CN107448542B - 一种离心摩擦式速度型限位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心摩擦式速度型限位装置，属于振动噪声控制技术领域该装置包括传动组件、限位组件和外壳支架；所示外壳组件为限位组件及传动组件提供安装基础，传动组件将外部设备的运动传递给限位组件，限位组件将外部的运动转化成与运动速度相匹配的限位摩擦力，并且在速度超过阀值时实现彻底限位。本发明能够为浮筏减振装置提供与所需控制速度相匹配的限位力，同时限位装置刚度较低，对浮筏减振装置的整体刚度影响不大，能保证浮筏减振装置的隔振效果和速度控制需求。

Description

一种离心摩擦式速度型限位装置

技术领域

本发明属于振动噪声控制技术领域，特别涉及一种抗冲击的离心摩擦式速度型限位装置。

背景技术

为有效降低大型机械设备运行时振动对周围环境产生的影响，目前普遍采用单层隔振装置、双层隔振装置、中小型浮筏减振装置、大型浮筏减振装置。在上述减振装置设计过程中，为确保其对机械设备的隔振效果满足技术指标要求，普遍采用低刚度减振器，这将导致减振装置的摇摆稳定性和抗冲击性能明显降低。

通常情况下，在减振装置的摇摆稳定性和抗冲击性能不满足设计指标要求时，必须通过增加限位装置对其位移进行有效控制，尤其中型和大型浮筏减振装置设计中表现最为明显。

浮筏减振装置是将多台设备安装其上进行集中减振的公共机架，目前中型和大型浮筏减振装置大部分采用的限位器均为位移型限位器，速度型限位器涉及较少。当浮筏减振装置受到外来加速度输入时，位移响应是速度响应的积分，达到限制速度时可能还未到达限制位移。随着浮筏减振装置安全性要求的提高，对于浮筏减振装置速度提出了控制需求。

采用气囊减振器作为限位器时，筏架必须长期承受两侧气囊减振器的压紧力。采用橡胶减振器时，为满足浮筏减振装置对其较大的限位力要求，橡胶减振器需具备足够的刚度。限位器的使用相当于对浮筏减振装置附加了额外的刚度，使得浮筏减振装置的整体刚度增大，最终降低浮筏减振装置的整体隔振效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种离心摩擦式速度型限位装置，能够为浮筏减振装置提供与所需控制速度相匹配的限位力，同时限位装置刚度较低，对浮筏减振装置的整体刚度影响不大，能保证浮筏减振装置的隔振效果和速度控制需求。

一种离心摩擦式速度型限位装置，该装置包括传动组件、限位组件和外壳支架；所示外壳组件为限位组件及传动组件提供安装基础，传动组件将外部设备的运动传递给限位组件，限位组件将外部的运动转化成与运动速度相匹配的限位摩擦力，并且在速度超过阀值时实现彻底限位。

进一步地，所述传动组件包括大锥齿轮、小锥齿轮、齿条、齿轮轴、齿轮轴轴承、齿轮轴轴承支座、中心转轴、中心转轴轴承、中心转轴支座和作用面板，

所述作用面板上焊接有两个圆柱杆穿过外壳端盖与齿条连接，将外来作用力通过齿条传递给齿轮轴，齿轮轴通过齿轮轴轴承和齿轮轴轴承支座安装在外壳支架上，齿轮轴上安装有大锥齿轮，大锥齿轮与中心转轴上的小锥齿轮啮合，将外部输入传递给中心转轴，中心转轴通过中心转轴轴承安装在中心转轴支座上。

进一步地，所述外壳支架包括底板、外壳圆筒和端盖，所述外壳圆筒的两端分别由底板和端盖进行封闭，外壳圆筒内壁上加工有齿形结构。

进一步地，所述限位组件包括离心块支架、橡胶块、离心块、弹簧和导向销，两个所述离心块支架分别固定在中心转轴的两端，两个离心块支架之间通过导向销圆周安装离心块，离心块的底部通过弹簧与中心转轴连接，离心块的顶部安装橡胶块；当中心转轴旋转时离心块受离心力沿径向运动使得橡胶块与外壳圆筒之间接触产生摩擦力，当中心转轴转速提高，离心力增大，摩擦阻力随之增大，当转速进一步提高，橡胶块被压缩，离心块上的齿形结构与外壳圆筒内壁上的齿形结构接触彻底限位。

进一步地，所述的离心块的齿形结构设置在橡胶块的上下两端，与外壳圆筒内壁上的齿形结构匹配；并且离心块上的齿形结构高度低于安装后的橡胶块高度，保证离心块在径向运动后，离心块上安装的橡胶块首先接触外壳圆筒摩擦壁面。

