CN100417836C - 控制回转轴系统振动的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成的回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的装置。在回转轴上嵌套的轴承座(23)的外面，设置了一个与轴承座间留有间隙的套环(24)。振动控制装置由被初始压力压缩后的板簧(25)和控制这些板簧动作范围的制动器(26)构成，从套环(24)的外侧沿直径方向来控制回转轴系统的回旋摇摆振动。

Description

控制回转轴系统振动的装置及方法

技术领域

本发明涉及控制回转轴系统振动的装置及方法。

背景技术

在回转式机械里，由于回转轴系统的不平衡使得在接近极限转速时会产生很大的振动。为了控制这一振动，首先需要调整回转轴系统的平衡，消除由于不平衡而产生的振动。

但是，在已经取得平衡后的回转轴系统里发生共振时，还是需要某种振动控制方法。目前，对回转轴系统的控制方法主要有以下几种。

最简单、常用的方法是采用具有弹性的轴承座，利用弹性支撑产生衰减的方法。这一方法中采用的弹性体，一种是防振橡胶(例如，下文中所示：Tallian，T.E.，and Gustafsson，O.G.，ASLE Trans.，Vol.8，3(1965)，195)，另一种是板簧(例如，下文中所示：伊藤制仪「机械设计」6，12(1962)，30)。

在Kirk，R.G.，and Gunter，E.J.，J.Engineering for Industry，2(1972)，221和Ota，H.，and Kanbe，Y.，J.Applied Mechanics，Vol.98，1(1976)，144的两篇文章中，采用振动吸收理论讨论了在弹性支撑系统里的消振效果。

在岩田，野波「机论」49-446，10(1983)，1897的著作中，实现了对基于振动吸收理论确定的最佳参数的有源控制。

另外，在飞机用燃气轮机发动机中，广泛使用带压缩膜减震器的轴承座来抑制振动。例如以下两文中说明的事实：Morton，P.G.，Proc.Instn.Mech.Eng.，180(1965)，295和Ehrich，F.，and Childs，D.，Mech.Eng.5(1984)，66)。

最近，在采用磁性轴承座支撑的回转轴系统中，利用各种各样的控制理论对其有源控制的方法进行了研究。例如，在日本特许厅公开的2003-166535号公报中的描述。

特别是，对于离心分离机中的振动控制，开发并使用了如下的技术。

(1)将分离缸像摆锤般的配置，使其可以自由的旋转，并在回转轴上安装了由油压减震器和橡胶减震器组合而成的缓冲装置(如请参考日本特许厅公开的No.07-088401的专利)。

(2)在具有回转中心轴的圆筒内放置若干的球体，利用这些球体的移动自动调整平衡的球体平衡器(如请参考日本特许厅公开的No.10-180147的专利)。

(3)当连接在旋转拖动装置上的回转轴与振动传感器相接触时，使马达停止转动的技术(如请参考日本特许厅公开的2003-144977号公报)。

进一步，对于洗衣机中的振动控制，还开发并使用了如下的技术。

(1)根据振动传感器对洗涤槽振动的检测结果调节支撑洗涤槽的悬挂系统的衰减能力的振动控制方法(参考日本特许厅公开的No.05-131075的专利)。

(2)将洗涤槽悬挂在由吊杆、上卷机构和卷动筒组成的防振装置下，并在卷动筒的内表面上涂布具有触变功能的粘性弹性体的振动控制方法(参考日本特许厅公开的No.11-207082的专利)。

但是，在上述已有的振动控制装置和方法中，都含有以下的缺点。

(1)防振橡胶的弹性系数随着时间的推移和气温的变化有很大的改变，使得控制参数值的精确调整和维持十分困难。

(2)若轴承座采用弹性支撑结构，则必须改变作为控制对象的回转机械的结构，使得结构更加复杂，同时也使回转机械的安全性降低。

(3)尽管采用振动吸收理论得到了最佳控制值，但是要将如像衰减系数一样的参数值调整到最佳值，仍然十分困难。

(4)采用带压缩膜减震器的轴承座的方法，采用基于各种各样的控制理论的方法等，都需要大型、复杂的装置，若将其应用到一般的回转机械上，则将带来成本的大幅增加。

(5)至今为止，多数振动控制方法都是基于对稳态振动的控制而提出的，因此也有一定的振动控制效果，但是，对于非稳态振动的控制效果仍是一个未知领域。

因此，提出一种不需要对控制参数值进行微调，并且具有简单结构、易于对回转轴系统的振动进行控制的装置和方法是十分必要的。

发明内容

本说明书中，词汇“回转轴系统”指的是至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成系统。词汇“回转机械”指的是包含回转轴系统的机械系统，它包括各种各样的领域里使用的机械、装置、系统或其中的一个部分。并且，本发明不仅限于以上使用对象。

本说明书中，为了抑制回转轴系统的回旋摇摆振动，使用的经过初始压力压缩后的弹性体指的是为了产生非连续的弹性回复力而加上初始压力的弹性体。这样的弹性体，在本说明书中，也被称为“辅助弹簧”。词汇“辅助弹簧”仅是为了与回转轴系统中的“固有弹簧”相区别，而将其称为“辅助”，上面所提到的弹性体是一种模型化的表达。

本说明书中，词汇“不连续弹簧”指的是回复力不连续的弹簧。

本发明的目的是提供一种对至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成的回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的装置及方法。

本发明涉及的上述振动控制装置的一种情况是，其具有对回转轴系统的回转摇摆振动进行抑制的振动控制机构，以及至少一个直径方向与回转轴的轴向相垂直，同时包裹着上述回转轴，可以感受到轴的回旋摇摆振动，但不能旋转的包裹物。上述振动控制机构包括，至少一个与上述非旋转包裹物的外表面保持一定间隙，能控制上述回转轴系统的回旋摇摆振动，被初始压力压缩后的弹性体，以及限定上述弹性体的动作范围的限制机构。

间隙的大小，既可以根据弹性体的要求设定，也可以同时考虑弹性体和限制机构的要求进行设定。

本发明涉及的振动控制装置的另一种情况是，其具有对回转轴系统的回转摇摆振动进行抑制的振动控制机构，以及直径方向与回转轴的轴向相垂直，同时包裹着上述回转轴，可以感受到轴的回旋摇摆振动，但不能旋转的第一非旋转包裹物，以及与上述第一非旋转包裹物的外表面保持一定间隙设置的第二非旋转包裹物。上述振动控制机构包含了能从第二非旋转包裹物的直径方向的外侧对上述回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的，被初始压力压缩后的弹性体，以及限定上述弹性体的动作范围的限制机构。

本发明中的非旋转包裹物只要具备回转轴不与弹性体或第二非旋转套环直接接触的功能，其形状和结构没有要求。例如，在这里列举的几个实施例中，虽然都使用了轴承座，但是，本发明中的轴承座，并不是像一般的轴承座那样，用来支撑重量。

非旋转包裹物既可以是同轴的第一非旋转套环也可以是第二非旋转套环。此时，一定的间隙，存在于第二非旋转套环的外表面与弹性体中间的空间中。例如，将支持回转轴的轴承座作为第一非旋转套环时，通过设置，将使一定大小的间隙的设置更加容易。

