CN101709764B - 液压蓄能飞轮摆振减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用液压阻尼、液压蓄能器刚度和飞轮惯性共同作用的液压蓄能飞轮摆振减振器，主要由飞轮、液压马达、阀门、液压蓄能器、液压缸、摆动杆等组成。由于传动放大的作用，可以在摆动振动端产生比飞轮实际转动惯量大得多的等效转动惯量。本发明中，飞轮通过动能蓄放隔阻低频的摆动振动，液压蓄能器通过势能蓄放隔阻高频摆动振动，液压阻尼具有消耗摆动振动能量的作用，三者相结合能够缓冲和吸收各个频段的摆动振动。本发明以简单结构组成的液压蓄能飞轮摆振减振器，可以实现对摆动振动的蓄能减振作用，具有重量轻、节约动力能源、发热量小、减振频带宽的优点。

Description

液压蓄能飞轮摆振减振器

技术领域

本发明涉及一种减振器，是一种利用液压阻尼、液压蓄能器刚度和飞轮惯性共同作用的摆振减振器。

背景技术

摆动振动是一种常见的振动形式，摆振问题常常会影响结构系统的操控和应用。例如汽车行驶时，由于转向轮的左右剧烈摆动，常常会引起方向盘的弹手症状，严重时可能导致驾驶员无法控制方向盘。而且汽车转向轮的摆振会降低乘坐的舒适性，增加司机的疲劳程度，同时导致轮胎异常磨损，容易造成相关零件的损害。

为了消减摆振带来的不利影响，一些设计采用了气压或液压结构的阻尼减振器。例如，中国专利03804190.1发明了一种由油腔、气缸和活塞组成的摩托车阻尼减振器。中国专利200680011438.3公开了一种用于主动地使车辆的摆振稳定的装置，通过在车轮轴上装备方向转换阀、液压装置、液压泵等达到摆振稳定的目的。

这些摆振减振装置的设计利用了液压系统的阻尼作用来消减摆振的作用。但是，现有液压减振方式主要采用耗能减振，也就是利用液压阻尼作用来消耗摆振的能量，把摆振的动能转换为热能等其他能量形式耗散掉。这一方面浪费了驱动的动力，另一方面由于结构升温还会造成其他不良的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有摆振减振器的不足，充分挖掘液压摆振减振器的潜力。将大量的摆振能量利用液压传动的飞轮和蓄能器来蓄放，对摆动振动进行平滑滤波；将少量不平滑的摆振能量用液压阻尼来消耗。从而降低液压摆振减振器的能耗，提高动力的利用率，并消减了摆动振动的不利影响。

为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案：

液压蓄能飞轮摆振减振器，包括飞轮1、液压马达4、阀门5、液压蓄能器6、液压缸7、摆动杆11，如图1所示。

所述元件液压马达包括通流孔2和旋片3，由液压缸流来的液压油经过通流孔2驱动旋片3旋转，进而带动与之相连的飞轮旋转。

所述元件液压缸包括齿条8、活塞9、齿轮10，由于摆动杆相对液压缸的左右摆动，带动与之相连的齿轮10、齿条8和活塞9，使液压缸左右油腔分别做吸、排油动作，在活塞运动过程中除了产生传统的阻尼作用外，还为飞轮的运动提供激励源。

所述元件液压蓄能器用以补偿温度变化引起的减振器中油液体积的变化，同时提供一种类似于弹簧的蓄放势能的作用。

所述元件阀门提供整个系统中液压油的灌注和排放。

所述元件摆动杆是摆振激励的输入端，摆动杆相对于元件液压缸作摆动振动。

所述元件飞轮由于机械和液压传动的作用，可以在摆动杆与液压缸之间的摆动振动端产生比飞轮实际转动惯量大得多的等效转动惯量，从而产生比飞轮大得多的蓄放摆振动能的作用。

上述放大的等效转动惯量是这样实现的：令齿轮10的半径为r米，液压缸7的截面积为S平方米，液压马达4的排量为每转n立方米，飞轮1的质量为m千克，半径为R米。当不计液压阻尼、流体压缩性、内泄漏和液压蓄能器等的影响时，在元件摆动杆与元件液压缸之间的等效转动惯量为I＝mS²R²r²/(2n²)。元件飞轮的理想转动惯量为mR²/2，由于利用了液压蓄能摆振减振器结构中的机械和液压传动，本发明可以得到比飞轮转动惯量放大S²r²/n²倍的等效转动惯量。只要在机械结构上设计Sr＞n，就可以获得放大的转动惯量。