进一步地，所述连接离心块底部与中心转轴的弹簧刚度保证离心块在低转速下的离心力使弹簧伸长量满足橡胶块不与圆筒摩擦壁面接触。

进一步地，所述橡胶块材质取决于所需要的摩擦系数，橡胶块的刚度由限位速度阀值下的离心力与离心块上的齿形结构低于橡胶块的高度的比值决定。

进一步地，所述导向销为椭圆扁平状，保证离心块沿径向运动，同时其经过强度校核计算，满足离心块制动时受力需求。

有益效果：

1、本发明的离心摩擦式速度型限位装置能够确保浮筏减振装置隔振效果不受到影响；并且在浮筏减振装置受到摇摆和冲击情况下，能够有效控制浮筏减振装置筏架的速度，确保浮筏减振装置的摇摆稳定性和抗冲击稳定性满足技术指标要求。

2、本发明的离心摩擦式速度型限位装置能够提供随速度变化而变化的限位力，并且在速度超过阀值时彻底限位。

3、本发明的离心式速度型限位装置技术方案可根据不同浮筏减振装置的技术需求，对限位组件和传动组件进行合理匹配设计，确保满足各型浮筏减振装置对限位装置的技术要求。

4、本发明的离心摩擦式速度型限位装置安装方便，拆装维修方便。

附图说明

图1为离心摩擦式速度型限位装置主剖视图；

图2为离心摩擦式速度型限位装置去掉外壳圆筒后的三维视图；

图3为离心摩擦式速度型限位装置外壳圆筒三维视图；

图4为离心摩擦式速度型限位装置未工作时外壳圆筒与限位组件三维视图；

图5为离心摩擦式速度型限位装置未工作时外壳圆筒与限位组件剖视图；

图6为离心摩擦式速度型限位装置产生限位力时限位组件剖视与不剖视图；

图7为离心摩擦式速度型限位装置达到限速阀值时限位组件状态视图。

其中：1-作用面板 2-齿条 3-齿轮轴 4-小锥齿轮 5-大锥齿轮 6-齿轮轴轴承 7-齿轮轴轴承支座 8-中心转轴 9-中心转轴轴承 10-中心转轴支座 11-离心块支架 12-橡胶块 13-离心块 14-弹簧 15-导向销 16-底板 17-外壳圆筒 18-端盖。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1和2所示，本发明提供了一种离心摩擦式速度型限位装置，该装置具体包括：作用面板1、齿条2、齿轮轴3、小锥齿轮4、大锥齿轮5、齿轮轴轴承6、齿轮轴轴承支座7、中心转轴8、中心转轴轴承9、中心转轴支座10组成传动组件，主要用于将外部设备运动传递给限位组件。离心块支架11、橡胶块12、离心块13、弹簧14、导向销15组成限位组件，主要用于提供与速度相匹配的限位摩擦力。底板16、外壳圆筒17、端盖18组成外壳支架组件，主要用于为限位组件及传动组件提供安装基础。限位组件、传动组件及外壳支架三部分组件组成离心摩擦式速度型限位装置。

具体的安装步骤如下：

将作用面板1的两个圆柱杆穿过端盖18上对应的两个圆孔与齿条2通过螺纹连接，圆孔中安装有直线轴承作为导轨，齿条2另一端通过直线轴承作为导轨固定在中心转轴支座10上，同时齿条2与齿轮轴3相互啮合，齿轮轴3两端通过齿轮轴轴承6固定在齿轮轴轴承支座7中，齿轮轴轴承支座7通过螺栓固定在端盖18上。齿轮轴3上装有大锥齿轮5，大锥齿轮5与小锥齿轮4相互啮合传动。小锥齿轮4安装于中心转轴8的端部，中心转轴8通过中心转轴轴承9固定于中心转轴支座10与底板16上。中心转轴8上固定有两个离心块支架11，离心块13安装于两离心块支架间，其一端通过弹簧14与中心转轴8连接，导向销15穿过离心块13上的导向槽固定在两离心块支架11上，为离心块运动起导向作用。橡胶块12安装于离心块13与外壳圆筒17之间，底板16与外壳圆筒17通过螺纹安装。

离心摩擦式速度型限位装置工作原理为：作用面板1上的两个圆柱杆穿过外壳端盖18与传动组件的齿条2连接，将外来作用力通过齿条2传递给齿轮轴3，齿轮轴3上安装有大锥齿轮5，大锥齿轮5与小锥齿4轮啮合连接，将外部输入传递给中心转轴8，中心转轴8上固定有两个离心块支架11，两个离心块支架11之间通过导向销15圆周安装六个离心块13，离心块13的底部通过弹簧14与中心转轴8连接，离心块13的顶部安装橡胶块12。当中心转轴8旋转时离心块13受离心力沿径向运动使得橡胶块12与外壳圆筒17之间接触产生摩擦力，当中心转轴8转速提高，离心力增大，摩擦力阻力增大，当转速进一步提高，橡胶块12压缩变形达到限值，离心块13上的齿形结构与外壳圆筒17内壁上的齿形结构接触彻底限位。