限制弹性体的动作范围的限制机构，既可以是机械式实现也可以是电磁式实现。这一限制机构的作用是为了保持作用于弹性体上的初始压力。通过保持初始压力，可以使弹性体呈现不连续弹簧的特性。

可以同时采用多个包含弹性体和限制机构的振动控制机构。此时，弹性体或间隙，或者这两者同时可以具有不同的方向。

利用在第一非旋转包裹物和第二非旋转包裹物间设置一个具有一定大小的间隙，可以使抑制回旋摇摆振动的回复力具有不连续性质。

本发明涉及的是针对回转轴系统的振动进行控制的装置和方法，只适用于对回转轴系统的回旋摇摆振动的控制，而不是用于控制往复运功的振动。

现参照附图对本发明的上述以及其他的目的及功能进行更加详细的说明。

附图说明

图1A为说明本发明的理论模型的正剖面示意图。

图1B为图1A的理论模型的的平面示意图。

图2为不连续弹簧的回复力特性曲线图。

图3为利用图1A的理论模型，对辅助弹簧上没有预压情况下，在极限速度附近的振动情况的数值计算结果图。

图4为辅助弹簧有预压情况下产生谐振时的共振曲线图。

图5为辅助弹簧有预压情况下的数值模拟结果图。

图6为与图5相同情况下但改变衰减系数c2的数值模拟结果图。

图7为辅助弹簧具有刚性方向差情况下的数值模拟结果图。

图8为非稳态振动的数值模拟结果图。

图9A为本发明中的一个实施例里使用的实验装置的抽象示意图。

图9B表示图9A中所示装置的振动控制结构的剖面示意图。

图10为采用图9A中所示装置，在没有辅助弹簧时的共振曲线图。

图11为采用图9A中所示装置，在装有给予预压的辅助弹簧时的共振曲线图。

图12为采用图9A中所示装置，改变辅助弹簧中的板簧片数时的共振曲线图。

图13为含有与图9B中所示装置不同的方向差的振动控制结构，在装有给予预压的辅助弹簧时的基本概念图。

图14A为取消图13中所示振动控制结构中的套环后，在没有预压情况下的概念图。

图14B为取消图13中所示振动控制结构中的套环后，在有预压情况下的概念图。

图15为改变图13中所示振动控制结构中的板簧数后的概念图。

图16为改变图13中所示振动控制结构中的板簧数后的又一种情况下的概念图。

图17为改变轴心位置，间隙产生变化时的数值模拟结果图。

图18为传统洗衣机的模型示意图。

图19A为在洗衣机中采用本发明所示的振动控制装置的一个实施例的示意图。

图19B表示图19A中洗衣机的振动控制结构的剖面示意图。

图19C表示图19A中洗衣机的振动控制结构细部的抽象正面图。

图19D表示在图19A中不同位置上安装振动控制结构的实施例的模型示意图。

图19E表示图19D中洗衣机的振动控制结构的剖面示意图。

图20A为在洗衣机中采用本发明所示的振动控制装置的又一个实施例的示意图。

图20B表示图20A中洗衣机的振动控制结构的剖面示意图。

图21A为在洗衣机中采用本发明所示的振动控制装置的又一个实施例的示意图。

图21B表示图21A中洗衣机的振动控制结构的剖面示意图。

图22表示图21A中洗衣机侧面的剖面图。

图23A为在洗衣机中采用本发明所示的振动控制装置的又一个实施例的示意图。

图23B表示图23A中洗衣机的振动控制结构的剖面示意图。

图24为在离心烧结装置中采用本发明所示的振动控制装置的一个实施例的剖面示意图。

图25为在离心分离机中采用本发明所示的振动控制装置的一个实施例的剖面示意图。

图26为图25的I-I剖面图。

图27为采用本发明前的自激振动的振动曲线图。

图28为采用本发明后的自激振动的振动曲线图。

图29为在离心分离机中采用本发明所示的振动控制装置的又一个实施例的剖面示意图。

图30为图29中的一部分的放大图。

图31A为本发明所示的振动控制装置的又一个实施例的剖面示意图。

图31B为图31A的V-V剖面图。

图32为图31A所示的振动控制装置的自激振动的振动曲线图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明中涉及的回转轴系统的振动控制装置及方法的原理、实验和应用进行具体的说明。

第一实施例

图1A和图1B为本发明中回转轴系统的振动控制装置的理论模型的平面图和顶视图。下面运用这一理论模型对本发明的第一实施例的原理进行说明。

在图1A和图1B中，回转轴R所支持的旋转速度为ω的回转体1是圆盘型转子。由回转轴R和圆盘型转子1构成回转轴系统。圆筒型的非旋转包裹物2包裹着圆盘型转子1，其可以感受到回转轴的回旋摇摆振动，但不会随回转轴转动。在这个非旋转包裹物2的外面设置一个间隙，或者是隔着一个间隙δ放置一个环状材料(中间材料)3，在这一间隙或环状材料的外面安装数个辅助弹簧(弹性体)4和辅助减震器5。

这里假设回转轴R垂直安装，不考虑重力的影响。回转轴由数个轴承座B支撑。

现在，设定一个直角坐标系O-xyz，其z轴为连接最上面和最下面的轴承座B的中心的法线，相对于这一z轴，令图1A中沿着纸面与其垂直的轴为x轴，与x轴和z轴垂直的轴为y轴。回转轴的振动摇摆平面为x-y平面。圆盘型转子1的几何中心为M(x，y)。非旋转包裹物2的直径方向(x轴方向)与回转轴R垂直相交。

由于加有预压，辅助弹簧4表现出不连续的弹簧特性。在本实施例中于非旋转包裹物2的外面沿着x轴和y轴安装了4个辅助弹簧4。辅助弹簧4由自然长度压缩δ后与环状材料3相连接。用制动器6(限制机构)对辅助弹簧4的动作范围进行了限制，使其可以收缩，但不能伸长。例如，圆盘型转子1沿着x轴的正方向(图1A及图1B的右侧)移动时，若x＝δ，则非旋转包裹物2将与环状材料3相接触，并将其压缩。这一由环状材料3施加的压力超过辅助弹簧4的预压k2δ的大小后，环状材料3就会移动，右侧的辅助弹簧4就会因压力而收缩，同时，由于环状材料3的离开，左侧的辅助弹簧4的长度不会改变。

图2显示了辅助弹簧4的回复力特性。由于有预压，所以弹簧的特性变得不连续。

本发明的理论模型与圆盘型转子的位移 $r\{=\sqrt{(x^2+y^2)}\}$ 有关，系统的特性在r＞δ的状态和0＜r＜δ的状态间变化。即以r＝δ为界，在柔软的弹簧状态(r＞δ的状态)和坚硬的弹簧状态(0＜r＜δ的状态)间变化。

并且，圆盘型转子1以一定的半径r振动旋转时，仅仅表现出图2所示特性中的一点。这是与往复振动不同的地方，也意味着本说明书所涉及的振动控制方法只适用于回转轴系统。

设辅助弹簧4的弹性系数为k_2x，k_2y，辅助减震器5的衰减系数为C_2x，C_2y。回转轴R产生位移时，由辅助弹簧4和辅助减震器5产生的弹力和阻力可以表示为下式。

