方案后的有益效果：1、本專利技術中的飛輪盤可以沿立柱克服彈簧力進行少量徑向移動，可以自動感應飛輪質量不均，并且通過二連桿機構以及質量調節塊自動調節質量不均，校準飛輪質量分布，具有慣量自動校準功能，使飛輪始終處于平衡狀態，減少裝置的非正常振動，增加其工作精度與使用壽命，無需傳感器等測量設備即可在轉動過程中感應到飛輪質量不平均的缺陷。2、本專利技術通過錐齒輪盤帶動與之嚙合的小錐齒輪及絲杠傳動，進一步帶動絲杠上的質量塊沿徑向移動，完成飛輪轉動慣量的大小調節，能連續改變轉動慣量的大小，實現多個范圍無級調節，適用范圍較廣；同時慣量的調節裝置采用機械結構，相對于電機控制的轉動慣量調節裝置，省去了動力源與控制部分，結構簡單，成本較低。附圖說明圖1是本專利技術一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置的軸測圖；圖2是圖1順時針旋轉90度所得到的軸測圖；圖3是圖1中錐齒輪盤3、壓板4、絲杠5、飛輪盤6、質量塊8的結構分解圖；圖4是圖2中飛輪盤6、調節質量塊7、中間體9、連桿11、連桿12的結構分解放大圖；圖5是圖4中的中間體9結構放大圖；圖6是本專利技術在初始位置時的工作狀態示意圖；圖7是圖6中本專利技術實現轉動慣量調節和自動校準功能的工作狀態示意圖。圖中：1.軸承座；2.飛輪軸；3.錐齒輪盤；4.壓板；5.絲杠；6.飛輪盤；6a、6b飛輪盤鉸座；7a、7b.質量調節塊；8.質量塊；9.中間體；9a、9b.定位立柱；9c、9d.中間體鉸座；10.擋圈；11a、11b.短連桿；12a、12b.長連桿；13.螺旋彈簧；14.小錐齒輪；41.筋條；61.扇形槽；62環狀凸起。具體實施方式參見圖1、2、3、4，本專利技術所述的慣性飛輪裝置具有一根水平布置的飛輪軸2，飛輪軸2的兩端各通過滾動軸承安裝在軸承座1上，能繞自身中心軸旋轉。在飛輪軸2上空套有錐齒輪盤3和飛輪盤6，錐齒輪盤3和飛輪盤6沿軸向布置，錐齒輪盤3可以沿飛輪軸2作軸向移動。飛輪軸2、錐齒輪盤3和飛輪盤6中心軸共線，即具有相同的中心軸。錐齒輪盤3具有啟動轉動慣量調節功能，飛輪盤6上安裝有實現轉動慣量調節功能和慣量校準功能的零部件。飛輪盤6由鑄鐵制成，是相對于中心軸對稱的扇形盤，飛輪盤6的中間沿軸向延伸一環狀凸起62，環狀凸起62空套在飛輪軸2外，與飛輪軸2之間留有徑向間隙。飛輪盤6的盤面上開有面向錐齒輪盤3的扇形槽61，扇形槽61相對于飛輪盤6中心軸對稱。在飛輪盤6的軸向一側，沿飛輪盤6的徑向上安裝兩個相對于飛輪盤6中心軸對稱的絲杠5，絲杠5的中心軸與飛輪盤6中心軸垂直相交，絲杠5可轉動地連接飛輪盤6，絲杠5位于扇形槽61中。每個絲杠5的外端穿過飛輪盤6的外緣正中間且通過軸承連接飛輪盤6外緣，每個絲杠5的內端各制有一個小錐齒輪14，小錐齒輪14與絲杠5同軸，每個絲杠5均穿過環狀凸起62且通過軸承連接環狀凸起62。兩個小錐齒輪14均在環狀凸起62內側，位于環狀凸起62和飛輪軸2的徑向間隙之間，與飛輪軸2不接觸，兩個小錐齒輪14相對于飛輪盤6中心軸對稱布置。每個絲杠5的中間配裝有一個質量塊8，質量塊8與絲杠5通過螺紋連接。質量塊8為圓弧狀鑄件，在環狀凸起62的外側，位于扇形槽61內，兩個質量塊8相對于飛輪盤6中心軸對稱布置。飛輪盤6在面對錐齒輪盤3的軸向一側裝有壓板4，壓板4也同軸空套在飛輪軸2上，壓板4的側面與飛輪盤6和質量塊8的軸向一側面均緊貼一起，質量塊8的軸向另一側面緊貼在飛輪盤6的軸向另一側面上，即扇形槽61的槽底面上。