结合附图3与附图4:为本发明的一种离心摩擦式速度型限位装置外壳圆筒三维视图及未工作时外壳圆筒与限位组件三维视图，外壳圆筒17的内壁与限位组件离心块13齿形结构匹配位置处有两圈棘齿，两圈棘齿之间为与限位组件上橡胶块12匹配的摩擦区域，该区域和外壳圆筒17内壁上齿顶的高度一致。

结合附图5:为本发明的一种离心摩擦式速度型限位装置未工作时外壳圆筒与限位组件剖视图，未工作时离心块13通过导向销15固定在离心块支架11上，导向销15处于离心块13导向槽的一端，离心块13上安装的橡胶块12顶部距离外壳圆筒17内壁有5mm间隙。

结合附图6：为本发明的一种离心摩擦式速度型限位装置产生限位力时限位组件剖与不剖视图。当中心转轴8的转速达到一定值时，离心块13受到离心力的作用克服弹簧14的拉力，在导向销15的限位下沿径向运动5mm，橡胶块12与外壳圆筒17内壁接触产生摩擦力。离心块13安装橡胶块12的凹槽两侧有齿形结构，与外壳圆筒17内壁摩擦面两侧的齿形结构相匹配，当橡胶块12在离心力作用下刚接触外壳圆筒17内壁时，离心块13两侧齿形结构与外壳圆筒17内壁上齿形结构有3mm间隙，未发挥限位作用。

结合附图7：为本发明的一种离心摩擦式速度型限位装置达到限速阀值时限位组件状态视图。在附图4的状态基础上，中心转轴8的转速进一步提高，离心块13受到离心力增大，橡胶块12产生摩擦力增大，同时离心力使得橡胶块12压缩，离心块13两侧齿形结构与外壳圆筒17内壁上齿形结构间隙逐渐减小，当达到限速阀值时两者接触啮合提供限位力，同时两者接触对橡胶块12施加一个额外的压力，使得橡胶块产生的摩擦力进一步增大，最终彻底制动。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种离心摩擦式速度型限位装置，其特征在于，该装置包括传动组件、限位组件和外壳支架；所示外壳组件为限位组件及传动组件提供安装基础，传动组件将外部设备的运动传递给限位组件，限位组件将外部的运动转化成与运动速度相匹配的限位摩擦力，并且在速度超过阀值时实现彻底限位；

所述传动组件包括大锥齿轮、小锥齿轮、齿条、齿轮轴、齿轮轴轴承、齿轮轴轴承支座、中心转轴、中心转轴轴承、中心转轴支座和作用面板，

所述作用面板上焊接有两个圆柱杆穿过外壳端盖与齿条连接，将外来作用力通过齿条传递给齿轮轴，齿轮轴通过齿轮轴轴承和齿轮轴轴承支座安装在外壳支架上，齿轮轴上安装有大锥齿轮，大锥齿轮与中心转轴上的小锥齿轮啮合，将外部输入传递给中心转轴，中心转轴通过中心转轴轴承安装在中心转轴支座上；

所述外壳支架包括底板、外壳圆筒和端盖，所述外壳圆筒的两端分别由底板和端盖进行封闭，外壳圆筒内壁上加工有齿形结构；

所述限位组件包括离心块支架、橡胶块、离心块、弹簧和导向销，两个所述离心块支架分别固定在中心转轴的两端，两个离心块支架之间通过导向销圆周安装离心块，离心块的底部通过弹簧与中心转轴连接，离心块的顶部安装橡胶块；当中心转轴旋转时离心块受离心力沿径向运动使得橡胶块与外壳圆筒之间接触产生摩擦力，当中心转轴转速提高，离心力增大，摩擦阻力随之增大，当转速进一步提高，橡胶块被压缩，离心块上的齿形结构与外壳圆筒内壁上的齿形结构接触彻底限位。

2.如权利要求1所述的离心摩擦式速度型限位装置，其特征在于，所述的离心块的齿形结构设置在橡胶块的上下两端，与外壳圆筒内壁上的齿形结构匹配；并且离心块上的齿形结构高度低于安装后的橡胶块高度，保证离心块在径向运动后，离心块上安装的橡胶块首先接触外壳圆筒摩擦壁面。

3.如权利要求2所述的离心摩擦式速度型限位装置，其特征在于，连接离心块底部与中心转轴的所述弹簧的刚度保证离心块在低转速下的离心力使弹簧伸长量满足橡胶块不与圆筒摩擦壁面接触。

4.如权利要求3所述的离心摩擦式速度型限位装置，其特征在于，所述橡胶块的材质取决于所需要的摩擦系数，橡胶块的刚度由限位速度阀值下的离心力与离心块上的齿形结构低于橡胶块的高度的比值决定。

5.如权利要求4所述的离心摩擦式速度型限位装置，其特征在于，所述导向销为椭圆扁平状，保证离心块沿径向运动，同时其经过强度校核计算，满足离心块制动时受力需求。

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