与液压摆振减振器的已有技术相比，本发明具有以下特点：

1、本发明利用了液压阻尼结构的传动作用，可以用较小实际转动惯量的飞轮，实现大得多的转动惯量，以平衡摆动振动的动能波动。

2、本发明中元件飞轮具有蓄放摆振动能和隔阻低频摆振的作用，元件液压蓄能器具有蓄放摆振势能和隔阻高频摆振的作用，发明中液压油的阻尼具有消耗摆振能量的作用，因此，本发明能够缓冲和吸收各个频段的摆动振动。

3、本发明中的元件飞轮和元件液压蓄能器都是蓄能元件，仅有阻尼作用才会消耗能量。通过合理地设置结构参数以获得合适的转动惯量、转动阻尼和转动刚度，可以对摆动振动中的大量能量通过蓄放滤波来缓冲振动，仅有少量的摆振能量被液压阻尼作用转换为热量消耗掉。因此该减振器发热量小，具有节约动力能源的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中，1-飞轮、2-通流孔、3-旋片、4-液压马达、5-阀门、6-液压蓄能器、7-液压缸、8-齿条、9-活塞、10-齿轮、11-摆动杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步对本发明进行说明。

如图1所示的实施例，液压蓄能飞轮摆振减振器主要由飞轮1、液压马达4、阀门5、液压蓄能器6、液压缸7、摆动杆11等组成。由于利用了液压蓄能摆振减振器结构中的机械和液压传动，本发明可以得到比飞轮转动惯量放大S²r²/n²倍的转动惯量，因此可以用较小实际转动惯量的飞轮实现更大的转动惯量I。令本发明中液压系统的转动阻尼系数为c，转动刚度系数为k。在摆动杆11和液压缸7之间相对振动激励力矩M的作用下，摆动杆11将相对于液压缸7产生摆动角度为θ。则有关系为： $M=I\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}+c\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}+\mathrm{k\θ},$ 因此，本发明相当于一个转动阻尼器、一个扭转弹簧和一个具有转动惯量放大功能的飞轮相并联的减振系统。

在液压系统阻尼作用的基础上，通过液压传动带动飞轮旋转，可以实现放大的转动惯量。在这个闭式液压系统中，利用液压蓄能器来补偿温度变化引起的油液体积变化，并且起到液压弹簧的蓄能作用。在本发明的液压蓄能飞轮摆振减振器中，飞轮作为一种动能蓄能元件，通过蓄放能量隔阻低频的摆动振动；液压蓄能器作为一种势能蓄能元件，具有蓄放能量隔阻高频摆动振动的作用；液压系统产生的摩擦阻尼具有消耗摆动振动能量的作用。因此，三者结合的结构能够缓冲和吸收各个频段的摆动振动，而且仅有部分摆振能量被液压阻尼作用转换为热量消耗掉，因此本发明发热量小，与传统的阻尼摆振减振器相比，具有节约动力能源的作用。此外，由于利用了液压传动的作用，本发明可以用较小的实际转动惯量的飞轮，实现大得多的转动惯量。

因此，本发明以简单结构组成的液压蓄能飞轮摆振减振器，可以实现对摆动振动的蓄能减振作用，具有重量轻、节约动力能源、发热量小、减振频带宽的优点。

Claims (2)

1.一种液压蓄能飞轮摆振减振器，其特征在于，主要由飞轮、液压马达、阀门、液压蓄能器、液压缸、摆动杆等组成；所述元件液压马达包括通流孔和旋片，由液压缸产生的压力液压油经过通流孔驱动旋片旋转，进而带动与之相连的飞轮旋转；所述元件液压缸内部包括齿条、活塞和齿轮，液压马达的的进出口与液压缸的两端分别相连；所述元件摆动杆与液压缸内部的齿轮相连，相对于元件液压缸作摆动运动；所述元件液压蓄能器和所述元件阀门均安装于液压马达和液压缸之间的连接管路上。

2.根据权利要求1所述的液压蓄能飞轮摆振减振器，其特征在于，液压缸的截面积与液压缸齿轮半径的乘积，大于液压马达每转排出的液压油的体积。

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