F_2x＝-k_2xx，F_2y＝-k_2yy(r＞δ)

$D_{2x}={-c}_{2x}\stackrel{\·}{x},D_{2Y}=-c_{2Y}\stackrel{\·}{y}(r>\mathrm{\δ})$

F_2x＝F_2y＝D_2x＝D_2y＝0(r≤δ)                       (1)

当辅助弹簧没有方向差时，k_2x＝k_2y(＝k₂)，c_2x＝c_2y(＝c₂)。下面对运动方程进行说明。非旋转包裹物2与环状材料3不相接触时(0＜r＜δ)，求圆盘型转子1的运动方程。首先使用圆盘型转子1在水平支撑时的静扰度e_st对下列无量纲量进行定义。

$\stackrel{\·}{x}=x/e_{\mathrm{st}},\stackrel{\·}{y}=y/e_{\mathrm{st}},\stackrel{\·}{t}=t\sqrt{k_1/m}$

$\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}=\mathrm{\ω}\sqrt{k_1/m},\stackrel{\·}{e}=e/e_{\mathrm{st}},\stackrel{\·}{c}=c/\sqrt{{\mathrm{mk}}_1}---\left(2\right)$

这里m是圆盘型转子1和非旋转包裹物2的质量，e表示圆盘型转子1的静止不稳平衡，c₁是衰减系数，k₁是轴的弹性系数，ω是旋转速度。

由此得到，圆盘型转子1的无量纲运动方程为(省去无量纲量的)，

$\stackrel{\·\·}{x}+c\stackrel{\·}{x}+x={\mathrm{e\ω}}^2\cos \mathrm{\ωt}$

$\stackrel{\·\·}{y}+c\stackrel{\·}{y}+y={\mathrm{e\ω}}^2\sin \mathrm{\ωt}---\left(3\right)$

当非旋转包裹物2与环状材料3相接触时(r≥δ)，式(1)所定义的作用力发生了变化，运动方程为

$\stackrel{\·\·}{x}+c\stackrel{\·}{x}+x={\mathrm{e\ω}}^2\cos \mathrm{\ω}t+F_{2x}+D_{2x}$

$\stackrel{\·\·}{y}+c\stackrel{\·}{y}+y={\mathrm{e\ω}}^2\sin \mathrm{\ωt}+F_{2y}+D_{2y}---\left(4\right)$

以下结合辅助弹簧有预压和无预压情况下的数值模拟结果对上述原理在实施例中应用时的作用进行说明。

辅助弹簧无预压时，在第一实施例中，辅助弹簧4的长度仅仅缩短了δ，其制动器6没有产生作用。此时，辅助弹簧4的长度处于自然状态，与辅助套环3相接触，没有预压。

因此，尽管弹性系数是不连续的，回复力却是连续的。此时F_2x，F_2y，D_2x及D_2y可用下式表示。

F_2x＝k_2x(r-δ)x/r  F_2y＝k_2y(r-δ)y/r(r＞δ)

$\begin{array}{cc}{D}_{2x}=c_{2x}\stackrel{\·}{r}x/r& D_{2y}=c_{2y}\stackrel{\·}{r}y/r,(r>\mathrm{\δ})\end{array}$

F_2x＝F_2y＝D_2x＝D_2y＝0(r≤δ)              (5)

利用式(5)对极限速度附近发生的振动进行数值计算的结果表示于图3。图3中的共振曲线具有如下特征。

(1)r＜δ时，在共振点ω＝1.0附近产生共振，但当r＞δ，辅助弹簧4产生作用时，则在共振点ω＝1.5的附近产生共振。

(2)共振曲线在整体上逐渐趋于刚性。

(3)对于在极限速度附近发生的振动，辅助弹簧4没有控制振动的作用。

下面，对有预压存在的情况，即实施例一中图2所示的状态进行说明。此时圆盘型转子1的转子回复力显示出不连续的性质。同时，还是假定辅助弹簧4没有方向差。

首先推导转子回复力的表达式。注意到极限速度附近的共振现象。O(εo)的减谐振动解可以假设为下式。

x＝Rcos(ωt+β)

y＝Rsin(ωt+β)                  (6)

将上述式(1)代入式(4)，设振动频率ω项两边的系数具有同样的精度O(ε)，则振幅R与位相角β有如下关系。

$r_f\stackrel{\·}{R}={\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{ec}}_2\cos \mathrm{\β}-{\mathrm{Rc}}_{2}G\left(\mathrm{\ω}\right)-2{\mathrm{\ω}}^{3}e\sin \mathrm{\β}-2{\mathrm{R\ω}}^2(c+c_2)$

$r_b\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}=2\mathrm{\ωRG}\left(\mathrm{\ω}\right)-{2\mathrm{\ω}}^{3}e\cos \mathrm{\β}-{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{ec}}_2\sin \mathrm{\β}-{\mathrm{Rcc}}_2\mathrm{\ω}-{{\mathrm{Rc}}_2}^2\mathrm{\ω}---\left(7\right)$

这里，rf＝c₂ ²+4ω²、rb＝R(c₂ ²+4ω²)、G(ω)＝1+k₂-ω²

对式(1.7)，令左边的时间微分等于0，求其稳定解并对解的稳定情况用Routh-Hurwitz稳定判别法进行讨论。

图4为减谐振动的共振曲线。下面参照图4对这一共振曲线的特征与振动控制效果进行说明。在本例中，由非旋转包裹物2与辅助弹簧4是相接触还是不相接触，将系统分为两种状态。

在r≤δ时，因为辅助弹簧4的弹性系数很小，当 $\mathrm{\ω}=\sqrt{(k/m)}$ 时产生共振(以下将处于这一状态的系统称为“系统1”)。在r≥δ时，因为辅助弹簧4的刚性发生变化，当 $\mathrm{\ω}=\sqrt{\{(k_1+k_2)/m\}}$ 时发生共振(以下将处于这一状态的系统称为“系统2”)

在图4里，将系统1和系统2的共振曲线画在了一张图上，现实中实际存在的仅是实线所示的共振曲线。图4里的实线是经过稳定判断的稳定解。图4里的虚线是实际中并不存在的共振曲线。对于这个系统，振幅很小时表现为系统1的共振曲线，振幅很大时表现为系统2的共振曲线。采用辅助弹簧4后，共振曲线的峰值将向高速方向移动。

在这一系统中，从低速端开始慢慢的增加转动速度时，在AB的范围内，因为r≤δ，振幅由共振曲线AB所决定。当旋转速度超过B点以后，假设振幅比δ更大，则变为系统2，由于受到曲线GH的约束，振幅将减小。并且，如果假设振幅比δ更小的话，系统处于系统1的状态，因而振幅按照曲线BC和曲线DE所示的结果变大，其结果可以考虑为振幅的大小在点B与点E的连线附近振荡。因此旋转速度超过E点后，正如共振曲线的安定段EF所示，可以假设振幅将发生变化(以下称其为“振幅变化假定”)

