CN107035815A - 可变转动惯量轮轴 - Google Patents

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于智清
刘鹏
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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Abstract

一种可变转动惯量轮轴，轮轴本体上设置有三个扇形空隙，三个扇形空隙的中部沿轮轴本体半径方向均设置有滑动杆，滑动杆上开有连续的止回槽；金属滑块套在金属滑动杆上，金属滑块上设置有垂直金属滑块轴线的通孔，止回销穿入通孔且止回销的尖端设置在止回槽中，止回销与一个向下拉动的止回弹簧连接，且止回销的尖端为劈尖形设置，金属滑块的两侧均连接有滑动弹簧，滑动弹簧的另外一端固定于对应方向的金属滑动杆端点处，且滑动弹簧套在滑动杆上。本发明可以使轮轴以较小的转动惯量开始启动，并在转动加速过程中逐渐增加轮轴的转动惯量以保障转动的稳定性；设置有止回装置，可以避免由转动惯量频繁改变而产生的转动不稳定问题。

Description

可变转动惯量轮轴
技术领域
本发明涉及一种轮轴，特别是一种在转动过程中一种可变转动惯量轮轴。
背景技术
转动惯量是刚体绕轴线转动时转动惯性大小的量度，可以直接反映刚体转动状态改变的难易程度。转动惯量的具体数值与刚体的形状、质量分布和转轴位置等因素有关。几乎所有在工作时跟转动有关的精密仪器都必须考虑转动惯量的影响。比如在军事领域，为了维持武器所发射弹丸的弹道稳定性，必须使弹丸在飞行过程中绕轴线旋转，而此时的转动惯量可以看成是弹丸保持旋转的能力的量度，因此必须在设计弹丸时加以考虑。在机械设计领域，为充分的利用或抑制齿轮、轴承、转盘等部件旋转所带来的影响，也必须充分考虑转动惯量因素。
在刚体的转动过程中，转动惯量越大则转动越不容易受外界的影响、转动状态越稳定，这对于很多机械装置的工作是非常重要的。比如电机、风车、传送带转动轴等装置都需要转速没有明显的波动性，但他们在转动过程中不可避免的会受到外界力的扰动，如果他们的转动惯量较大则可避免其转动速度发生比较明显的波动。但是另外一方面，较大的转动惯量在某些情况下也会产生不利的影响。尤其是在轮轴、齿轮、转盘等物体由静止开始转动的启动过程中，较大的转动惯量会造成启动慢、转速上升时间长、启动系统负载大等问题。所以，发明一种在转动开始时转动惯量较小以便于快速启动，而且转动惯量能随转速的上升而逐渐增加，同时不会由于转动惯量的变化而对转动稳定性产生不利影响的装置就显得非常必要了。
发明内容
本发明提供了一种可以在转动加速过程中自发增加转动惯量的可变转动惯量轮轴。可以使轮轴能以较小的转动惯量快速启动，又能在转动平稳后以较大的转动惯量维持其转动稳定性，除此之外，本发明能够避免由转动惯量频繁改变而产生的转动不稳定问题。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可变转动惯量轮轴， 包括轮轴本体、金属滑动杆、金属滑块、滑动弹簧、止回销、止回弹簧；所述轮轴本体上设置有三个扇形空隙，三个扇形空隙的中部沿轮轴本体半径方向均设置有滑动杆，滑动杆上开有连续的止回槽；金属滑块套在金属滑动杆上，金属滑块上设置有垂直金属滑块轴线的通孔，止回销穿入通孔且止回销的尖端设置在止回槽中，所述止回销与一个向下拉动的止回弹簧连接，且止回销的尖端为劈尖形设置，金属滑块的两侧均连接有滑动弹簧，滑动弹簧的另外一端固定于对应方向的金属滑动杆端点处，且滑动弹簧套在滑动杆上。
作为一种优选的技术方案，所述金属滑块在轮轴转动过程中，金属滑块向轮轴外侧移动的距离取决于轮轴转动的速度和滑动弹簧的劲度系数。
本发明止回销在止回弹簧的作用下，使金属滑块只能在滑动杆上单向自由滑动；随着轮轴转动速度的加快，金属滑块向轮轴边缘单向移动，从而使轮轴的转动惯量增加。金属滑块只能自由的向轮轴外圈方向滑动，如想让金属滑块回位，需要向外拉动止回销，并使金属滑块到达理想位置后松开止回销即可。