壓板4的外形輪廓與飛輪盤6的外形輪廓一致，壓板4在正對著絲杠5的位置有徑向的筋條41，筋條41緊貼于質量塊8用于限制質量塊8的轉動。安裝好的壓板4限制絲杠5只能轉動而不能在軸向和徑向移動。質量塊8左右兩側面分別貼合在壓板4和飛輪盤6的側面上，使得質量塊8不能隨著絲杠5轉動，只能隨著絲杠5的轉動而在飛本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置，飛輪軸（2）上空套飛輪盤（6），其特征是：飛輪盤（6）的中間是空套在飛輪軸（2）上的環狀凸起（62），在飛輪盤（6）軸向一側沿其徑向上裝有兩個相對于飛輪盤（6）中心軸對稱的絲杠（5），兩個絲杠（5）能轉動地與飛輪盤（6）相連接，每個絲杠（5）的內端各有一個位于環狀凸起（62）內側的小錐齒輪（14），環狀凸起（62）外側的每個絲杠（5）上配裝有一個質量塊（8）；錐齒輪盤（3）空套在飛輪軸（2）上且能沿軸向移動，錐齒輪盤（3）在面對著飛輪盤（6）一端設有能與兩個小錐齒輪（14）相嚙合的錐齒；環狀凸起（62）和飛輪軸（2）之間設有中間體（9），中間體（9）固定套在飛輪軸（2）外，中間體（9）的兩相對面上各固定連接定位立柱和中間體鉸座，中間體鉸座伸出在環狀凸起（62）軸向另一側外部，中間體（9）通過定位立柱有間隙地伸在環狀凸起（62）內壁上開有的徑向盲孔中，每個所述定位立柱上均套有螺旋彈簧（13），飛輪盤（6）能沿所述定位立柱在徑向上移動；在飛輪盤（6）軸向另一側面上設有兩組飛輪盤鉸座，其中一組飛輪盤鉸座與中間體（9）上的對應的一組中間體鉸座在徑向同一側，每組飛輪盤鉸座各自通過一根短連桿鉸接一個質量調節塊，質量調節塊又經一根長連桿鉸接徑向同側的中間體鉸座。...

【技術特征摘要】
1.一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置，飛輪軸（2）上空套飛輪盤（6），其特征是：飛輪盤（6）的中間是空套在飛輪軸（2）上的環狀凸起（62），在飛輪盤（6）軸向一側沿其徑向上裝有兩個相對于飛輪盤（6）中心軸對稱的絲杠（5），兩個絲杠（5）能轉動地與飛輪盤（6）相連接，每個絲杠（5）的內端各有一個位于環狀凸起（62）內側的小錐齒輪（14），環狀凸起（62）外側的每個絲杠（5）上配裝有一個質量塊（8）；錐齒輪盤（3）空套在飛輪軸（2）上且能沿軸向移動，錐齒輪盤（3）在面對著飛輪盤（6）一端設有能與兩個小錐齒輪（14）相嚙合的錐齒；環狀凸起（62）和飛輪軸（2）之間設有中間體（9），中間體（9）固定套在飛輪軸（2）外，中間體（9）的兩相對面上各固定連接定位立柱和中間體鉸座，中間體鉸座伸出在環狀凸起（62）軸向另一側外部，中間體（9）通過定位立柱有間隙地伸在環狀凸起（62）內壁上開有的徑向盲孔中，每個所述定位立柱上均套有螺旋彈簧（13），飛輪盤（6）能沿所述定位立柱在徑向上移動；在飛輪盤（6）軸向另一側面上設有兩組飛輪盤鉸座，其中一組飛輪盤鉸座與中間體（9）上的對應的一組中間體鉸座在徑向同一側，每組飛輪盤鉸座各自通過一根短連桿鉸接一個質量調節塊，質量調節塊又經一根長連桿鉸接徑向同側的中間體鉸座。2.根據權利要求1所述的一種轉動慣量可調及自動校準的慣性飛輪裝置，其特征是：飛輪盤（6）的盤面上開有面向錐齒輪盤（3）的扇形槽（61...

【專利技術屬性】
技術研發人員：江洪，王鵬程，劉浩，王子豪，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32