下面利用数值模拟的结果对具有预压的相应情况进行说明。首先，从抑制振动的目的出发，加大辅助减震器5的衰减，使高速端(系统2)的共振峰减小。图5表示了数值模拟的结果。解析解也同时表示在该图中。计算中采用的间隙为δ＝0.07。解析解与数值积分的结果非常一致。而且，在BE范围内，正如上面说明的“振幅变化假定”一样，振幅基本以δ＝0.07的大小作周期运动(振幅的变化范围用“·”表示)，这一振动模式，在超过图4的E点后依然继续存在，直到到达H点后，进入高速端的共振曲线(系统2)。随后，系统2的共振曲线中的间隙值再次变为δ，又转回到小振幅的系统1的共振曲线。

下面对实际应用中的问题进行讨论。系统1(原系统)的参数设定和调整都十分困难，系统2(附加系统)中弹簧的刚度和衰减的大小都可以自由的调整。由图5的结果可知，系统1的振幅非常大，大约达到1左右，本例中将其抑制到大约0.1左右，由此可以看到本方案的效果。但是，振幅的周期变化超过E点后仍然持续保持到高速端的峰值处，基于控制振动的目的是不理想的，而且，与“振幅变化假定”的设想也有一定的差距。

下面对参数的影响进行说明。为了将振动抑制到更小，进一步加大了衰减系数c₂，可以想像高速端的峰值比间隙δ更小。这一情况的计算结果如图6所示。从这一结果可知，振幅周期振荡的范围变得更广。本来只有小振幅谐振的速度范围，变成振幅的周期性振荡，从控制振动的角度，这是很不理想的现象。

下面对辅助弹簧的刚性具有方向性的系统进行说明。为了解决一直分布到高速端的振幅周期性振荡问题，考虑了脱离圆轨道的可能性，对辅助弹簧4的刚性分布增加了方向性。方向差设为k_2x/k_2y＝1.7时的计算结果如图7所示。由于有了方向差，振幅的周期振荡现象在中途消失了，回到了小振幅的稳定解。

下面对非稳态振动的情况进行说明。首先考察以一定的角加速度通过极限速度附近的共振点时的情况。这时，式(4)的条件变化为下式。

$\stackrel{\·\·}{\mathrm{\ψ}}=\mathrm{\λ}$ $\stackrel{\·}{\mathrm{\ψ}}=\mathrm{\λt}+{\mathrm{\ω}}_0$ $\mathrm{\ψ}=\frac{1}{2}{\mathrm{\λt}}^2+{\mathrm{\ω}}_{0}t+{\mathrm{\ψ}}_0$

λ为加速度、ψ是以x轴为基准测量出的不平衡的角度、ω₀为加速开始时的旋转速度、ψ₀表示开始加速时的不平衡角度。图8表示了在初始值ω₀＝0.5、ψ₀＝0的条件下的计算结果。

通过考察图5所示的与上述例子相对应的稳态振动的共振曲线，可知在非稳态振动的情况下，这一振动控制方法也是有效的。

第二实施例

以下结合具体实验对本发明中所涉及的回转轴系统中的振动控制装置的第二实施例进行说明。在图9A和图9B中给出了本实验里使用的振动控制装置的概略图。在用符号100表示的本发明中所涉及回转轴系统中的振动控制装置中，弹性体的悬垂轴22由其上端的上部轴承座20和下端的下部轴承座23进行固定支撑。悬垂轴22位于上部轴承座20和下部轴承座23之间，下部轴承座23的旁边，安装了一个与其同轴的圆盘21。下部轴承座23的外套环与第一实施例中说明的理论模型中的非旋转包裹物2相当。在与下部轴承座23外套环的外表面保持间隙δ的地方，安装了一个同轴的套环24。为了控制这一套环24的回旋摇摆振动，套环24外侧的4个固定点与4条一端固定，另一端向前伸出的板簧(弹性体)25相接触。因此，由于每个板簧25与套环24之间的摩擦，由板簧25使套环24的回旋摇摆振动得到衰减。4个板簧25都经过一定的预压压缩。4个板簧25的端头处都设有限制其动作范围的制动器26，由其维持需要的预压。

在这一实验中使用的悬垂轴22，其长度1＝700mm，直径d＝12mm，圆盘21的直径为260mm，厚为10mm。悬垂轴22通过圆盘21后继续向下方延伸60mm与作为下部轴承座23的球轴承(井6205)相嵌。下部轴承座23的外套环与套环24间的间隙为δ＝2mm。

以下对使用上述振动控制装置100在不同条件下的实验结果进行说明。

为了进行比较，首先考察取消振动控制装置100中的板簧25(以及制动器26)后，得到如图10所示的共振曲线。由此可知，在极限速度附近产生了很大的共振现象。为了安全，实验只进行到振幅为7mm为止。

然后在控制装置100中安装上板簧25(以及制动器26)，并且在板簧25没有方向差的情况下进行了实验。

在板簧25没有方向差的情况下得到了图11所示的共振曲线。与图10中极限速度附近大约8mm以上的振幅相比，在这里被控制到只有大约2mm左右。但是从极限速度附近到高速端都分布着振幅大约为间隙δ程度的准周期运动。这一实验结果与上述图6中表示的理论分析的定性结果基本一致。出于安全的考虑，实验中最大速度只作到ω≈800rpm为止。

通过改变x方向或y方向的板簧25的个数，给板簧25带来方向差后得到如图12所示的共振曲线。超过共振点以后准周期运动消失了，得到了在高速端的具有小振幅的安定共振曲线(谐振振动的稳定解)，准周期运动的范围大幅度缩小。振幅也小到只有2mm左右，可以确认振动控制的效果。这一实验结果与图7所示的理论分析的结果非常一致。因此，不需要对参数进行精心的选择，只要调整间隙的大小，就可以将回旋摇摆振动振幅的大小控制在要求的范围内。

在本实施例中，采用板簧25作辅助弹簧，采用改变x方向和y方向的板簧的个数得到了辅助弹簧的方向差，除此方法外利用其他的方法也可以产生方向差。但是由于板簧在其半径方向只需要很小的空间，而且由于板簧的重叠还可以产生摩擦力，所以这比起采用大的缓冲器有更多的优点。

在本发明中，弹性体(在上述的实施例中为板簧)或间隙的大小，或者两者同时，可以具有方向差。由于方向差的存在，在对准周期运动(回旋摇摆)进行快速收敛控制时，可以迅速抑制圆轨道上的振动。由于方向差的存在，可以破坏回旋摇摆的轨迹，方向差可通过分别控制弹性体或间隙的大小变化，或者两者大小的同时变化来实现。要使弹性体产生方向差，例如可以通过如下方法：(1)几个弹性体的强度各不相同，(2)在不同的方向(例如两个正交的方向)上配置不同数量的弹性体，(3)将几个弹性体与非旋转包裹物的外表面间的距离(间隙的大小)取得不一致。