本发明当轮轴本体开始转动时，金属滑块位于金属滑动杆中点，轮轴本体的转动惯量比较小，随着轮轴本体转动速度的增加，金属滑块所受到的离心力越来越大，金属滑块会沿金属滑动杆向轮轴外侧移动，并因此增加了轮轴的转动惯量，由于止回销的尖端为劈尖形，所以止回销和滑动杆上的止回槽不会影响金属滑块向轮轴外侧的移动，但会阻止金属滑块向轮轴内侧的移动。这一方面保证了轮轴本体在受到转动阻力时不会降低轮轴的转动惯量、保持转动稳定，同时避免了金属滑块在滑动弹簧的作用下产生频繁的位置振动以及因这种振动而起的轮轴转动不稳定。金属滑块两端的滑动弹簧可防止金属滑块在滑动杆上过快的大幅度移动位置，所以这种轮盘既可以保持水平转动的稳定性，也能保持在竖直平面内的转动稳定性。当切断动力使转动停止后，只需要拉起止回销就能使金属滑块移动到合适位置；松开止回销后，止回销尖端就能在止回弹簧的作用下重新进入止回槽并固定金属滑块。
本发明的有益效果是：（1）本发明可以使轮轴以较小的转动惯量开始启动，并在转动加速过程中逐渐增加轮轴的转动惯量以保障转动的稳定性；（2）本发明设置有止回装置，可以避免由转动惯量频繁改变而产生的转动不稳定问题；（3）本发明既可以保持水平转动的稳定性，也能保持在竖直平面内的转动稳定性。
说明书附图
图1 是本发明的结构示意图。
图中序号说明：1.轮轴本体，2.金属滑动杆，3.金属滑块，4.滑动弹簧，5.止回销，6.止回弹簧。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
结合图1，一种可变转动惯量轮轴，包括轮轴本体1、金属滑动杆2、金属滑块3、滑动弹簧4、止回销5、止回弹簧6；所述轮轴本体1上设置有三个扇形空隙，三个扇形空隙的中部沿轮轴本体1半径方向均设置有滑动杆2，滑动杆2上开有连续的止回槽；金属滑块3套在金属滑动杆2上，金属滑块3上设置有垂直金属滑块3轴线的通孔，止回销5穿入通孔且止回销5的尖端设置在止回槽中，所述止回销5与一个向下拉动的止回弹簧6连接，且止回销5的尖端为劈尖形设置，金属滑块3的两侧均连接有滑动弹簧4，滑动弹簧4的另外一端固定于对应方向的金属滑动杆2端点处，且滑动弹簧4套在滑动杆2上，所述金属滑块3在轮轴转动过程中，金属滑块3向轮轴外侧移动的距离取决于轮轴转动的速度和滑动弹簧4的劲度系数。
本发明当轮轴本体1开始转动时，金属滑块3位于金属滑动杆2中点，轮轴本体1的转动惯量比较小，随着轮轴本体1转动速度的增加，金属滑块3所受到的离心力越来越大，金属滑块3会沿金属滑动杆2向轮轴本体1外侧移动，并因此增加了轮轴本体1的转动惯量，由于止回销5的尖端为劈尖形，所以止回销5和金属滑动杆2上的止回槽不会影响金属滑块3向轮轴本体1外侧的移动，但会阻止金属滑块3向轮轴本体1内侧的移动。这一方面保证了轮轴本体1在受到转动阻力时不会降低轮轴的转动惯量、保持转动稳定，同时避免了金属滑块3在滑动弹簧4的作用下产生频繁的位置振动以及因这种振动而起的轮轴转动不稳定。金属滑块3两端的滑动弹簧4可防止金属滑块3在金属滑动杆2上过快的大幅度移动位置，所以这种轮盘既可以保持水平转动的稳定性，也能保持在竖直平面内的转动稳定性。当切断动力使转动停止后，只需要拉起止回销5就能使金属滑块3移动到合适位置；松开止回销5后，止回销5尖端就能在止回弹簧6的作用下重新进入止回槽并固定金属滑块3。
本发明可以使轮轴以较小的转动惯量开始启动，并在转动加速过程中逐渐增加轮轴的转动惯量以保障转动的稳定性。
本发明设置有止回装置，可以避免由转动惯量频繁改变而产生的转动不稳定问题。
本发明既可以保持水平转动的稳定性，也能保持在竖直平面内的转动稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种可变转动惯量轮轴，其特征在于：包括轮轴本体（1）、金属滑动杆（2）、金属滑块（3）、滑动弹簧（4）、止回销（5）、止回弹簧（6）；所述轮轴本体（1）上设置有三个扇形空隙，三个扇形空隙的中部沿轮轴本体（1）半径方向均设置有滑动杆（2），滑动杆（2）上开有连续的止回槽；金属滑块（3）套在金属滑动杆（2）上，金属滑块（3）上设置有垂直金属滑块（3）轴线的通孔，止回销（5）穿入通孔且止回销（5）的尖端设置在止回槽中，所述止回销（5）与一个向下拉动的止回弹簧（6）连接，且止回销（5）的尖端为劈尖形设置，金属滑块（3）的两侧均连接有滑动弹簧（4），滑动弹簧（4）的另外一端固定于对应方向的金属滑动杆（2）端点处，且滑动弹簧（4）套在滑动杆（2）上。
2.根据权利要求1所述的一种可变转动惯量轮轴，其特征是：所述金属滑块（3）在轮轴转动过程中，金属滑块（3）向轮轴外侧移动的距离取决于轮轴转动的速度和滑动弹簧（4）的劲度系数。
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