要使间隙产生方向差，例如，可以通过使间隙的内、外边界的轨迹不是同心圆来实现。例如：第一非旋转套环的外环采用圆形的轴承座，让这一轴承座与第二非旋转套环不同心，即间隙的圆形内边界的轨迹(轴承座的外边界)与间隙的外边界的轨迹(第二非旋转套环的内边界)不是同心圆，即可让间隙产生方向差。或者让间隙的外边界的轨迹为圆形，内边界的轨迹为椭圆形也可以产生方向差。产生方向差的方法并不仅限于本例中所列举的方法。

作为第二实施例的引申，下面说明用其他的方法使辅助弹簧产生方向差的例子。其基本概念表示于图13、图14A、图14B、图15和图16中。

图13中的构成表现了辅助弹簧加有预压的例子。如图中所示，回转轴30的外边沿由轴承31所支撑，轴承31的外套环的外沿与同轴安装的套环32间有一间隙δ＝1mm。为了控制套环32的回旋摇摆，套环32外沿上的一个固定位置与一端固定，一端向x方向(图中表示为水平方向)伸长的一组板簧33相接触。板簧33加有预压。板簧33的远端，装了一个控制其动作范围的制动器34，其另一个作用是维持加上的预压。

图14A中的构成表现了取消图13中的套环32和板簧33的制动器34后，辅助弹簧33没有预压的例子。虽然轴承31的外套环的外沿与套环32间有一δ＝1mm的间隙，这也只是对板簧32上的A点而言的。

图14B中的构成表现了在图14A中的板簧33的远端增设制动器34后，板簧33加有预压的状态。

图15和图16是除图13的x方向上加上板簧33以外，在y方向(图中表示为垂直方向)也加上板簧33并施以预压，而且通过调节板簧33的个数，产生方向差的例子。

图15的例子中，在x方向加有2个板簧33，y方向上加有3个重叠在一起的板簧，在x方向和y方向上保持一定的方向差。

图16的例子中，在x方向和y方向上同时加有3个重叠在一起的板簧33。虽然在x方向和y方向上板簧33没有方向差，但是由于轴30的轴心产生移动后，安装在轴30的外侧的轴承31的外环将与套环32的内面产生接触。由于回转轴30的轴心产生移动，带来轴承31的外环与套环32的内面间的间隙不断变化，如图17所示的实验结果也与图7所示的理论分析结果十分相近。

第三实施例

下面通过与传统方法进行比较来说明本发明在洗衣机中的具体应用。

如图18所示的传统洗衣机，洗涤槽40通过带动其旋转的回转轴41以及减速器(图中没有表示)与马达42相连接。在洗涤槽40的外面有一个接受从洗涤槽40进行排水的外槽43，洗涤槽40在外槽43的里面旋转。为了防止振动，外槽43的侧下部与多孔网架44的侧上部通过钢丝绳45进行连接，多孔网架44在此起着悬吊架的功能。

图19A、图19B、图19C、图19D和图19E表示了本发明在洗衣机中的具体应用。在图19A、图19B和图19C中与图18表示的传统例子一样，洗涤槽40通过带动其旋转的回转轴41以及减速器(图中没有表示)与马达42相连接。本实施例中，在马达42外壳的下方安装了一个向下伸出的轴46。这一轴46由于直接安装在马达42的外壳上，不能旋转。在这一轴46的外侧，仅仅隔着一个间隙δ，安装有一个同轴的套环47。在套环47的外面，还安装有辅助弹簧(弹性体)48、辅助减速器(衰减物)49。对应于辅助弹簧48，还安装了制动器(限制机构)50。

图19D和图19E是将振动控制装置安装在与图19A不同的位于外槽43外侧的具体应用例。在图19D和图19E中，洗衣机外槽43的外面仅仅间隔一个间隙δ安装了一个同轴的套环51。在套环51的外侧安装了几个兼作辅助弹簧(弹性体)48和辅助减速器(衰减器)49的板簧52，对应于板簧52，还安装了制动器(限制机构)53。套环51通过钢丝绳54与多孔网架44的上部相连接。

虽然本例中，在套环51的外面8个地方均匀的安装了板簧52，实际上只需要在几个适当的地方进行安装即可。

外槽43、多孔网架44和钢丝绳45与图18所示的传统例相同。

根据本实施例，只需要简单的结构就可以使洗衣机中的洗涤槽在制动时产生的回旋摇摆得到控制。由于马达42的回转轴41周边的结构都可以小型化，不需要大型的缓冲器，只需要几个板簧，就可以兼有弹性体和减速器的功能。

第四实施例

下面说明本发明在洗衣机中的具体应用的又一个例子。如图20A所示的洗衣机中，洗涤槽60通过带动其旋转的回转轴61以及减速器与马达62相连接。在洗涤槽60的外面有一个接受从洗涤槽60进行排水的外槽63，洗涤槽60在外槽63的里面旋转。为了防止振动，外槽63由固定于多孔网架64的侧上部和外槽63的侧下部的钢丝绳65吊装固定。

图20A和图20B中，洗涤槽60通过带动其旋转的回转轴61以及减速器与马达62相连接。在其回转轴61的中间，安装有一个轴承66。这一轴承66的外套环与相当于第一实施例中理论模型中的非旋转包裹物2。在这一外套环的外侧安装有套环67。在轴承66的外套环的外侧，仅仅隔着一个间隙δ，安装有一个套环67。在套环67的外面，还安装有辅助弹簧(弹性体)68、辅助减速器(衰减物)69。对应于辅助弹簧68，还安装了制动器(限制机构)70。洗涤槽60、回转轴61、马达62、外槽63、轴承66、套环67、辅助弹簧68、辅助减速器69和制动器70都由多孔网架64的底部面向上方安装的几个保持弹簧71支撑。

根据本实施例，只需要简单的结构就可以使洗衣机中的洗涤槽在制动时产生的回旋摇摆得到控制。

由于与马达62相连接的回转轴61周边的结构都很小型化，不需要大型的缓冲器，只需要几个板簧，就可以兼有弹性体和减速器的功能。

第五实施例

下面说明本发明在洗衣机中的具体应用的又一个例子。在图21A和图22表示的洗衣机中，安装在外槽80里，沿水平方向轴旋转的洗涤槽81通过带动其旋转的回转轴82以及减速器与马达83相连接。外槽80接受从洗涤槽81排出的水。为了防止振动，外槽80由一端固定在多孔网架84内面，另一端固定在外槽80外面的数只弹簧85吊装固定。而且，外槽80还由固定在多孔网架84下部内面的数只减速器86支撑。

图21A和图21B中，洗涤槽81通过带动其旋转的回转轴82以及减速器与马达83相连接。在其回转轴82的中间，安装有一个轴承87。这一轴承87的外套环与相当于第一实施例中理论模型中的非旋转包裹物2。在这一外套环的外侧安装有套环88。在轴承87的外套环的外侧，仅仅隔着一个间隙δ，安装有一个套环88。在套环88的外面，还安装有辅助弹簧(弹性体)89、辅助减速器(衰减物)90。对应于辅助弹簧89，还安装了制动器(限制机构)91。辅助弹簧89、辅助减速器90和制动器91都由多孔网架84的侧面面向侧方向安装的支持物92支撑。

根据本实施例，只需要简单的结构就可以使洗衣机中的洗涤槽在制动时产生的回旋摇摆得到控制。

由于与马达83相连接的回转轴82周边的结构都很小型化，不需要大型的缓冲器，只需要几个板簧，就可以兼有弹性体和减速器的功能。

第六实施例

下面说明本发明在洗衣机中的具体应用的又一个例子。在图23A里表示的洗衣机中，安装在外槽100里，沿倾斜方向回转轴旋转的洗涤槽101通过带动其旋转的回转轴102以及减速器与马达103相连接。外槽100接受从洗涤槽101排出的水。为了防止振动，外槽100由一端固定在多孔网架104内面，另一端固定在外槽100上面的数只弹簧105吊装固定。而且，外槽100还由固定在多孔网架104下部内面的数只减速器106支撑。

图23A和图23B中、洗涤槽101通过带动其旋转的回转轴102以及减速器与马达103相连接。在其回转轴102的中间，安装有一个轴承107。这一轴承107的外套环与相当于第一实施例中理论模型中的非旋转包裹物2。在这一外套环的外侧安装有套环108。在轴承107的外套环的外侧，仅仅隔着一个间隙δ，安装有一个套环108。在套环108的外面，还安装有辅助弹簧(弹性体)109、辅助减速器(衰减物)110。对应于辅助弹簧109，还安装了制动器(限制机构)111。辅助弹簧109、辅助减速器110和制动器111都由位于多孔网架104的侧面面向侧方安装的支持物112支撑。

根据本实施例，只需要简单的结构就可以使洗衣机中的洗涤槽在制动时产生的回旋摇摆得到控制。

由于与马达103相连接的回转轴102周边的结构都很小型化，不需要大型的缓冲器，只需要几个板簧，就可以兼有弹性体和减速器的功能。

第七实施例

下面说明本发明在离心烧结装置中的具体应用的一个实施例。离心烧结装置是指，通过将需要烧结的原料装载到一个高速旋转的工作仓中，在需要烧结的原料表面上加上离心力，进行加热，得到致密薄膜以及烧结物的装置。由离心力得到的力的大小，希望能达到10～700000G的程度，最好是在1000～10000G的范围中。

例如对于一个半径为8cm的高速旋转圆盘，在将原料置于其边沿的时候，原料表面所受到的离心力，在旋转速度为500rpm时为22G、1000rpm时为89G、1500rpm时为201G、2000rpm时为357G、3000rpm时为804G、5000rpm时为2236G、10000rpm时为8944G、20000rpm时为35776G、50000rpm时为223600G。这一作用力比通常的热压烧结中所加的作用力大很多，现有理论也证明了，这一作用对提高陶瓷膜、陶瓷和金属粉体加工的成型物的致密化是有效的。因此，离心力对促进粒子的最密化充填，促进物质内的扩散，使烧结过程中存在的弹性变形，粘性流动，液相等情况时的溶解一析出更加致密化。使得陶瓷及金属的成型物更加致密，同时也使得低温烧结成为可能。对加热温度一般没有什么特别的限制，希望能够在300～1800℃的范围，最好维持在500～1500℃的范围里。因为在500℃以下的温度时，物质的扩散十分困难，而高于1500℃时，物质的扩散速度剧烈增加，使得离心力的作用不易发挥。

图24表示了在上述离心烧结装置中采用本发明的振动控制装置的一个应用例。本实施例的烧结装置中，在顶盖120的下面，安装的向下的棒状物120a的端面处安装了振动控制轴承121。在振动控制轴承121的下方，依次共轴安装了放置烧结物122的转子123，下部轴承124和连接在马达126的负载端的旋转中继接头125。本实施例中的回转轴127由振动控制轴承121，下部轴承124和旋转中继接头125组成，在转子123的中心支持其转动。转子123被加热容器密封。在加热容器128的外周附近安装有给烧结物122加热的加热器129和其外侧的绝热物130。

本实施例中的回转轴127，直径为3φ，长度为75mm，材质为钢琴弦线(SWP-B)。转子123由氮化硅陶瓷制成，其外径为180φ。这里所提到的材料及尺寸都仅仅是作为例子用的，本发明并不仅限于此。转子123的重量为1.4kg时，共振旋转数是570rpm。由于在转子的上方采用了振动控制轴承，共振旋转数到达570rpm时，也没有发生旋转摇摆的情况，可以十分顺利的起动。这个结果，对于旋转速度一会增加，一会减少的非稳定振动系统的振动是有效的。

第八实施例

图25和图26说明本发明在离心分离机中的具体应用实施例。离心分离机由基础部A和其上部安装的罩140构成。罩140的内部包含装载需要进行分离处理的样品的转子141，以及为抑制转子141的转动带来的振动而安装在罩140内部下方的振动控制装置S。在转动时，上端盖142密闭了罩140上方的开口。转子141在其中心的下部与回转轴143的一端相连接，这个回转轴143的另一端与安装在基础部A下方的马达144相连接，由马达144带动转子141旋转。回转轴143由基础部A中的上下两个轴承145a和145b固定。为了确定支撑轴承145a和145b的位置，与支撑轴承145a和145b的内环和外环相接触的位置上安装了轴套146a、146b、146c、147a和147b。

振动控制装置S包括支撑回转轴143的轴承148，在与轴承148的外套环(第一非旋转套环)间隔一个间隙的位置，同轴安装的套环149(第二非旋转套环)。振动控制装置S还包括一端固定在套环149外方的4个固定点上的4组板簧簧片150和为限制板簧簧片150的动作范围安装的4个制动器151。每组板簧簧片150由一片或多片板簧构成，当套环149发生回旋摇摆时，由其外侧的预压可以抑制其振动。板簧簧片150和制动器151组合成了振动控制装置。图26是与图9B中说明的结构一样的振动控制装置S的平面图。

4组板簧簧片150由其弹性系数的不同，间隙大小的不同或上述两个因素的同时调整，可以产生需要的方向差。

轴承148、套环149、板簧150的固定部位(固定位置)和制动器151都在罩140底部的基板152上。为了安装基版板152，在罩140的底部预设了安装孔153。

在利用本发明，如上所述构成的离心分离机的回转轴系统振动控制装置中，轴承148的外套环(第一非旋转套环)超过间隔的范围后，振动控制装置(板簧簧片150和制动器151)启动，使回转轴143受到很大的回复力。另一方面，当第一非旋转套环不超过间隔的范围时，由振动控制装置产生的回复力根本不作用到回转轴143上。因此，可以将振动控制在非常小的范围。

在本发明中，当积层板簧簧片150由多片叠合使用时，尽管可能发生由不连续弹簧带来的自激振动，由于间隙只有很小的距离，将产生使自激振动停止的作用。其基本原理是，由于积层板簧的衰减很大，使得自激振动将被抑制。

图27表示了没有使用本发明时的自激振动的振动曲线，图28表示了使用本发明时的自激振动的振动曲线。由图27可知，到达发生自激振动的速度时，振幅将在一瞬间变得无限大。同时由图28可知，尽管到达了发生自激振动的速度，振幅的增加得到控制，自激振动被抑制。特别是，使用积层板簧时，弹簧间的摩擦将会吸收能量，振动控制装置可以更加小型、单纯。

采用本实施例可以，(1)将共振振幅的大小控制到任意值(由间隙的大小决定)，(2)自激振动也可以控制到间隙所确定的范围内。

在参考图25到图28说明的第七实施例中，虽然振动控制装置安装在罩140的下方，参照下面依据图29和图30的说明，振动控制装置也可以安装在罩140的上方。

第九实施例

图29和图30说明本发明在离心分离机中的另一个具体应用实施例。由于本图中对离心分离机的结构说明，采用的符号与图25完全相同，这里省略具体说明。

在罩140的内部，转子141的上部开口处，嵌进了一个密封盖160(图25的实施例中没有这一盖子，因为只有转子141的上部才有开口)。振动控制装置S’安装于罩140的上端盖142的下面(图25的实施例中振动控制装置S安装于罩140的下方)。连接在振动控制装置S’上的轴161固定在转子141的密封盖160上面。

振动控制装置S’包括支撑回转轴161的轴承162，在与轴承162的外套环(第一非旋转套环)间隔一个间隙的位置，安装的套环(第二非旋转套环)163。振动控制装置S’还包括一端固定在套环163外侧的4个固定点上的4组板簧簧片164和为限制板簧簧片164的动作范围安装的4个制动器(在本图中没有表示出来，与图25实施例中的制动器151相同)。每组板簧簧片164由一片或多片板簧构成，当套环163发生回旋摇摆时，由其外侧的预压可以抑制其振动。板簧簧片164和制动器组合成了振动控制装置。以上振动控制装置S’的平面构成与图9B中说明的结构一样。

4组板簧簧片164由其弹性系数的不同，间隙大小的不同或上述两个因素的同时调整，可以产生需要的方向差。

本实施例中的振动控制装置S’的功能与前面叙述的实施例中的振动控制装置S一样。因此，在第九实施例中，与第八实施例一样，可以通过简单的构造，实现对离心分离机共振振动的控制。

第八实施例(图25至图28)和第九实施例(图29和图30)并不仅限于图中所示的结构。例如，在图中所示的是将回转轴143与马达144直接相连接的传动机构，但是将两者通过皮带进行传动时，本发明所涉及的用于回转轴系统控制回旋摇摆的装置和方法也一样适用。另外，离心分离机的转子141安装在回转轴143的尖端上，其实也可以安装在回转轴143中间的任何位置。离心分离机的马达144，在图示的例子中，安装于转子141的下方，其实也可以安装在转子141的上方，其位置可以任意设计。马达144可以使用电动马达，空气压缩机，油压马达等，对其种类没有限制。关于振动控制装置的安装位置，图中给出了安装在罩140的底面(第八实施例的振动控制装置S)和其上端盖142的底面(第九实施例的振动控制装置S’)，其实，也并非除此不可，其他的位置，例如基础部A的上面或者基础部A的内部也是可以的。根据具体要求，同时采用几个振动控制装置也是可以的。关于离心分离机的转子141，也没有特别的限制，其可以是将液体中的漂浮物除去的形式，回收和脱水等过程中使用的直接将待处理物放入旋转容器的形式，或将装好样品的样品容器插入旋转容器中后使样品分离的形式等。

第十实施例

图31A和图31B说明本发明在其他具体应用中的一个实施例。本实施例是不使用第二非旋转套环的例子。

在本实施例中的振动控制装置T，包含安装在与回转轴170的外侧间隔一个间隙的轴承171，包裹着轴承171并与回转轴170同轴安装的套环172(第一非旋转套环)。振动控制装置T还包括一端分别固定在套环172外侧的4个位于壳体173上的固定位置的4组板簧簧片174和为限制板簧簧片174的动作范围安装的4个制动器175。每组板簧簧片174由多片板簧构成，在本例中水平(x)方向的2组板簧簧片都由3片叠成，垂直(y)方向的2组板簧簧片则由2片叠成。当套环172发生回旋摇摆时，分别由各组板簧174，通过其外侧，向其施加压力抑制其振动。板簧簧片174和制动器175组合成了振动控制装置。

4组板簧簧片174由于其弹性系数的不同，间隙大小的不同或上述两个因素的同时调整，可以产生需要的方向差。

在如上所述的振动控制装置T中，回转轴170的振动超过间隙的范围后，振动控制装置启动，使回转轴170受到很大的回复力。当回转轴170的振动不超过间隙的范围时，由振动控制装置产生的回复力根本不作用到回转轴170上。因此，可以将振动控制在非常小的范围。

第十一实施例

本实施例是将能连续衰减回转体能量的装置(自激振动衰减组件)与图31表示的不连续弹簧装置(共振振动衰减组件)进行组合应用的例子。自激振动衰减组件，例如可以通过不设间隙，直接将板簧与回转轴接触得到。只要是可以连续不断的使回转能量衰减的装置都可以是这里所称的自激振动衰减组件，其结构没有具体要求，多层板簧可以使得装置更加小巧。并且，自激振动衰减组件与共振振动衰减组件组合时的各自的数量也可以容易选择。

下面，根据图32对本实施例进行说明。图32对在图4中增加自激振动衰减组件时的作用进行了说明。在图4中，对于利用由加有预压的辅助弹簧构成的共振振动衰减组件，可以将转子的振动控制在间隙δ的大小程度的事实进行了说明。再加上自激振动衰减组件后，回转体的能量被连续衰减，振幅的峰值变小。(a)的能量衰减比(b)变得更大。特别是，当加上大的衰减时，(c)振幅的峰值可能变得比间隙δ的大小更小。

当回转系统正常运转时，系统处于安定状态，并不是一定需要共振振动衰减组件。

但是，在旋转过程中，涡轮的一片叶片产生损坏时，或者采用在转子中插入试管的离心分离机，不慎将试管忘在其中进行运转等情况发生时，回转系统工作仓的重心或转子的重心将偏离平衡，将发生大振幅的振动。共振振动衰减组件在这种情况下将有效的发挥作用。即是，当由于不平衡在极限速度附近出现大的振动时，或者是由于不能及时的排除引起振动的不平衡的因素时，上述图4所说明的作用和共振振动衰减组件的作用，将可以把转子的振动控制在与间隙δ的大小同程度的范围内。

因此，虽然产生了不平衡因素，也不需停止运转。由此，异常监测器也可以省去。并且，由于回转系统中某一个部分的不平衡不会波及到整个回转系统，因此本实施例可以作为回转系统的安全装置而被广泛使用。

本发明所述的控制回转轴系统回旋摇摆振动的装置与方法可以应用于离心分离机，洗衣机，脱水机，扁平轴，液体容器，球体平衡器等的回转轴系统的回旋摇摆振动的控制。并且，也可适用于对汽车，飞机，船舶等中的发动机中使用的回转轴系统的回旋摇摆振动的控制。也可以用作磁性轴承的备用结构。

本发明所述的控制回转轴系统回旋摇摆振动的装置能有效控制在旋转过程中，当涡轮的一片叶片产生损坏时，或者采用在转子中插入试管的离心分离机，不慎将试管忘在其中进行运转等情况发生时，旋转系统工作仓的重心或转子的重心会偏离平衡等，运行中发生的异常情况。即是，当系统运行时，虽然产生了振动，也不需停止运转，在运行中即可以简单的控制回旋摇摆。

本发明所述的控制回转轴系统回旋摇摆振动的装置可以做成一体化的组件，并且还可以做成能在回转轴系统上自由装卸的组件。

本公司对本发明中提出的权利要求书中规定的目的和各个要点，以及由此产生的各种变化、变型拥有权利。例如，适用于本发明的回转轴系统中的回转轴，在实施例中是垂直安装的，但是，要求的权利不限于此，水平安装的同样包括在内。本发明适用的空间位置的选择也同样有着很大的自由度(例如，回转轴的上部、中间、下部等)。

本发明的装置和方法，除以上所述之外，还可应用于各种各样的回转机械，特别是可以广泛适用于这些机械的组件，权利要求也不限于以上用途。

Claims (27)

1. 一种对至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成的回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的装置，其包括：

至少一个安装在该回转轴的直径方向上，包围该回转轴并与该回转轴相垂直，不能旋转，但可以感受到回转轴的回旋摇摆振动的非旋转包裹物；

具有对回旋摇摆振动进行控制的振动控制机构，该振动控制机构包括至少一个与该非旋转包裹物的外表面保持一定间隙，能控制该回转轴系统的回旋摇摆振动，被预压压缩的弹性体，以及规定该弹性体的动作范围的限制机构。

2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，该非旋转包裹物为支持该回转轴的轴承。

3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括至少一个对该回转体的能量进行连续衰减的机构，来控制该回转轴系统的回旋摇摆振动。

4. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，对该回转体的能量进行连续衰减的机构是指将数个板簧与回转轴直接接触的装置。

5. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该间隙范围由该弹性体或该弹性体与该限制机构的组合来设定。

6. 一种对至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成的回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的装置，其包括：

安装在该回转轴的直径方向上，包围该回转轴并与该回转轴相垂直，不能旋转，但可以感受到该回转轴的回旋摇摆振动的第一非旋转包裹物；

在该第一非旋转包裹物的外侧间隔规定的间隙安装的第二非旋转包裹物；

具有对回旋摇摆振动进行控制的振动控制机构，该机构包括一个能从该第二非旋转包裹物的直径方向的外侧对该回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的，被预压压缩的弹性体，以及规定该弹性体的动作范围的限制机构。

7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，该振动控制机构是一种当该第一非旋转包裹物的振动超过上述规定的范围时，其将很大的回复力作用到该回转轴，同时，当该第一非旋转包裹物的振动不超过上述规定的范围时，回复力完全不作用到该回转轴的装置。

8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，该间隙大小是可变化的，根据该间隙的大小，由回转轴自身的回复力或来自于该回转轴及多个弹簧的回复力，来提供控制该回转轴的回旋摇摆振动的力。

9. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，该第一非旋转包裹物为支持该回转轴的轴承。

10. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，该第二非旋转包裹物为套环状物体。

11. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，该振动控制机构是多个，安装在众多位置。

12. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的一个振动控制机构中的弹性体与另一个振动控制机构中的弹性体之间形成有方向差，以得到对回旋摇摆振动的控制力。

13. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，所述的间隙之间形成有方向差，以得到对回旋摇摆振动的控制力。

14. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，该弹性体是板簧。

15. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，该板簧是由一片板簧簧片或由几片板簧簧片叠加成的积层板簧构成。

16. 如权利要求15所述的装置，其特征在于，至少有一个板簧与另一个板簧使用的板簧簧片的片数是不同的。

17. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，该限制机构是利用机械或电气的方法来限制弹性体动作范围的装置。

18. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，还包括一种对该间隙的范围，该弹性体回复力的大小，对该弹性体进行压缩的预压的大小和该限制机构进行调节的调节装置。

19. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，该回转体是在非稳定状态下振动的装置。

20. 如权利要求6～8中任一项所述的装置，其特征在于，该回转轴系统是组装于回转机械中的装置。

21. 如权利要求20中所述的装置，其特征在于，该回转机械是洗衣机或离心分离机。

22. 如权利要求21中所述的装置，其特征在于，该洗衣机含有洗涤槽与马达，该回转轴系统安装在一轴上，该轴连接该洗涤槽和该马达的回转轴。

23. 如权利要求22中所述的装置，其特征在于，该第一非旋转包裹物的位置，可以位于该洗涤槽的下方，或位于与该洗涤槽相接触的正下方，或位于该洗涤槽的侧面，或位于与该洗涤槽相接触的任何相近的位置。

24. 如权利要求6、7、8、12、16、21和22中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括至少一个对该回转体的能量进行连续衰减的机构，来控制该回转轴系统的回旋摇摆振动。

25. 如权利要求24所述的装置，其特征在于，对该回转体的能量进行连续衰减的机构是指将数个板簧与回转轴直接接触的装置。

26. 一种对至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成的回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的方法：

在该回转轴的直径方向上安装一个包围该回转轴并与该回转轴相垂直，不能旋转，但可以感受到该回转轴的回旋摇摆振动的第一非旋转套环；

在该第一非旋转套环的外侧间隔规定的间隙安装一个第二非旋转套环；

将施加了预压压缩后的辅助弹簧安装在该第二非旋转套环附近的位置，以根据该回转轴系统的回旋摇摆振动的大小来决定该辅助弹簧是否与该第二非旋转套环的外表面相接触；

该辅助弹簧与该第一非旋转套环的外表面相接触与否，决定了该回转轴系统的振动特性，

r≤δ时，该辅助弹簧的弹性系数k很小，系统具有以 $\mathrm{\ω}=\sqrt{k/m}$ 共振的第一特征，

r≥δ时，辅助弹簧的弹性系数k2发生了变化，系统具有以 $\mathrm{\ω}=\sqrt{(k+k2)/m}$ 共振的第二特征，

这里ω是该回转体的回转速度，δ是间隙的大小，m是该回转体和第一非旋转套环的总质量，r是该回转体的位移。

27. 一种对至少由一个回转轴及该回转轴所支持的一个回转体所构成的回转轴系统的回旋摇摆振动进行控制的方法：

在该回转轴的直径方向上安装一个包围该回转轴并与该回转轴相垂直，不能旋转，但可以感受到该回转轴的回旋摇摆振动的第一非旋转套环；

在该第一非旋转套环的外侧间隔规定的间隙安装一个第二非旋转套环；

将施加了预压压缩后的辅助弹簧安装在该第二非旋转套环附近的位置，以根据该回转轴系统的回旋摇摆振动的大小来决定该辅助弹簧是否与该第二非旋转套环的外表面相接触；

对于该回转轴的回旋摇摆振动，当该回转轴没有到达间隙的另一端，只有很小的位移时，只有很小的回复力对其进行控制，当该回转轴到达了间隙的另一端，相对于较大的位移，会产生很大的回复力对其进行控制，上述大的回复力和小的回复力，统称大小不连续的力。

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